.
หลักการเลือกพิกัดน้ำหนักของ Load Cell
VPG | หลักการเลือกพิกัดน้ำหนักของ Load Cell
ในงานอุตสาหกรรมและการวัดแรง (force measurement) การเลือก Load Cell ที่เหมาะสมเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่ง เพื่อให้ได้การวัดที่ถูกต้อง ปลอดภัย และยืดอายุการใช้งาน Load Cell ไม่ควรใช้พิกัดต่ำเกินไปจนมีโอกาส Overload หรือสูงเกินไปจนส่งผลต่อความละเอียดของการอ่านค่า บทความนี้จะพาคุณทำความเข้าใจ หลักการสำคัญเมื่อเลือกพิกัดน้ำหนัก (capacity) เพื่อช่วยให้สามารถตัดสินใจได้อย่างมีเหตุผล
1. คำนวณน้ำหนักรวม (Live + Dead Load)
คุณต้องทราบทั้ง น้ำหนักบรรทุกจริง (Live Load) และ น้ำหนักของโครงสร้างหรืออุปกรณ์ติดตั้ง (Dead Load) แล้วรวมกันเพื่อประเมินพิกัดที่ต้องใช้
2. เผื่อความปลอดภัย (Safety Factor)
ควรเลือกพิกัดให้สูงกว่าภาระสูงสุดที่จะเกิดขึ้นจริง 20–50 % ขึ้นอยู่กับสภาวะการใช้งาน เช่น การสั่นสะเทือนหรือโหลดกระแทก
3. พิจารณาน้ำหนักที่กระจายไม่เท่ากัน (Uneven Load Distribution)
หากใช้หลาย Load Cell ร่วมกัน เช่น ถังชั่ง หรือแพลตฟอร์ม อาจมีมุมหนึ่งรับภาระมากกว่ามุมอื่น ดังนั้นควรออกแบบให้แต่ละ Load Cell รองรับน้ำหนักสูงสุดของส่วนที่จะรับ เพิ่ม margin ไว้ด้วย
4. ประเมินโหลดแบบไดนามิกหรือ fatigue loading
หากระบบมีการเคลื่อนไหว หรือโหลดเปลี่ยนแปลงเร็ว เช่น การกระแทกหรือการสั่นสะเทือน ควรเลือก Load Cell ที่ออกแบบมาสำหรับ dynamic load และ fatigue rating เพื่อยืดอายุการใช้งาน
5. ตรวจสอบความแม่นยำ (Accuracy)
หากต้องการผลลัพธ์ที่แม่นยำควรพิจารณาข้อกำหนดด้าน non‑linearity, repeatability, hysteresis และ zero balance ซึ่งจะแสดงในเอกสารสเปค เช่น ±%F.S.O
6. เงื่อนไขด้านสิ่งแวดล้อม (Environment)
พิจารณาว่า Load Cell จะใช้งานในสภาพแวดล้อมอย่างไร เช่น อุณหภูมิสูง/ต่ำ ความชื้น ฝุ่น หรือสารเคมี ซึ่งจะส่งผลต่อวัสดุ เช่น สเตนเลสหรือ Alloy Steel และค่า IP rating ที่เหมาะสม
7. ชนิดของแรงที่ต้องการวัด (Force Direction)
ต้องเลือกได้ระหว่างชนิด compression, tension, หรือ universal (both) ตามความเหมาะสมของการใช้งาน
8. ข้อจำกัดด้านขนาดและ mounting
พิจารณาว่ามีข้อจำกัดในเรื่องขนาด รูปร่าง รวมถึงวิธีการติดตั้ง (flange, threaded, in‑line, side‑mount) ซึ่งมีผลต่อประเภทและพิกัดที่เหมาะสม
9. เรื่องการต่อวงจรไฟฟ้าและ calibration
ดูค่าการจ่ายแรงกระตุ้น (excitation voltage), output interface เช่น 4‑wire หรือ 6‑wire, ความต้านทานสาย, และรองรับการ calibration ในอนาคต
10. เลือกตามมาตรฐานและบริการหลังการขาย
หากต้องการความน่าเชื่อถือ ควรเลือก Load Cell จากผู้ผลิตที่มีเอกสารรับรองมาตรฐาน ISO หรือ ATEX/IECEx และมีบริการ calibration หรือ support ให้หลังการขาย
สูตรคำนวณพิกัด Load Cell
หากเป็นการติดตั้ง Load Cell หลายตัวร่วมกัน (เช่น แท่นชั่ง 4 มุม) สามารถคำนวณได้ดังนี้
สูตรทั่วไป
โดยที่
-
Total Load = น้ำหนักรวมทั้งหมด (Live Load + Dead Load)
-
Safety Factor = ค่าความปลอดภัย (แนะนำ 1.2 – 1.5 เท่าของภาระสูงสุด)
-
Number of Load Cells = จำนวน Load Cell ที่ใช้ร่วมกัน
1.1 กรณีมี Dead Load และ Live Load
-
Wdead = น้ำหนักโครงสร้าง/แท่นชั่ง (kg)
-
Wlive = น้ำหนักโหลดสูงสุดที่ต้องการชั่ง (kg)
-
SF = Safety Factor (เช่น 1.25 หรือ 1.5)
-
N = จำนวน Load Cell
ตัวอย่างการคำนวณ
โจทย์
-
น้ำหนักโครงสร้างแท่นชั่ง (Dead Load) = 500 kg
-
น้ำหนักบรรทุกสูงสุด (Live Load) = 2,500 kg
-
จำนวน Load Cell = 4 ตัว
-
Safety Factor = 1.25
วิธีคำนวณ
-
คำนวณน้ำหนักรวม
Wtotal = 500+2,500 = 3,000 kg
-
เผื่อ Safety Factor
Wwith SF = 3,000×1.25 = 3,750 kg
-
คำนวณพิกัด Load Cell ต่อ 1 ตัว
Capacity per Load Cell = 3,750/4 = 937.5 kg
ผลลัพธ์
เลือก Load Cell พิกัด ≥ 1,000 kg (เพื่อให้มี margin เหนือค่าคำนวณ)
ปัจจัยเสริมในสูตร
-
โหลดกระจายไม่เท่ากัน (Uneven Load)
เพิ่ม Safety Factor อีก 10–20 % หากมีโอกาสโหลดลงด้านเดียว -
โหลดแบบกระแทกหรือสั่น (Dynamic Load)
เลือกพิกัดสูงขึ้น 1.5–2 เท่าจากโหลดคงที่ เพื่อป้องกัน Overload -
อุณหภูมิและสิ่งแวดล้อม
ไม่กระทบสูตร แต่มีผลต่ออายุการใช้งานและ Accuracy
P.Phattanakan
