نحوه اتصال لودسل به نمایشگر؛ راهنمای کامل سیم‌بندی، نصب و کالیبراسیون

لودسل یکی از اصلی‌ترین اجزای سیستم‌های توزین است که وظیفه دارد نیروی واردشده یا وزن یک جسم را به سیگنال الکتریکی تبدیل کند. اما برای اینکه این سیگنال قابل مشاهده و استفاده باشد، لودسل باید به یک نمایشگر وزن، اندیکاتور یا کنترلر توزین متصل شود.

اتصال لودسل به نمایشگر در ظاهر کار ساده‌ای است؛ اما انتخاب اشتباه ترمینال‌ها، جابه‌جایی سیم‌های سیگنال و تحریک، نصب نادرست، کابل‌کشی نامناسب یا کالیبراسیون ناقص می‌تواند باعث نمایش وزن اشتباه، نوسان عدد، صفر نشدن نمایشگر یا حتی آسیب به تجهیزات شود.

در این مقاله، نحوه اتصال لودسل به نمایشگر را از مرحله انتخاب تجهیزات و شناسایی سیم‌ها تا سیم‌بندی، نصب، کالیبراسیون و عیب‌یابی بررسی می‌کنیم.

لودسل چگونه با نمایشگر ارتباط برقرار می‌کند؟

لودسل‌های استرین گیج معمولاً دارای یک مدار پل وتستون هستند. زمانی که وزن یا نیرو به لودسل وارد می‌شود، تغییر شکل بسیار کوچکی در المان الاستیک آن ایجاد شده و استرین گیج‌ها نیز دچار تغییر مقاومت می‌شوند.

این تغییر مقاومت باعث ایجاد یک سیگنال الکتریکی بسیار ضعیف در خروجی لودسل می‌شود. این سیگنال معمولاً بر حسب mV/V مشخص می‌شود.

برای مثال، لودسلی با حساسیت 2 mV/V که با تحریک 10 ولت کار می‌کند، در ظرفیت نامی خود تقریباً سیگنال خروجی 20 میلی‌ولت ایجاد می‌کند.

نمایشگر یا اندیکاتور توزین این سیگنال بسیار ضعیف را دریافت کرده، آن را تقویت و پردازش می‌کند و پس از انجام تنظیمات و کالیبراسیون، مقدار وزن را روی نمایشگر نشان می‌دهد.

بنابراین مسیر کلی سیستم را می‌توان به شکل زیر در نظر گرفت:

وزن → لودسل → سیگنال میلی‌ولت → نمایشگر/اندیکاتور → مقدار وزن

در برخی سیستم‌ها نیز اجزای دیگری مانند جانکشن باکس، سیگنال کاندیشنر، ترانسمیتر یا PLC در این مسیر قرار می‌گیرند.

اجزای مورد نیاز برای اتصال لودسل به نمایشگر

برای یک سیستم توزین ساده، تجهیزات مورد نیاز معمولاً شامل موارد زیر است:

۱. لودسل

لودسل حسگر اصلی سیستم است و باید متناسب با ظرفیت، نوع سازه، شرایط محیطی و نحوه اعمال نیرو انتخاب شود.

۲. نمایشگر یا اندیکاتور وزن

نمایشگر وظیفه تأمین ولتاژ تحریک لودسل، دریافت سیگنال خروجی و تبدیل آن به مقدار قابل نمایش را بر عهده دارد.

۳. کابل لودسل

کابل باید از کیفیت مناسبی برخوردار باشد و در سیستم‌های صنعتی بهتر است از کابل شیلددار استفاده شود تا اثر نویزهای الکترومغناطیسی کاهش پیدا کند.

۴. جانکشن باکس

در سیستم‌هایی که از چند لودسل استفاده می‌شود، مانند باسکول‌های صنعتی و پلتفرم‌های توزین، معمولاً خروجی چند لودسل ابتدا وارد Junction Box یا Summing Box شده و سپس یک خروجی مشترک به نمایشگر ارسال می‌شود.

۵. تجهیزات مکانیکی نصب

نحوه قرارگیری لودسل، صفحه زیرین، سازه، پایه‌ها و مسیر انتقال نیرو نیز تأثیر مستقیمی بر دقت اندازه‌گیری دارد.

قبل از اتصال لودسل چه مواردی را باید بررسی کنیم؟

قبل از اینکه سیم‌های لودسل را به نمایشگر متصل کنید، چند مشخصه باید بررسی شود.

ظرفیت لودسل

ظرفیت لودسل باید با حداکثر نیروی مورد انتظار در سیستم تناسب داشته باشد.

نوع لودسل

لودسل‌های مختلفی مانند:

• لودسل تک‌نقطه‌ای
• لودسل خمشی
• لودسل S-Type
• لودسل فشاری
• لودسل کششی
• لودسل Shear Beam

وجود دارند و روش نصب مکانیکی آنها با یکدیگر متفاوت است.

تعداد سیم‌ها

لودسل‌ها معمولاً به صورت ۴ سیمه یا ۶ سیمه عرضه می‌شوند. لودسل‌های ۶ سیمه علاوه بر سیم‌های تحریک و سیگنال، دارای دو سیم Sense نیز هستند.

حساسیت خروجی

حساسیت لودسل معمولاً به صورت mV/V روی دیتاشیت درج می‌شود و باید با مشخصات ورودی نمایشگر سازگار باشد.

ولتاژ تحریک

نمایشگر باید بتواند ولتاژ Excitation مورد نیاز لودسل را تأمین کند.

سیم‌های لودسل چه وظیفه‌ای دارند؟

در یک لودسل معمولی چهار سیمه، چهار اتصال اصلی وجود دارد:

در لودسل‌های ۶ سیمه، دو سیم اضافی با عنوان‌های SENSE+ و SENSE- نیز وجود دارند.

سیم‌های Sense به نمایشگر کمک می‌کنند تا ولتاژ واقعی موجود در محل لودسل را تشخیص دهد و افت ولتاژ ناشی از طول کابل را جبران کند. این موضوع به‌خصوص در کابل‌های طولانی و سیستم‌های صنعتی اهمیت پیدا می‌کند.

رنگ‌بندی سیم‌های لودسل

یکی از رایج‌ترین اشتباهات هنگام اتصال لودسل این است که صرفاً بر اساس رنگ سیم‌ها اقدام به سیم‌بندی شود.

در بسیاری از لودسل‌ها یک الگوی رایج به شکل زیر مشاهده می‌شود:

با این حال، رنگ‌بندی استاندارد و یکسانی برای تمام برندها وجود ندارد. بنابراین نباید بدون بررسی دیتاشیت یا نقشه سیم‌بندی سازنده، رنگ سیم‌ها را مبنای قطعی اتصال قرار داد.

بهترین روش این است که ابتدا نقشه سیم‌بندی درج‌شده روی لودسل، کابل، کانکتور یا دیتاشیت آن بررسی شود.

نحوه اتصال لودسل ۴ سیمه به نمایشگر

در یک سیستم ساده که تنها یک لودسل وجود دارد، اتصال معمولاً بسیار مستقیم است.

فرض کنیم ترمینال‌های نمایشگر به صورت زیر مشخص شده‌اند:

• EXC+
• EXC-
• SIG+
• SIG-

در این حالت:

EXC+ لودسل → EXC+ نمایشگر

EXC- لودسل → EXC- نمایشگر

SIG+ لودسل → SIG+ نمایشگر

SIG- لودسل → SIG- نمایشگر

در یک نمونه عملی، ATO برای یک لودسل ۱۰۰ کیلوگرمی چهار سیمه، رنگ‌های قرمز، مشکی، سفید و سبز را به ترتیب برای تحریک و سیگنال معرفی کرده است؛ اما خود منبع نیز اشاره می‌کند که رنگ‌های SIG+ و SIG- ممکن است بین لودسل‌ها متفاوت باشند. بنابراین نقشه سیم‌بندی همان لودسل باید اولویت داشته باشد.

نحوه اتصال لودسل ۶ سیمه به نمایشگر

لودسل‌های ۶ سیمه علاوه بر چهار سیم اصلی، دارای دو سیم Sense هستند.

بنابراین معمولاً با این ترمینال‌ها مواجه می‌شویم:

• EXC+
• EXC-
• SIG+
• SIG-
• SEN+
• SEN-

در این ساختار، سیم‌های Sense برای جبران افت ولتاژ در مسیر کابل استفاده می‌شوند.

اگر نمایشگر دارای ورودی Sense باشد، این سیم‌ها باید طبق نقشه سازنده به ترمینال‌های مربوطه متصل شوند.

اگر نمایشگر تنها چهار ترمینال برای لودسل داشته باشد، نحوه اتصال Sense باید بر اساس دستورالعمل همان نمایشگر انجام شود و نباید به صورت حدسی سیم‌ها را به یکدیگر متصل کرد.

در برخی طراحی‌ها، Senseها به خطوط Excitation متصل هستند یا از طریق جانکشن باکس مدیریت می‌شوند. بنابراین دیتاشیت نمایشگر و لودسل تعیین‌کننده نحوه دقیق اتصال است.

اتصال چند لودسل به یک نمایشگر

در باسکول‌ها و پلتفرم‌های توزین معمولاً تنها از یک لودسل استفاده نمی‌شود.

برای مثال، یک پلتفرم توزین ممکن است چهار لودسل داشته باشد که در چهار گوشه سازه قرار گرفته‌اند.

در این حالت نمی‌توان خروجی همه لودسل‌ها را به شکل تصادفی به نمایشگر وصل کرد. معمولاً از جانکشن باکس یا Summing Box استفاده می‌شود.

ساختار کلی سیستم به این شکل است:

لودسل ۱ ─┐

لودسل ۲ ─┤

لودسل ۳ ─┤ → جانکشن باکس → نمایشگر

لودسل ۴ ─┘

جانکشن باکس سیگنال لودسل‌ها را با یکدیگر جمع می‌کند و در بسیاری از مدل‌ها امکان تنظیم و Trim کردن خروجی لودسل‌ها نیز وجود دارد.

این کار برای جبران اختلافات جزئی میان لودسل‌ها و دستیابی به توزیع مناسب سیگنال اهمیت دارد.

اهمیت نصب صحیح لودسل

اتصال الکتریکی صحیح به تنهایی برای داشتن یک سیستم توزین دقیق کافی نیست.

لودسل باید از نظر مکانیکی نیز به شکل صحیح نصب شود.

نیرو باید تا حد امکان در همان جهتی به لودسل وارد شود که سازنده برای آن طراحی کرده است. اعمال نیروهای جانبی، پیچشی یا خمشی می‌تواند باعث خطا در اندازه‌گیری یا حتی آسیب به لودسل شود.

سطح نصب نیز باید:

• صاف باشد.
• تراز باشد.
• استحکام کافی داشته باشد.
• عاری از آلودگی و ذرات اضافی باشد.
• در هنگام بارگذاری دچار تغییر شکل قابل توجه نشود.

همچنین باید از ایجاد تنش‌های مکانیکی اضافی روی لودسل جلوگیری شود.

کابل‌کشی لودسل و اهمیت شیلد

سیگنال خروجی لودسل بسیار ضعیف است؛ بنابراین نسبت به نویزهای الکتریکی حساس است.

اگر کابل لودسل در کنار کابل موتور، کنتاکتور، ترانسفورماتور یا سایر تجهیزات تولیدکننده میدان الکترومغناطیسی عبور کند، ممکن است نمایشگر دچار نوسان شود.

برای کاهش این مشکلات بهتر است:

• از کابل شیلددار مناسب استفاده شود.
• کابل لودسل از کابل‌های قدرت فاصله داشته باشد.
• در محیط‌های صنعتی، کابل در مسیر محافظت‌شده قرار گیرد.
• از آسیب مکانیکی به کابل جلوگیری شود.
• اتصالات کاملاً محکم باشند.
• سیستم ارتینگ مطابق دستورالعمل سازنده اجرا شود.

DwyerOmega نیز استفاده از کابل شیلددار و عبور دادن کابل از مسیرهای محافظت‌شده مانند کاندوئیت فلزی را برای کاهش نویز و آسیب مکانیکی توصیه می‌کند. همچنین ایجاد چند نقطه اتصال زمین می‌تواند باعث Ground Loop و اختلال در سیگنال شود.

مراحل کامل اتصال لودسل به نمایشگر

برای نصب یک سیستم ساده می‌توان مراحل زیر را دنبال کرد.

مرحله اول: خاموش کردن تجهیزات

قبل از انجام سیم‌بندی، تغذیه نمایشگر و تجهیزات مرتبط را قطع کنید.

مرحله دوم: بررسی نقشه سیم‌بندی

نقشه سیم‌بندی لودسل و نمایشگر را بررسی کنید و ترمینال‌های EXC، SIG و در صورت وجود Sense را شناسایی کنید.

مرحله سوم: نصب مکانیکی لودسل

لودسل را مطابق دستورالعمل سازنده روی سازه نصب کنید.

مرحله چهارم: اتصال سیم‌های لودسل

سیم‌ها را بر اساس نقشه به ترمینال‌های مربوطه متصل کنید.

مرحله پنجم: بررسی اتصالات

قبل از روشن کردن دستگاه، تمام ترمینال‌ها، کابل‌ها و کانکتورها را بررسی کنید.

مرحله ششم: روشن کردن نمایشگر

پس از اطمینان از صحت اتصالات، سیستم را روشن کنید.

مرحله هفتم: صبر برای پایدار شدن سیستم

بهتر است قبل از انجام اندازه‌گیری نهایی، اجازه دهید سیستم به شرایط پایدار برسد. در سیستم‌های دقیق، دما و شرایط محیطی نیز می‌توانند بر پایداری اندازه‌گیری اثر بگذارند.

تنظیمات نمایشگر بعد از اتصال لودسل

بعد از اتصال لودسل، معمولاً باید پارامترهای مربوط به سیستم در نمایشگر تنظیم شوند.

مهم‌ترین پارامترها عبارت‌اند از:

ظرفیت سیستم

حداکثر ظرفیت توزین باید متناسب با لودسل یا مجموعه لودسل‌ها تنظیم شود.

واحد اندازه‌گیری

برای مثال:

• kg
• ton
• g
• kN

تعداد ارقام اعشار

تعداد ارقام نمایش داده‌شده باید متناسب با دقت و کاربرد سیستم انتخاب شود.

حساسیت لودسل

در برخی اندیکاتورها لازم است مشخصات مربوط به خروجی لودسل و پارامترهای مرتبط با آن تنظیم شود.

Zero یا صفر سیستم

قبل از کالیبراسیون Span، وزن صفر سیستم باید به شکل صحیح تنظیم شود.

کالیبراسیون لودسل با نمایشگر

یکی از مهم‌ترین مراحل پس از اتصال لودسل، کالیبراسیون سیستم توزین است.

حتی اگر سیم‌بندی کاملاً صحیح باشد، بدون کالیبراسیون مناسب نمی‌توان انتظار داشت نمایشگر مقدار وزن واقعی را نشان دهد.

کالیبراسیون معمولاً شامل دو بخش اصلی است:

کالیبراسیون صفر

در این مرحله سیستم در حالت بدون بار قرار گرفته و مقدار صفر تنظیم می‌شود.

کالیبراسیون Span

در این مرحله یک وزن معلوم روی سیستم قرار گرفته و مقدار نمایشگر با وزن واقعی تطبیق داده می‌شود.

برای مثال، در نمونه آموزشی ATO، پس از تنظیم پارامترهای نمایشگر، وزن استاندارد ۲ کیلوگرمی روی لودسل قرار داده شده و مقدار نمایشگر روی ۲.۰۰ کیلوگرم تنظیم شده است.

البته روش دقیق کالیبراسیون به مدل نمایشگر، تعداد لودسل‌ها و نوع سیستم بستگی دارد.

چرا بعد از اتصال، نمایشگر وزن را اشتباه نشان می‌دهد؟

اگر سیستم پس از اتصال عدد اشتباهی نشان می‌دهد، چند عامل باید بررسی شود.

۱. کالیبراسیون نادرست

یکی از رایج‌ترین دلایل، تنظیم نبودن Zero یا Span است.

۲. اتصال اشتباه سیم‌ها

اگر EXC و SIG یا قطب‌های مثبت و منفی اشتباه متصل شده باشند، عملکرد سیستم ممکن است دچار اختلال شود.

۳. نصب مکانیکی نامناسب

اعمال نیروی جانبی یا قرار گرفتن لودسل در وضعیت نامناسب می‌تواند باعث خطا شود.

۴. وجود نیروی اضافی

گیر کردن سازه، اصطکاک، تماس پلتفرم با قسمت‌های اطراف یا وجود جسم خارجی در مسیر بار می‌تواند باعث نمایش وزن نادرست شود.

۵. نویز الکتریکی

قرار گرفتن کابل لودسل در مجاورت کابل‌های قدرت و تجهیزات صنعتی می‌تواند باعث نوسان عدد شود.

۶. خرابی یا آسیب کابل

پارگی، له‌شدگی، نفوذ رطوبت یا اتصالات نامناسب نیز می‌تواند سیگنال را مختل کند.

اگر نمایشگر هیچ عددی نشان ندهد چه کنیم؟

اگر نمایشگر پس از اتصال لودسل هیچ واکنش مناسبی ندارد، این موارد را بررسی کنید:

1. برق ورودی نمایشگر را بررسی کنید.
2. اتصالات لودسل را کنترل کنید.
3. از محکم بودن ترمینال‌ها مطمئن شوید.
4. کابل لودسل را از نظر آسیب فیزیکی بررسی کنید.
5. تنظیمات ورودی نمایشگر را کنترل کنید.
6. ولتاژ تحریک لودسل را بررسی کنید.
7. در صورت نیاز، مقاومت مدار لودسل را با مولتی‌متر بررسی کنید.

برای عیب‌یابی دقیق‌تر، مشخصات الکتریکی لودسل باید با اطلاعات موجود در دیتاشیت یا گواهی کالیبراسیون مقایسه شود.

آیا می‌توان سیم‌بندی یک لودسل ناشناس را با مولتی‌متر پیدا کرد؟

اگر نقشه سیم‌بندی لودسل در دسترس نباشد، در برخی موارد می‌توان با استفاده از مولتی‌متر و اندازه‌گیری مقاومت بین سیم‌ها، جفت‌های مربوط به مدار را شناسایی کرد.

در لودسل‌های استرین گیج، مقاومت مدار تحریک معمولاً در محدوده مشخصی قرار دارد و اندازه‌گیری مقاومت بین ترکیب‌های مختلف سیم‌ها می‌تواند به شناسایی جفت‌های تحریک و سیگنال کمک کند.

در لودسل‌های ۶ سیمه نیز سیم‌های Sense وجود دارند که ممکن است از نظر الکتریکی با خطوط تحریک مرتبط باشند. Morehouse توضیح می‌دهد که در نبود اطلاعات سازنده، اندازه‌گیری مقاومت بین سیم‌ها می‌تواند برای شناسایی ساختار سیم‌بندی مفید باشد.

با این حال، این روش جایگزین نقشه رسمی سازنده نیست. اگر لودسل صنعتی یا گران‌قیمت است، بهتر است قبل از اعمال ولتاژ یا تغییر سیم‌بندی، مشخصات آن از سازنده یا تأمین‌کننده دریافت شود.

چگونه بفهمیم سیم‌بندی لودسل درست انجام شده است؟

پس از سیم‌بندی، چند نشانه می‌تواند به بررسی صحت اتصال کمک کند.

نمایشگر باید مقدار صفر پایدار داشته باشد

در حالت بدون بار، عدد نباید به شکل شدید و غیرعادی نوسان کند.

با اعمال وزن، عدد باید تغییر کند

وقتی وزن مشخصی روی سیستم قرار می‌گیرد، مقدار نمایش داده‌شده باید متناسب با وزن افزایش پیدا کند.

با برداشتن وزن، مقدار باید به صفر بازگردد

بازگشت مناسب به صفر یکی از شاخص‌های مهم عملکرد سیستم است.

مقدار Span باید منطقی باشد

خروجی لودسل باید با حساسیت اسمی آن، مثلاً 2 یا 3 mV/V، همخوانی داشته باشد. Morehouse اشاره می‌کند که مقایسه خروجی واقعی با Span مورد انتظار می‌تواند در تشخیص سیم‌بندی اشتباه کمک کند.

نکات مهم برای افزایش دقت سیستم توزین

برای اینکه اتصال لودسل به نمایشگر در نهایت به یک سیستم توزین دقیق و پایدار منجر شود، فقط به سیم‌بندی توجه نکنید.

مجموعه‌ای از عوامل باید همزمان رعایت شوند:

۱. انتخاب صحیح لودسل

ظرفیت و نوع لودسل باید متناسب با کاربرد باشد.

۲. نصب مکانیکی صحیح

نیرو باید در جهت مناسب و بدون بار جانبی اضافی وارد شود.

۳. کابل‌کشی اصولی

کابل باید در برابر نویز، رطوبت و آسیب مکانیکی محافظت شود.

۴. استفاده صحیح از جانکشن باکس

در سیستم‌های چندلودسله، اتصال صحیح و تنظیم لودسل‌ها اهمیت زیادی دارد.

۵. کالیبراسیون دقیق

کالیبراسیون باید با وزن استاندارد و طبق دستورالعمل نمایشگر انجام شود.

۶. کنترل شرایط محیطی

دما، رطوبت، لرزش و تداخل الکترومغناطیسی می‌توانند روی عملکرد سیستم اثر بگذارند.

جمع‌بندی

اتصال لودسل به نمایشگر یکی از مراحل مهم در راه‌اندازی هر سیستم توزین است. در ساده‌ترین حالت، یک لودسل چهار سیمه با چهار اتصال EXC+، EXC-، SIG+ و SIG- به ورودی مربوطه در نمایشگر متصل می‌شود. در لودسل‌های ۶ سیمه، دو سیم Sense نیز برای جبران افت ولتاژ کابل وجود دارد.

با این حال، صرفاً وصل کردن سیم‌ها برای دستیابی به یک سیستم توزین دقیق کافی نیست. انتخاب لودسل مناسب، نصب مکانیکی صحیح، رعایت جهت اعمال نیرو، کابل‌کشی مناسب، جلوگیری از نویز، استفاده صحیح از جانکشن باکس و کالیبراسیون دقیق همگی در عملکرد نهایی سیستم نقش دارند.

مهم‌ترین نکته در سیم‌بندی این است که رنگ سیم‌ها را به عنوان یک استاندارد قطعی در نظر نگیرید. رنگ‌بندی بین تولیدکنندگان می‌تواند متفاوت باشد و بهترین مرجع همیشه نقشه سیم‌بندی، دیتاشیت یا اطلاعات درج‌شده روی خود لودسل است.

در سیستم‌های صنعتی مانند باسکول‌های جاده‌ای، باسکول‌های صنعتی، سیستم‌های توزین مخازن، هاپرها، سیلوها و پلتفرم‌های توزین نیز اصول کلی یکسان است، اما با افزایش تعداد لودسل‌ها، طول کابل و پیچیدگی سازه، اهمیت جانکشن باکس، بالانس لودسل‌ها، شیلدینگ، ارتینگ و کالیبراسیون بیشتر می‌شود.

بنابراین اگرچه اتصال لودسل به نمایشگر از نظر تعداد سیم‌ها ساده به نظر می‌رسد، اما دقت نهایی سیستم حاصل عملکرد صحیح تمام اجزای مکانیکی و الکتریکی آن است.