Yük hücresi (load cell), mekanik kuvvetleri elektriksel sinyallere dönüştüren ve çeşitli endüstriyel, bilimsel ve ticari uygulamalarda kullanılan bir sensör türüdür. Bu makalede, yük hücresinin yapısı, çalışma prensibi, farklı tipleri ve uygulama alanları hakkında detaylı bilgiler sunulacaktır.

Loadcell Yapısı

Yük hücresi, genellikle metal alaşımlardan veya çelikten yapılmış bir gövdeden oluşur ve bir veya daha fazla yük uygulama noktasına sahip olabilir. Loadcell’in ana parçaları şunlardır:

a. Esas Bileşen: Loadcell ana gövdesidir ve genellikle altta kalan yüzeyi yüklemek için kullanılır. Bu bileşen, yük uygulandığında deformasyon yaşar ve buna bağlı olarak direnç değişiklikleri meydana gelir. Tartım sisteminin diğer parçası ise tartım indikatörü olarak bilinir.

b. Strain Gage (Deformasyon Ölçer): Esas bileşenin üzerine yapıştırılan ince filmli bir dirençtir. Yük uygulandığında, strain gage'deki uzama veya kısalma ile direncin değeri değişir ve bu değişim ölçülerek yükün büyüklüğü tespit edilir.

c. Kablo ve Konnektörler: Yük hücresinin sinyallerini okuyan elektronik devreye bağlanan kablolar ve konnektörler bulunur.

d. Markalar: Load cell ürününü bir çok marka üretmektedir. Örneğin, wefortec, keli, zemic loadcell gibi markalar bulunmaktadır.

Loadcell Çalışma Prensibi

Yük hücresi, mekanik yüklerle maruz kaldığından, deformasyona uğrar ve bu deformasyon strain gage üzerinde direnç değişikliklerine neden olur. Strain gage'deki direnç değişiklikleri Wheatstone köprüsü adı verilen bir elektrik devresinde ölçülür. Loadcell uygulanan yük arttıkça, strain gage'deki direnç değişiklikleri de artar ve bu da çıkış voltajındaki değişimi oluşturur.

Yük Hücresi Tipleri

a. Gerilme Yük Hücresi: Bu tür yük hücresi, uygulanan yük ile metal direnç sensörleri arasında gerilme (strain) ölçümü yapar. Metal bir gövde üzerine yapılan strain gage'ler, gerilme yük hücresinin temel parçalarıdır.

b. Bükülme Yük Hücresi: Bükülme yük hücresi, yük uygulanan kısmında bükülmeyle deformasyon ölçer. Düz şekilli veya silindirik yapıya sahip yük hücreleri bu türe örnek olarak verilebilir.

c. S-Köprüsü Loadcell: Birden fazla strain gage'in kullanıldığı bir tür yük hücresidir. Dört strain gage, bir S şeklinde düzenlenir ve daha hassas ölçümler yapabilmek için tasarlanmıştır.

Uygulama Alanları

a. Endüstriyel Tartı ve Ölçüm: Endüstriyel tartı makinelerinde ve ölçüm sistemlerinde yük hücreleri yaygın olarak kullanılır. Bu, taşımacılık, depolama ve malzeme yönetimi süreçlerinde hassas ağırlık ölçümlerine olanak sağlar.

b. Otomotiv Endüstrisi: Otomotiv sektöründe, load cell araç ağırlığını ve ağırlık dağılımını ölçmek için kullanılır. Araç güvenliği, performans ve yükseklik kontrolü açısından önemli bir rol oynarlar.

c. Yapısal Testler: Loadcell yapısal testlerde kullanılır ve yapıların dayanıklılığını ve güvenliğini değerlendirmek için önemli bir araçtır. Köprüler, binalar ve diğer yapıların gerçek dünya yüklerine dayanıklılığını belirlemek için kullanılırlar.

d. Sanayi ve Üretim: Sanayi ve üretim süreçlerinde yük hücresi, malzeme taşıma, basınç ölçümü, kuvvet ölçümü gibi birçok uygulamada kullanılır.

Sonuç

Loadcell, mekanik yükleri hassas ve güvenilir bir şekilde elektriksel sinyallere dönüştüren önemli bir sensör teknolojisidir. Endüstriyel ölçümlerden yapısal testlere kadar geniş bir uygulama alanına sahiptir. Yük hücresinin farklı tipleri, çeşitli ölçüm gereksinimlerini karşılamak için tasarlanmıştır ve sürekli olarak geliştirilmektedir. Bu nedenle, loadcell (yük hücresi) teknolojisi, ilerleyen teknolojik gelişmelerle birlikte daha da önemli hale gelecektir.