Loadcell nedir diye soran birine sahada verdiğimiz cevap şu: üzerine binen kuvveti çok küçük bir elektrik sinyaline çeviren ölçüm elemanıdır. Kantar, silo tartımı, dolum makinesi, beton santrali agrega bunkeri ya da bir yem fabrikasının dozaj kantarı aynı prensiple çalışır. Tartım hatalarının çoğu loadcellin kendisinden değil; montajdan, kablodan, nemden veya yanlış kalibrasyondan çıkar. Bu yazıda loadcellin nasıl çalıştığını, bağlantısını, kalibrasyonunu ve sahada nasıl kontrol edildiğini anlatıyoruz.
Bu yazıda (12 başlık)
Loadcell nedir, nasıl çalışır?
Loadcell (yük hücresi), yük altında çok az esneyen bir metal gövdeden ve bu gövdeye yapıştırılmış strain gauge (gerinim ölçer) dirençlerinden oluşur. Gövde esnediğinde strain gauge’ler de uzar veya kısalır, dirençleri değişir.
Dört strain gauge bir Wheatstone köprüsü şeklinde bağlanır. Köprüye sabit bir besleme gerilimi (excitation) verilir. Yük yokken köprü dengededir ve çıkış sıfıra yakındır. Yük bindikçe denge bozulur ve çıkışta yükle orantılı birkaç milivoltluk bir sinyal oluşur. Bu sinyal o kadar küçüktür ki bir indikatör veya transmitter tarafından yükseltilip işlenmesi gerekir.
Loadcell çeşitleri
- S tipi loadcell: “S” harfi şeklindedir; hem çekme hem basma yönünde çalışabilir. Askılı tartım, çekme testleri ve asılı bunkerlerde yaygındır.
- Shear beam (kesme kirişi): Tek uçtan sabitlenen bir kiriştir; yük diğer uca biner. Platform kantarları, tank ve küçük silo ayaklarında çok kullanılır. Çift uçlu (double ended) modelleri kamyon kantarlarında görülür.
- Single point (tek nokta) loadcell: Yükün platform üzerinde nereye konduğundan fazla etkilenmeyecek şekilde tasarlanmıştır. Tek loadcell ile küçük platformlu teraziler, paketleme ve kontrol tartım makineleri yapılır.
- Basma tipi / kanister (compression canister): Silindirik, yüksek kapasiteli loadcellerdir. Büyük silolar, tanklar ve kamyon kantarlarında kullanılır.
Seçimde kapasite, montaj şekli, koruma sınıfı (IP), malzeme (paslanmaz veya nikel kaplı çelik) ve ortam koşulları belirleyicidir.
mV/V çıkış ve besleme gerilimi
Loadcell veri sayfasındaki en önemli değerlerden biri anma çıkışıdır (rated output) ve mV/V cinsinden verilir. Pek çok endüstriyel loadcellde bu değer 2 mV/V’tur. Anlamı şudur: loadcell tam kapasitesinde, her 1 V besleme için 2 mV çıkış verir.
Örnek: 1000 kg kapasiteli, 2 mV/V çıkışlı bir loadcell 10 V ile beslenirse tam yükte yaklaşık 20 mV, 500 kg’da yaklaşık 10 mV verir. Görüldüğü gibi tüm ölçüm birkaç on milivoltluk bir aralıkta yapılır. Bu yüzden kablo, klemens ve topraklama kalitesi doğrudan tartım doğruluğunu etkiler.
Köprü direnci de sık karşılaşılan bir değerdir; birçok loadcellde 350 Ω, bazılarında 700 Ω veya farklıdır. Aynı indikatöre birden fazla loadcell paralel bağlanacaksa toplam direnç düşer (örneğin 4 × 350 Ω ≈ 87,5 Ω); bu değer indikatörün desteklediği minimum yük direncinin altına inmemelidir.
Loadcell bağlantısı: 4 telli ve 6 telli
- 4 telli loadcell: Besleme (+/−) ve sinyal (+/−) olmak üzere dört kablo vardır. Kablo direnci fabrikada kalibrasyonun içine alınmıştır. Bu yüzden 4 telli bir loadcellin kablosu, üreticinin izin verdiği durumlar dışında kısaltılmamalı ve uzatılmamalıdır.
- 6 telli loadcell: Ek olarak iki sense (geri besleme) hattı vardır. İndikatör, besleme geriliminin loadcell ucunda gerçekte kaç volt olduğunu bu hatlardan ölçer ve kablodaki gerilim düşümünü telafi eder. Uzun kablolarda ve sıcaklığı değişen ortamlarda 6 telli bağlantı daha kararlı sonuç verir.
İndikatör 6 telliyse ama loadcell 4 telliyse, indikatördeki sense klemensleri besleme klemenslerine köprülenir. Bu köprü unutulursa indikatör hata verir veya değer anlamsız çıkar. Kablo renkleri üreticiye göre değişir; bağlantıyı her zaman loadcellin kendi veri sayfasına göre yapın.
İndikatör ve tartım transmitteri
Loadcell sinyali iki şekilde işlenir:
- Tartım indikatörü: Ağırlığı ekranda gösterir, dara alır, set noktalarında röle çıkışı verir. Çoğu modelde 4-20 mA, seri port veya saha haberleşmesi bulunur.
- Tartım transmitteri / modülü: Ekransız olabilir; loadcell sinyalini 4-20 mA, Modbus veya PLC’nin kendi haberleşmesine çevirir. Dozajlama ve reçete sistemlerinde ağırlık doğrudan PLC’ye okunur. Ayrıntılar: 4-20 mA nedir, Modbus nedir ve PLC nedir. Tartımla reçete yöneten tesisler için: un ve yem fabrikası otomasyonu.
Load cell kalibrasyonu
Sahada en güvenilir yöntem test ağırlıklarıyla kalibrasyondur:
- Sistem boşken sıfır (zero) alınır.
- Bilinen bir test ağırlığı konur. Mümkünse ağırlık, kullanılan aralığın önemli bir kısmını kapsamalıdır; çok küçük bir ağırlıkla yapılan kalibrasyon, tam yükteki hatayı büyütür.
- İndikatöre ağırlığın değeri girilir ve span ayarı yapılır.
- Ağırlık kaldırılıp sıfıra dönüş kontrol edilir; ardından ara noktalarda doğrusallık denenir.
Büyük silo ve tanklarda yeterli test ağırlığı bulmak zor olabilir. Bu durumda bilinen miktarda malzeme ekleyerek “malzemeyle kalibrasyon” yapılır ya da loadcell veri sayfasındaki mV/V değerleriyle “teorik kalibrasyon” yapılır. Teorik kalibrasyon hızlıdır ama montajdan gelen hataları yakalamaz; mümkünse test ağırlığıyla doğrulanmalıdır.
OIML R60 doğruluk sınıfları: Yasal metrolojide kullanılan loadcellerin doğruluk sınıfları OIML R60 tavsiyesinde A, B, C ve D olarak tanımlanır. Etiketteki “C3” gibi bir ifade genellikle C sınıfını ve 3000 doğrulama aralığını gösterir. Ticari tartım (alım-satım) yapılan sistemlerde loadcell ve indikatörün onaylı olması ve yasal kurallara uyulması gerekir; bu konuda yetkili kuruluşa danışılmalıdır.
Birden fazla loadcell ve buat (junction box)
Tank, silo ve platformlarda genellikle 3, 4 veya daha fazla loadcell kullanılır. Loadcell kabloları bir toplama kutusunda (buat, junction box) paralel bağlanır ve tek kabloyla indikatöre gider.
Loadcellerin çıkışları birbirinden biraz farklı olduğu için yük platformun farklı köşelerinde farklı okunabilir. Bunun için köşe ayarı (corner adjustment) yapılır: aynı test ağırlığı sırayla her köşeye konur, buattaki ayar trimpotlarıyla veya indikatörün dijital köşe ayarıyla okumalar eşitlenir. Köşe ayarı yapılmamış bir kantarda yük yerine göre değer değişir.
Aşırı yük ve yan yük
- Aşırı yük: Loadcellin bir güvenli yük sınırı ve bir kopma sınırı vardır. Bu değerler veri sayfasında kapasitenin yüzdesi olarak verilir. Bunkerin içine düşen malzeme, forkliftin platforma çarpması veya kamyonun sert frenlemesi kısa süreli darbe yükü oluşturur. Darbe yükü, statik yükün çok üzerine çıkabilir; güvenli yük sınırı aşılırsa loadcellin sıfırı kalıcı olarak kayabilir.
- Yan yük: Loadcell yalnızca kendi ölçüm ekseni boyunca gelen yükü doğru ölçer. Eğik montaj, ısıl genleşmeyle itilen bağlantılar, sıkı bağlı borular ve hortumlar yan yük ve sahte kuvvet oluşturur. Tank tartımında, tanka bağlanan boruların esnek bağlantıyla yapılması ve uygun montaj kitlerinin kullanılması bu yüzden önemlidir.
Sık görülen loadcell arızaları
- Nem girmesi: Kablo girişinden veya hasarlı gövdeden su giren loadcellde değer yavaşça kayar ve kararsız olur. Yalıtım direnci düşer.
- Sürüklenme (drift): Yük sabitken değer yavaşça değişir. Nem, sıcaklık değişimi, gevşek klemens veya mekanik sürtünme sık nedendir.
- Kaynak akımı hasarı: Tartım sistemi üzerinde kaynak yapılırken akım loadcell üzerinden geçerse strain gauge’ler zarar görür. Kaynak öncesi loadcell sökülüp yerine boşluk elemanı (dummy) konmalı, sökülemiyorsa bağlantısı ayrılmalı ve kaynak şasesi akım loadcellden geçmeyecek şekilde bağlanmalıdır.
- Kablo hasarı: Ezilmiş, kemirilmiş veya kesilmiş kablo; değer donar, sıçrar veya indikatör hata verir.
- Sıfır kayması: Boş sistemde değer sıfıra dönmüyor. Aşırı yük sonrası kalıcı deformasyon, birikmiş malzeme veya mekanik sürtünme olabilir.
- Mekanik sürtünme: Platformun bir köşesi duvara, kirişe veya bir boruya değiyorsa yükün bir kısmı loadcelle ulaşmaz.
Sahada hızlı kontroller
Loadcell sökülmeden önce birkaç ölçümle durum anlaşılabilir:
- Köprü direnci: Besleme uçları arası (giriş) ve sinyal uçları arası (çıkış) direnç ölçülür, veri sayfasıyla karşılaştırılır. Ayrıca her sinyal ucu ile iki besleme ucu arasındaki dirençler karşılaştırılır; bu köprü kolları arasında belirgin fark iç hasarı gösterebilir.
- Sıfır dengesi: Yüksüz hâlde sinyal çıkışı milivolt olarak ölçülür, besleme gerilimine bölünerek mV/V’a çevrilir ve kalibrasyon sertifikasındaki değerle karşılaştırılır.
- Yalıtım direnci: Loadcell indikatörden ve buattan ayrılır, tüm uçları birbirine bağlanır; ölçüm bu uçlar ile gövde, uçlar ile kablo ekranı ve ekran ile gövde arasında yapılır. Bu ölçümde loadcelle zarar vermemek için en fazla 50 V test gerilimi kullanılmalıdır; tipik kabul değeri birkaç bin MΩ seviyesindedir ve düşük değer nem veya kaçak demektir.
Sıkça Sorulan Sorular
Loadcell ne işe yarar?
Loadcell, üzerine binen ağırlığı veya kuvveti ölçer ve bunu küçük bir elektrik sinyaline çevirir. Kantarlar, silo ve tank tartımı, dolum ve paketleme makineleri, dozajlama sistemleri ve kuvvet ölçümü gereken her yerde kullanılır.
Loadcell bağlantısı nasıl yapılır?
4 telli loadcellde besleme ve sinyal uçları, 6 telli loadcellde bunlara ek olarak sense uçları indikatöre bağlanır. 4 telli loadcell 6 telli bir indikatöre bağlanıyorsa sense klemensleri besleme klemenslerine köprülenir. Kablo renkleri üreticiye göre değiştiği için bağlantı mutlaka veri sayfasına göre yapılmalıdır.
Load cell kalibrasyonu nasıl yapılır?
Sistem boşken sıfır alınır, ardından bilinen bir test ağırlığı konur ve indikatöre bu değer girilerek span ayarı yapılır. Birden fazla loadcell varsa önce köşe ayarı yapılmalıdır. Test ağırlığı ölçüm aralığının mümkün olduğunca büyük bir kısmını kapsamalıdır.
Loadcell mV/V ne demek?
mV/V, loadcellin tam kapasitesinde her 1 volt besleme gerilimi başına verdiği çıkış gerilimidir. Örneğin 2 mV/V’luk bir loadcell 10 V beslemeyle tam yükte yaklaşık 20 mV verir. İndikatör bu değeri kullanarak sinyali ağırlığa çevirir.
Loadcell bozuk mu nasıl anlaşılır?
Köprü giriş ve çıkış direnci, yüksüz sıfır dengesi ve yalıtım direnci ölçülüp veri sayfası veya kalibrasyon sertifikasıyla karşılaştırılır. Değerlerden biri belirgin şekilde farklıysa loadcell hasarlı olabilir. Öncesinde kablo, buat ve mekanik sürtünme mutlaka kontrol edilmelidir.
Eskişehir’de tartım sistemi ve loadcell desteği
AveA Otomasyon olarak Eskişehir ve çevre illerdeki tesislerde loadcell seçimi ve montajı, indikatör ve PLC bağlantısı, kalibrasyon ve köşe ayarı ile tartım arızalarının tespitini yapıyoruz. Ayrıntılar: beton santrali otomasyonu, dolum ve paketleme makinesi otomasyonu ve makine ve otomasyon arıza servisi. Bize 0533 454 52 32 numarasından ulaşabilirsiniz; mesai dışında da arayabilirsiniz.