একটি ওজন সেন্সর একটি পরিমাপক যন্ত্র। যখন এটি বাহ্যিক শক্তির শিকার হয়, তখন এটি তার আউটপুট টার্মিনালে একটি বৈদ্যুতিক সংকেত তৈরি করে। স্ট্রেইন গেজ-টাইপ ওজন সেন্সরগুলি সবচেয়ে সাধারণ প্রকারগুলির মধ্যে একটি, যা ওজন পরিমাপের জন্য ব্যবহৃত হয়। এই নিবন্ধটি ওজন সেন্সরগুলির কার্যকারিতা এবং স্পেসিফিকেশন নিয়ে আলোচনা করবে।
ওজন সেন্সর কি?
একটি ওজন সেন্সর হল এক প্রকার ফোর্স ট্রান্সডিউসার। একটি সেন্সর হল এমন একটি যন্ত্র যা এক প্রকার শক্তিকে একটি পাঠযোগ্য বৈদ্যুতিক সংকেতে রূপান্তরিত করে। বিশেষ করে, একটি ওজন সেন্সর বলকে একটি ভোল্টেজে রূপান্তরিত করে যা ইলেকট্রনিক সরঞ্জাম দ্বারা পড়া যায়। দৈনন্দিন জীবনে সবচেয়ে বেশি ব্যবহৃত ওজন সেন্সর হল স্ট্রেইন গেজ প্রকার — এটি প্রায় সব ওজন-পরিমাপক যন্ত্রে বিদ্যমান।
একটি ওজন সেন্সর কিভাবে কাজ করে?
একটি ওজন সেন্সরের ভিতরে, একটি নমনীয় সাবস্ট্রেটের সাথে সংযুক্ত অত্যন্ত পাতলা প্রতিরোধক উপাদান থাকে। যখন একটি বাহ্যিক শক্তি সেন্সরের বডিতে কাজ করে, তখন নমনীয় সাবস্ট্রেট বিকৃত হয় — যা প্রতিরোধক উপাদানটিকেও তার সাথে বিকৃত করতে বাধ্য করে। যেহেতু প্রতিরোধক স্ট্রিপের মাত্রা পরিবর্তিত হয়, তাই এর প্রতিরোধের মানও পরিবর্তিত হয়।
তবে, প্রতিরোধের পরিবর্তন উপাদানের মূল মোট প্রতিরোধের তুলনায় অত্যন্ত ছোট — সাধারণত 1:100 এর ক্রমে থাকে। এটি সরাসরি পরম প্রতিরোধের মান পরিমাপ করা খুব কঠিন করে তোলে।
এটি সমাধান করার জন্য, নমনীয় সাবস্ট্রেটের প্রতিরোধক উপাদানটিকে একটি সার্কিট কনফিগারেশনে সাজানো হয়, যা হুইটস্টোন ব্রিজ নামে পরিচিত (এর জনপ্রিয়তাকারী স্যার চার্লস হুইটস্টোনের নামানুসারে)। এই ব্রিজটি হল একটি হীরা-আকৃতির প্রতিরোধকের বিন্যাস, যার প্রতিটি পাশে একটি প্রতিরোধক থাকে (নীচের চিত্রে দেখানো হয়েছে)।
হুইটস্টোন ব্রিজ কিভাবে কাজ করে
একটি উত্তেজনাপূর্ণ ভোল্টেজ হীরা-আকৃতির ব্রিজের কর্ণগুলির এক জোড়ার জুড়ে প্রয়োগ করা হয় এবং আউটপুট ভোল্টেজ সংকেত অন্য জোড়া কর্ণের জুড়ে পড়া হয়:
যখন কোনো বাহ্যিক শক্তি প্রয়োগ করা হয় না: সমস্ত প্রতিরোধকের একই মান থাকে। ব্রিজের প্রতিটি "বাহু" একটি ভোল্টেজ বিভাজক হিসাবে কাজ করে, তাই প্রতিটি বাহুর আউটপুট ভোল্টেজ সমান — যার ফলে 0V আউটপুট হয় (যেহেতু আউটপুট পয়েন্টগুলি বিভাজকের মাঝখানে থাকে)।
যখন বাহ্যিক শক্তি প্রয়োগ করা হয়: একটি প্রতিরোধকের মান পরিবর্তিত হয়, যা তার বাহুতে ভোল্টেজ পরিবর্তন করে। এটি আউটপুট টার্মিনালে একটি ছোট ভোল্টেজ পার্থক্য তৈরি করে।
একটি ওজন সেন্সর কিভাবে ব্যবহার করবেন
সেন্সরের আউটপুট ভোল্টেজ অত্যন্ত ছোট এবং এটি একটি উচ্চ-প্রতিবন্ধক উৎস থেকে আসে (প্রতিরোধক বিভাজক)। এই ভোল্টেজটি সঠিকভাবে পড়তে, সংকেত কন্ডিশনিং প্রয়োজন:
সার্কিটের প্রয়োজন উচ্চ ইনপুট প্রতিবন্ধকতা (বিভাজকের উপর লোড প্রভাব এড়াতে)।
এর প্রয়োজন উচ্চ সাধারণ-মোড প্রত্যাখ্যান (যেহেতু প্রতিটি বাহুর পরম ভোল্টেজ উত্তেজনাপূর্ণ ভোল্টেজের অর্ধেক)।
এর প্রয়োজন উচ্চ ডিফারেনশিয়াল লাভ (ছোট ভোল্টেজ পার্থক্যকে বাড়ানোর জন্য)।
এটি সাধারণত একটি ইনস্ট্রুমেন্টেশন অ্যামপ্লিফায়ার (যেমন, 100 লাভের সাথে AD620) দিয়ে করা হয়: 1mV ইনপুট ভোল্টেজ 100mV আউটপুট হয়। উদাহরণস্বরূপ, যদি ব্রিজের সম্পূর্ণ-পরিসরের আউটপুট হয় ±25mV, তাহলে অ্যামপ্লিফায়ার ±2.5V আউটপুট করে।