« بازگشت به فهرست مقالات
سنسورهای نیرو

بخش اول: لودسل
بهرام ناصری پور
محقق صنعت و مدرس دانشگاه
naseri@baharnik.com
نیروسنج، نیرو را به سیگنال الکتریکی متناسب با آن تبدیل می‌کند و برای اندازه‌گیری نیرو استفاده می‌شود. نیرو عبارت است از فشردن یا کشیدن که معمولاً موجب حرکت می‌شود و یا از حرکت جلوگیری می‌کند. میزان تغییر سرعت یا شتاب یک جسم متناسب با نیرویی است که بر آن وارد می‌شود و نیروی لازم جهت شتاب دادن یک کیلو جرم به میزان یک متر بر مجذور ثانیه یک نیوتن نام دارد.
مقدار نیرو بر اساس جرم و شتاب یک جسم از قانون دوم نیوتن به دست می‌آید:
F = M * a
F = نیرو بر حسب نیوتن (M، (N = جرم بر حسب کیلوگرم (Kg) و a = شتاب بر حسب متر بر مجذور ثانیه (m/s2) است.
نیروی واردشده بر یک جسم بر اثر نیروی جاذبه (a=1g=9.80665 m/s2)، وزن نام دارد و توسط لودسل یا ترازو اندازه‌گیری می‌شود. نیروی وارد بر یک جسم بار نامیده می‌شود.
نیروی ناشی از تغییر در سرعت چرخش یک جسم، گشتاور نام دارد.
همه نیروهایی که در جهان دیده می‌شوند، از چهار نیروی بنیادی سرچشمه می‌گیرند. نیروی هسته‌ای قوی، نیروی هسته‌ای ضعیف، نیروی الکترومغناطیسی و نیروی گرانش. همه نیروهای دیگر در طبیعت بر پایه این چهار نیرو هستند.
نیروی هسته‌ای قوی و ضعیف فقط در اندازه‌های بسیار کوچک دیده می‌شوند و اجزای بنیادی ماده را در کنار هم نگه می‌دارند. نیروی الکترومغناطیسی بین بارهای الکتریکی و نیروی گرانش بین اجسام جرم‌دار اثر می‌کند.
نیرو در دستگاه SI بر حسب نیوتن، دین، کیلوگرم نیرو اندازه‌گیری می‌شود و تبدیل واحدها به شرح زیر است.
با توجه به رابطه مستقیم پارامترهایی مانند نیرو، شتاب، وزن، بار و گشتاور با نیرو، با اندازه‌گیری نیرو می‌توان این پارامترها را نیز به دست آورد.
اندازه‌گیری، پایش و کنترل نیرو، وزن، ترازو، باسکول، مواد موجود در یک مخزن، بار، گشتاور، خواص دینامیکی مواد، مرکز ثقل، آنالیز مودال، کشش کابل یا نخ و .... از مهم‌ترین کاربردهای نیروسنج در کاربردهای تحقیقاتی، صنعتی و خانگی است.
در بیشتر موارد اندازه‌گیری نیرو بر اساس اندازه‌گیری جابه‌جایی می‌باشد؛ به این صورت که اعمال نیرو باعث ایجاد جابه‌جایی در حسگر شده و سپس این جابه‌جایی تبدیل به سیگنال الکتریکی متناسب با نیروی اعمالی می‌شود.
Poundal pound-force kilogram-force, kilopond dyne newton
(SI unit)
 
≈ 7.2330 pdl ≈ 0.22481 lbf ≈ 0.10197 kp = 105 dyn ≡ 1 kg⋅m/s2 1 N
≈ 7.2330 × 10-5 pdl ≈ 2.2481 × 10-6 lbf ≈ 1.0197 × 10-6 kp ≡ 1 g⋅cm/s2 = 10-5 N 1 dyn
≈ 70.932 pdl ≈ 2.2046 lbf ≡ gn⋅(1 kg) = 980665 dyn = 9.80665 N 1 kp
≈ 32.174 pdl ≡ gn⋅(1 lb) ≈ 0.45359 kp ≈ 444822 dyn ≈ 4.448222 N 1 lbf
≡ 1 lb⋅ft/s2 ≈ 0.031081 lbf ≈ 0.014098 kp ≈ 13825 dyn ≈ 0.138255 N 1 pdl
ادامه مطلب...