Loadcell Arızaları ve Kesin Çözüm Yöntemleri

 

Dozajlama Sistemlerinde Loadcell (Yük Hücresi) Arızaları ve Kesin Çözüm Yöntemleri

 

Endüstriyel tesislerde kurulan binlerce dolarlık gravimetrik (ağırlık bazlı) dozajlama ve kayıplı tartım (loss-in-weight) sistemlerinin çevresiyle iletişim kurmasını sağlayan en hayati 'duyu organı', mekanik ağırlığı elektrik sinyaline dönüştüren Loadcell (yük hücresi) sensörleridir. Ne kadar iyi bir PLC otomasyonunuz veya mükemmel tasarlanmış bir helezon motor grubunuz olursa olsun, bu sensörlerin doğru, parazitsiz ve stabil çalışmaması, sistemin tamamen körelmesi ve işlevsiz (hatalı ölçüm yapan bir hurda) kalması demektir.

 

Kapasitelerinin çok zorlandığı ve 7/24 durmaksızın çalışan üretim sahalarında Loadcell arızaları genellikle kaynağına göre ikiye ayrılır: Elektriksel kaynaklı parazitler veya Mekanik kaynaklı fiziksel şoklar. Bu yazıda, uzman endüstriyel bakım onarım ve otomasyon devre teknisyenlerinin sahada en sık karşılaştığı loadcell arıza tiplerini, pratik arıza bulma (troubleshooting) yöntemlerini ve elektronik mühendisliği açısından kesin çözüm tekniklerini laboratuvar detaylarıyla inceleyeceğiz.

 

Mekanik Hasarlar: Aşırı Dinamik Yükleme, Şok Darbeleri ve Metal Yorgunluğu

 

 

Elektronik donanımlar olmalarının yanı sıra Loadcell'ler temelde özel formüllerle dökülmüş havacılık alüminyumu veya yüksek dayanımlı paslanmaz çelik metal blokların üzerindeki belirli noktalarda oluşan milimetrik esneme (strain gauge) prensibiyle çalışan mekanik donanımlardır. Bir tartım bunkerinin üzerine vinçle kapasitelerinin çok üstünde (genellikle teknik kapasitenin %150'si) ağır bir yük veya motor bloğu bindirildiğinde sensör gövdesi esnemesini kaybeder.

 

Kalıcı Deformasyon (Zero Drift) ve Stoper Koruması

 

Eğer bunkere yukarıdan dökülen malzemenin veya düşen sert bir çelik cismin şiddetiyle ani bir çarpma (şok darbe) meydana gelirse, metal blok moleküler olarak kalıcı deformasyona uğrar ve geri dönemez. Teknik terminolojide 'Zero Drift' denilen bu olay yaşandığında sistem kantar boşken bile binlerce kilo ağırlık gösterir veya dara almaz. Bu yıkıcı ve pahalı donanım hasarlarını baştan önlemek için, profesyonel dizayn edilmiş dozajlama şaselerine Loadcell'i milimetrik olarak koruyacak 'mekanik aşırı yük koruma tırnakları' (overload stops / jacking bolts) mutlaka ama mutlaka doğru açılarla konulmalıdır.

 

HMI veya Ekranda Okunan Arıza Belirtisi	Altyapıdaki Olası Mekanik Neden	Saha Teknisyeni İçin Kesin Çözüm ve Müdahale
Dara (Sıfır) değeri sürekli aynı yönde yukarı/aşağı kayıyor	Sensör metalinde aşırı yükten dolayı plastik (kalıcı) deformasyon / çatlak	Deforme olan Loadcell anında yenisiyle değiştirilmeli, altına sağlam bir ayarlanabilir mekanik stoper takılmalıdır
Ekranda yük varken sürekli ve saçma eksi (-) değer okunuyor	Loadcell donanımı mekanik olarak baş aşağı (ters) monte edilmiş veya panodaki sinyal (+) (-) kabloları ters bağlanmış	Mekanik montaj yönü veya kablaj kontrol edilmeli (Sensör gövdesindeki baskı yönü Ok işareti her zaman aşağıya veya kuvvete bakmalıdır)
Ağırlık fiziksel olarak hiç değişmezken ekrandaki dijital değer saniyede bir titriyor	Şaseye dışarıdan periyodik ritmik bir makine titreşimi geliyor veya rüzgar vuruyor	Platform bağımsızlaştırılmalı, alt Anti-vibrasyon (kauçuk) sönümleyici takozlarının patlayıp patlamadığı sıkıca kontrol edilmelidir

 

Elektriksel Parazitler, Gürültü (EMI) ve MCC Pano Topraklamasının Hayati Etkisi

 

 

Loadcell kabloları üzerinden geçen ve endüstriyel amplifikatöre (okuyucuya) iletilen analog voltaj sinyali tahmin edemeyeceğiniz kadar küçüktür (genellikle tartılan her kg için 2-3 milivolt yani mV/V seviyesindedir). Ağır sanayi tesislerindeki endüstriyel MCC (Motor Kontrol) elektrik panolarında çalışan, devasa kW gücündeki frekans invertörleri (motor sürücüleri / VFD'ler), ağır şalt kontaktörleri ve güç trafoları etrafa inanılmaz boyutta görünmez bir elektromanyetik gürültü alanı ve güç kirliliği (EMI - harmonik) yayarlar.

 

Sinyal İzolasyonu ve IT / OT Katmanlarının Korunması

 

Bu vahşi elektriksel gürültü dalgaları, korunmasız bir loadcell analog sinyal kablosuna anten gibi karışarak, gerçekte sabit duran ağırlığın ekranda kilosunun sapıtmasına ve PLC'nin sistemi motoru hızlandırarak bozmasına sebep olur. Kabloların dış metal örgü blendajı (shield) mutlaka panoda çok iyi bir bakır baraya topraklanmalı ve PLC'nin analog giriş (4-20mA / 0-10V) kartına girmeden önce, fabrikadaki yüksek güç taşıyan kalın kablo kanallarından değil, tamamen fiziksel olarak ayrı (en az 30 cm uzak) çekilmiş bir sinyal/haberleşme tavasından yürütülmelidir.

 

Saha Teknisyenleri İçin Multimetre ile Pratik Loadcell Sağlamlık ve Meger Testi

 

Gece vardiyasında sistem aniden durduğunda ve PLC ağırlık hatası verdiğinde, sensörün tamamen bozuk olup olmadığını dijital bir multimetre (avometre) cihazıyla çok kolayca ve elektronik olarak test edebilirsiniz. Cihazın güç Giriş (Excitation +/-) ve ölçüm Çıkış (Signal +/-) kablo grupları arasındaki omaj (elektriksel direnç / Ohm) değerleri ölçülüp cihazın fabrika datasheet (katalog) etiketindeki değerlerle birebir uyuşup uyuşmadığı saptanmalıdır.

 

Ayrıca sensörün metal gövdesi ile içteki bakır kablo uçları arasında yüksek voltajlı bir kısadevre veya Meger (yalıtım / izolasyon) testi yapılarak içine mikro seviyede su veya ortam nemi alıp almadığı (Ohm kaçağı yapıp yapmadığı) çok net anlaşılabilir. Özellikle gıda sektöründeki CIP yıkamalarının olduğu ıslak zeminlerde sıvı/nem sızmasını engellemek, cihaz ömrünün en kritik kilididir.

 

Uygulanan Elektronik Test Adımı	Genelde Okunması Beklenen (Örnek) Değer	Arıza Teşhisi ve Teknik Yorum
Giriş (Excitation) Empedans Direnci Ölçümü	Örn: Etiket değerine göre ~400 Ohm civarı	Ölçülen değer katalog değeriyle uyuşmuyor veya sonsuz (Açık Devre) çıkıyorsa sensörün iç lehimleri kopuktur veya kablo kesiktir
Çıkış (Signal) Empedans Direnci Ölçümü	Örn: Etiket değerine göre ~350 Ohm civarı	Çıkış değeri çok farklıysa içerideki hassas Strain Gauge okuma devresi yüksek voltajdan veya darbeden dolayı ağır fiziksel hasar görmüştür
Metal Gövde (Şase) - Kablo İçi İzolasyon Testi	< 10 MegaOhm (İzolasyon çok düşük ve direnç kırılmış)	Kesinlikle sistemin veya gövdenin içine su/nem sızmış veya sıcaklıktan dolayı ince kablo izolasyonu eriyerek gövdeye temas edip kaçak akım yapıyor

 

Sıkça Sorulan Sorular

 

Sensörden panoya giden uzun Loadcell kablosu koptuğunda veya kısaldığında ortasından lehimle klemens kullanarak eklenebilir mi?

Mecburi acil bir gece vardiyası durumu kalınmadıkça kesinlikle normal ek yapılmamalıdır. Ek yapılan noktada (lehim veya bakır burma) oluşacak ısı, oksitlenme ve iç direnç farklılıkları, o zayıf milivolt seviyesindeki sinyali şiddetle bozarak makinenin kalibrasyonunu anında kaydırır. Mutlaka IP68 tam sızdırmaz özel ek kutuları ve lehim gerektirmeyen klemensler veya orijinal uzunlukta yekpare yeni kablolu sensör tercih edilmelidir.

 

Makinenin şasesi etrafında veya sensöre çok yakın bir bölgede kaynak işlemi (Tig/Gazaltı) yapılırken neye dikkat edilmelidir?

Çok yüksek elektrik akımı barındıran kaynak pensesinden şaseye akan devasa akım, en kestirme yol olarak paslanmaz Loadcell'in üzerinden geçmeye çalışırsa anında sensörün içindeki mikroskobik elektronik devreyi yakıp kül eder. Kaynak öncesi mutlaka loadcell'in üzerine akımı üzerinden bypass edecek kalın bir bakır şönt (atlama) kablosu atılmalı veya sensör montaj yerinden fiziksel olarak tamamen sökülüp güvenli yere alınmalıdır.

 

Dozajlama makinesi kantarı tamamen boş olduğu halde Loadcell ekranda neden inatla ve sürekli eksi (-) 450 kilo gibi negatif değer verir?

Bunun sadece üç nedeni olabilir: Montaj sırasında panoya giren okuma kablolarının (Signal + ve Signal -) klemenslere ters bağlanması, metal sensörün fiziksel olarak ters (üstü alta gelecek şekilde) monte edilmesi veya dozajlama kantarının alttaki bir tesisat borusuna sürtüp sıkışması sonucu sensörün aşağı basmak yerine yukarı doğru ters bir baskı kuvveti almasıdır.

 

Meyve suyu veya salamura fabrikaları gibi sürekli ıslak ve nemli ortamlar loadcell ömrünü kalıcı olarak kısaltır mı?

Standart IP65 veya IP67 (sadece alüminyum ve silikon kaplı) korumalı sensörler bu tarz sürekli buharlı veya yoğun kimyasallı yıkamaların olduğu nemli ortamlarda zamanla silikon contalarından içeri mikroskobik nem alır. Bu tarz ortamlarda (Gıda ve Kimya) içi argon gazıyla doldurulmuş, kapakları hermetik olarak (lazerle, dikişsiz) kaynatılmış, su girmesi imkansız tam paslanmaz IP68/IP69K zırhlı modeller mecburen kullanılmalıdır.

 

Birden fazla loadcell'in paralel olarak bağlandığı ve toplandığı bağlantı kutusundaki (Junction Box) oksitlenme veya nem tartımı ne kadar bozar?

Doğrudan ve felaket seviyesinde bozar. 3 veya 4 loadcell'in aynı anda bağlandığı ve sinyallerinin toplandığı bu kutulardaki minik klemenslerde zamanla oluşan yeşil/beyaz bakır oksitlenmesi veya içeri sızan tek damla nem, toplam sinyal voltajının kutu içinde hapsolup kaybolmasına (direnç oluşturmasına) ve tartımın ekranda sürekli hatalı, eksik hesaplanmasına sebep olur.

 

Tesis bakım ekibi tarafından eskiyen veya arızalanan Loadcell yenisiyle değiştirildikten hemen sonra ne yapılmalıdır?

Eski sensörün karakteristiğine göre yapılan PLC'deki kalibrasyon katsayıları tamamen geçersiz kalır. Yeni donanım takıldıktan sonra, sistemin mekanik balansları ayarlanmalı ve mutlaka yeni, devlet onaylı ve mühürlü bir referans ağırlık seti ile (örneğin 25'er kiloluk M1 sınıfı standart döküm kütleler teker teker asılarak) kantarın sıfırlama (ölü dara) ve tam skala (span / kazanç) kalibrasyon parametreleri PLC menüsünden baştan öğretilmelidir.

 

Arıza tespitlerinin ardından tüm bu donanımların otomasyon ve yazılım tarafındaki yönetimini görmek  Dozajlamada PLC Otomasyonu ve SCADA  makalemizi okuyabilirsiniz.

 

Fabrikanıza özel toz dozajlama sistemleri ve gerekli tüm teknik bilgiler için  Dozajlama Sistemleri  ürünümüzü inceleyebilirsiniz.