पुल और कॉलम वजन सेंसर पर पार्श्व बल का प्रभाव और उनके उपयोग परिदृश्यों में अंतर
वजन प्रणालियों के वास्तविक संचालन में, सेंसर न केवल बल-वहन सतह के लंबवत अक्षीय वजन भार वहन करते हैं, बल्कि अक्सर क्षैतिज या झुके हुए दिशा में पार्श्व बल हस्तक्षेप का भी सामना करते हैं। एक गैर-लक्षित भार के रूप में, पार्श्व बल सेंसर की आदर्श बल-वहन स्थिति को बाधित करता है, जिससे माप सटीकता कम हो जाती है या यहां तक कि हार्डवेयर को नुकसान भी होता है। संरचनात्मक डिजाइन और बल-वहन सिद्धांतों में निहित अंतर के कारण, पुल-प्रकार और कॉलम-प्रकार के वजन सेंसर में पार्श्व बल सहनशीलता क्षमताएं बहुत भिन्न होती हैं - जो सीधे उनके अनुप्रयोग परिदृश्यों में विशिष्ट सीमाओं को परिभाषित करती हैं। यह लेख पार्श्व बल प्रभाव की क्रियाविधि से शुरू होगा, दो सेंसरों की एंटी-पार्श्व बल विशेषताओं की तुलना करेगा, और उनके अनुप्रयोग परिदृश्यों में मुख्य आवश्यकता अंतरों को व्यवस्थित रूप से छांटेगा।
पार्श्व बल उस गैर-लक्षित भार को संदर्भित करता है जो वजन के दौरान सेंसर के लोचदार शरीर पर क्षैतिज, झुके हुए या मरोड़दार दिशाओं (सेंसर की अक्षीय बल दिशा से विचलित, आमतौर पर ऊर्ध्वाधर) में कार्य करता है। इसमें मुख्य रूप से तीन प्रकार शामिल हैं: अनुप्रस्थ दबाव/खींच, कतरनी बल और मरोड़ आघूर्ण। हालांकि वजन प्रणाली द्वारा मापा जाने वाला विषय नहीं है, यह बल एक प्रमुख हस्तक्षेप स्रोत है जो माप त्रुटियों का कारण बनता है।
पार्श्व बल अनुप्रयोग परिदृश्य के संचालन मोड और उपकरण की स्थिति से निकटता से संबंधित है। सामान्य परिदृश्यों को तीन प्रकारों में वर्गीकृत किया जा सकता है:
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ऑपरेशन के दौरान गतिशील हस्तक्षेप
- उदाहरण के लिए: जब एक फोर्कलिफ्ट एक बैरल को वजन प्लेटफॉर्म पर ले जाता है, तो बैरल और प्लेटफॉर्म के बीच क्षैतिज प्रभाव अनुप्रस्थ बल उत्पन्न करता है; जब एक रोबोटिक आर्म वजन के लिए सामग्री को पकड़ता है, तो आर्म की गति का जड़त्वीय बल एक झुका हुआ पार्श्व बल बनाता है; जब एक कन्वेयर बेल्ट सामग्री का परिवहन करता है, तो सामग्री विस्थापन के कारण भार पूर्वाग्रह पार्श्व कतरनी बल में परिवर्तित हो जाता है।
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उपकरण स्थापना और अंशांकन त्रुटियाँ
- यदि सेंसर की माउंटिंग सतह समतल नहीं है (एक झुकाव कोण है), तो अक्षीय भार एक पार्श्व घटक में विघटित हो जाता है; जब वजन के लिए कई सेंसरों को जोड़ा जाता है, तो सेंसर रिक्ति या बल बिंदुओं में विचलन समान अक्षीय भार संचरण को रोकता है, जिससे मरोड़ आघूर्ण बनता है; अंशांकन के दौरान, भार का ऑफसेट प्लेसमेंट स्थानीय पार्श्व दबाव का कारण बनता है।
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पर्यावरण और कार्यशील स्थिति के प्रभाव
- तेज कंपन वाली कार्यशालाओं में, उपकरण संचालन से आवधिक कंपन सेंसर में प्रेषित होता है, जिससे अनुप्रस्थ प्रभाव बल बनता है; मिश्रण टैंक या प्रतिक्रिया वाहिकाओं को तौलते समय, घूर्णन आंतरिक सामग्री से केन्द्राभिमुख बल पार्श्व बल में परिवर्तित होता है; मजबूत हवाओं के संपर्क में आने वाले बाहरी वजन उपकरण (जैसे, ट्रक स्केल) हवा के भार से क्षैतिज पार्श्व बल वहन करते हैं।
पुल-प्रकार और कॉलम-प्रकार के वजन सेंसर के संरचनात्मक डिजाइन पार्श्व बल के संपर्क में आने पर उनकी प्रतिक्रिया तंत्र, त्रुटि अभिव्यक्तियों और क्षति जोखिम में महत्वपूर्ण अंतर लाते हैं। इसका विश्लेषण तीन आयामों से किया जा सकता है: लोचदार शरीर संरचना, स्ट्रेन गेज लेआउट और प्रदर्शन प्रभाव।
बीम-प्रकार के सेंसर के रूप में भी जाना जाता है, पुल-प्रकार के वजन सेंसर में "आई-आकार," "बॉक्स-आकार," या "डबल-होल" लोचदार बीम की एक मुख्य संरचना होती है। बीम दोनों तरफ निश्चित सिरों के माध्यम से वजन प्लेटफॉर्म/पेडस्टल से जुड़े होते हैं, जिसमें स्ट्रेन गेज बीच में बल-वहन क्षेत्र से जुड़े होते हैं। इस संरचना की पार्श्व बल सहनशीलता दो मुख्य लाभों से उपजी है:
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संरचनात्मक कठोरता का दिशात्मक अनुकूलनलोचदार बीम का अनुप्रस्थ खंड जड़ता का आघूर्ण इसके अक्षीय समकक्ष से कहीं अधिक होता है, जो इसे अत्यधिक उच्च अनुप्रस्थ कठोरता देता है। उदाहरण के लिए, 5t रेटेड भार वाला एक पुल-प्रकार सेंसर अक्षीय भार का 30%–50% (यानी, 1.5t–2.5t) का अनुप्रस्थ भार प्रतिरोध रखता है। जब पार्श्व बल इस पर कार्य करता है, तो लोचदार बीम का अनुप्रस्थ विरूपण केवल 0.005mm–0.01mm होता है - अक्षीय भार के तहत 0.1mm–0.15mm विरूपण से बहुत छोटा - इसलिए अनपेक्षित विरूपण होने की संभावना नहीं है।
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स्ट्रेन गेज का दिशात्मक अलगावस्ट्रेन गेज केवल लोचदार बीम की ऊपरी और निचली सतहों से जुड़े होते हैं, और उनकी संवेदनशील ग्रिड की दिशा अक्षीय दिशा के साथ संरेखित होती है। वे केवल अक्षीय भार के कारण होने वाले "तन्य-संपीड़न तनाव" के प्रति संवेदनशील होते हैं। इसके विपरीत, पार्श्व बलों (जैसे, अनुप्रस्थ कतरनी, मरोड़ आघूर्ण) द्वारा प्रेरित "कतरनी तनाव" या "बेंडिंग तनाव" स्ट्रेन गेज की संवेदनशील दिशा के लंबवत होता है, इसलिए इसे वैध विद्युत संकेतों में परिवर्तित नहीं किया जा सकता है। इस प्रकार, पुल-प्रकार के सेंसर पर पार्श्व बल का त्रुटि प्रभाव आमतौर पर 0.1% FS (पूर्ण पैमाने) के भीतर नियंत्रित होता है, और कुछ उच्च-सटीक मॉडल इसे 0.05% FS तक भी कम कर सकते हैं।
यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि यदि पार्श्व बल पुल-प्रकार के सेंसर की भार प्रतिरोध सीमा (आमतौर पर अक्षीय भार का 50%) से अधिक हो जाता है, तो लोचदार बीम स्थायी झुकने वाले विरूपण से गुजर सकता है। यह सेंसर शून्य बहाव (0.02% FS/°C से अधिक) में वृद्धि और रैखिकता में कमी के रूप में प्रकट होता है, जिसके परिणामस्वरूप माप सटीकता का अपरिवर्तनीय नुकसान होता है।
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