דינמומטר – מה זה בדיוק?

מאמר זה מציג את המנגנונים המורכבים של דינמומטר, שכוללים סורגים, קפיצים ועמודים, ומסביר איך לכל מרכיב יש חשיבות משמעותית למדידת כוח הכבידה.
לחברת רונאר יש מוניטין מוביל בתחום מערכות מדידה, שקילה וכיול מכשירים, ואצלנו תמצאו את הדגמים החדשניים ביותר של דינמומטר או כל מכשיר מדידה אחר שדרוש ליישומים התעשייתיים שלכם. אבל תחילה חשוב להבין את המהות של המכשיר הזה: סוגיו, יתרונותיו ויכולת ההתאמה שלו לצרכים השונים.

מה שסרגל, קפיץ ועמודות יכולים לעשות.

אבל תחילה בואו נבין מהו דינמומטר

דינמומטר הוא מכשיר מדידה המשמש למדידת יישומי מתח כוח וכוחות משקל או משיכה. הוא מיועד לקביעת המומנט, הכוח, המהירות והכוח הנדרשים להנעת מנוע, אשר ניתן למדוד על ידי הערכת המומנט ומהירות הסיבוב בו זמנית.
למרות שמדידת מומנט של מנועים הייתה שימוש נפוץ בדינמומטרים, השימוש בהם התפתח למגוון רחב של יישומים, כולל מדידת משקל ומתח. אחד השימושים העיקריים שלהם הוא מדידת מתח בקווי טלפון, גשרים תלויים, וכבלי מעליות.

כיצד מודדים את עוצמת כוח הכבידה, אלו סוגי דינמומטר קיימים, מהו היתרון של כל סוג וכיצד ניתן להתאים את הסוג הנכון לצורך.

תחילה הדינמומטר תוכנן על מנת לספק מענה עבור מדידת המתח שנמצא בחוטי הטלפון. לאחר זמן מה, לאחר שהדינמומטר הוכיח שהוא יעיל מאוד ולא רק עבור מטרה זו, (אלא גם עבור מדידת משקל), הוא נעשה יותר ויותר פופולארי, ואילו כיום הוא מכשיר רב שימושי וניתן למצוא אותו בטריטוריות מגוונות לטובת השהיית משקל, הרכבה של כבלים וגשרים, התאמת מתח עבור שרשרת כבלים, חבלים ושרשראות, ובעצם עבור כל תכלית שמצריכה לעבור מדידת מתח לטובת יעילות השימוש ושמירת הבטיחות.

אופי הפעולה

בגדול מדובר על מכשיר מאוד פשוט. סה”כ מדובר על שילוב של קפיץ, סרגל בתוספת וו המאפשר את מדידת המשקל של אובייקטים שונים, כאשר המטרה היא לבדוק את עוצמת כוח הכבידה על הגופים. ברגע שאין שום דבר תלוי על הוו, הוא יימצא במצב מאופס, בנקודה המציינת איפוס על פני הסרגל. עם זאת ברגע שיתלה עליו חפץ, הקפיץ ימתח כלפי מטה ויסמן את המשקל. בנוסף כיוון שהמשקל הנו כוח, נהוג למדוד את התוצאות ביחידות של קילוגרם כוח.

איך דינמומטר עובד?

ההסבר הטוב ביותר לאופן פעולתו של דינמומטר הוא לדמיין קפיץ בהרכבה בשני חלקים. קצה אחד של הקפיץ מעוגן לבסיס, כאשר הקצה השני מחובר לכוח הנמדד. כשהקפיץ נמתח על ידי הכוח, נרשמת קריאה בקנה מידה. ייצוג פשטני זה של המכשיר דומה מאוד לאיזון קפיצי אך מספק קריאות ביחידות כוח או ניוטון (N).
למרות שהדוגמה הפשוטה הזו יכולה לספק קריאה, אין לה את הכוח למדוד את ההספק של מנוע 250 רוחות סוס, ולשם ביצוע סוג עבודה זה נדרש מכשיר משוכלל וטכני יותר, שהוא הרבה יותר גדול ודומה למנוע חשמלי או גז.

שימוש עם מנועים

דינמומטר גדול הוא עומס משתנה המחובר להנעה של מנוע, וכאשר המנוע מופעל, הדינמומטר סופג את הכוח המיוצר כדי לספק נתונים על המומנט וההספק של המנוע. ככל שהכוח נספג, הדינמומטר מפזר את כמות הכוח העצומה שנוצרת באמצעות אלקטרומגנטיות.
הנתונים המיוצרים על ידי הדינמומטר מוזנים למחשב, וקיימים כמה סוגים של תוכנות זמינות לאיסוף קריאות מהמכשיר. הקריאות מהתוכנה כוללות:

• טמפרטורת הסביבה
• לחץ ברומטרי
• לחות
• טמפרטורת שמן ונוזל קירור
• טמפרטורות פליטה
• זרימת אוויר
• פליטת חמצן
• סל”ד מנוע.

באמצעות תוכנת דינמומטר, ניתן למדוד, להקליט, לצפות ולהעריך כל סוג של נתונים ממנוע, ובחברת רונאר תמצאו דגצים של דינמומטרים שמיועדים לקריאת נתונים בסיסיים, ולהשגת תוצאות סופיות של איכות מוצר מעולה.

ההתפתחות המדהימה של דינמומטרים

במקור, הדינמומטר תוכנן למדידת מתח בחוטי טלפון, והתפתח במהירות לכלי רב-תכליתי, ומשמש במגוון יישומים מעבר לייעודו המקורי. כיום, מד כוח דינמומטר משרת מספר עצום של פונקציות, מתליית משקולות ועד הרכבת כבלים וגשרים. היישום שלו משתרע על פני שטחים מגוונים, ומספק את הצורך במדידת מתח יעילה ותחזוקה בטיחותית.
המהות של פעולתו טמונה בפשטותו. הדינמומטר, הכולל קפיץ, סרגל וקרס, מודד את משקלם של עצמים על ידי הערכת כוח הכבידה הפועל עליהם. במצבו הניטרלי, נטול כל עומס, הקפיץ מונח במצב איפוס, אבל כאשר חפץ תלוי מהקרס, הקפיץ מתארך, מה שמעיד על המשקל, שמייצג ביטוי של כוח, שנמדד בדרך כלל בקילוגרמים של כוח.

סוגי דינמומטר

כיום ניתן למצוא אי אלו סוגי דינמומטר. יש דינמומטר מכאני המציע רמת דיוק מאוד גדולה, סוג זה מגיע כמעט עד לרמת דיוק של 0.5%, וכיום הוא מגיע לצרכן לאחר שהוא יודע להציע מגוון פתרונות המתייחסות למגוון סיטואציות, כך שניתן לעבוד עמו גם בסביבה בעלת טמפרטורה מאוד גבוהה, (גם במקום בו המעלות מגיעות ל45 ואף ל 60 מעלות צלזיוס). כמו כן בדגם זה גם מקדם הבטיחות עמיד בפני עומס רב, ועל כן הבלאי שלו נמוך, כך שהוא מחזיק מעמד לאורך זמן. כמו כן כיוון שדגם זה הנו דגם מכאני. הוא מאופיין בחוסר צורך לעשות שימוש בבטרייה, ומכאן שמדובר על עוד יתרון גדול.

דינמומטרים מגיעים בסוגים שונים, כל אחד מציע יתרונות ייחודיים

דינמומטרים זמינים במגוון סוגים שמותאמים למטרות שימוש בתעשיות שונות, והצוות המקצועי שלנו יסייע לכם בבחירת המכשיר המתאים ביותר ליישומים שלכם:

דינמומטר מכני

דינמומטר מכני מתגאה ברמת דיוק יוצאת דופן, המתקרבת לרמת דיוק של 0.5%, והוא עמיד גם בסביבות טמפרטורות גבוהות, מצטיין בעמידות ובטיחות, ועמיד בעומסים כבדים עם בלאי מינימלי.
וזה לא הכול. ההסתמכות על מנגנונים מכניים מבטלת את הצורך בסוללות, מה שמשפר את המשיכה שלו.

דינמומטר דיגיטאלי

יש דינמומטר דיגיטאלי שנחשב יחסית יקר, אך עם זאת אין להתעלם מכך שהוא גם מהווה פתרון טכנולוגי חדשני, ובנוסף הוא גם מאוד חסכוני עבור ניטור, עיבוד, וכמובן שגם עבור שליטה על ספק תקורה. דווקא מודל זה נחשב לאחרונה כסטנדרט, וזאת בעקבות רמת הדיוק הגבוהה שהוא מספק, רמת דיוק שנעה בין 500ibs לבין 500 טון. כמו כן אופציה זו מאופיינת בעיצוב מרשים וארגונומי, עיצוב שחושב על כל הפרטים הקטנים, כך שאפילו האריזה אינה עוד אריזה, אלא היא עמידה בפני לחות, אבק כבד ובאופן כללי מהווה הגנה מלאה בטרטוריה בעלת תנאים קשים. כמו כן הדינמומטר הדיגיטאלי מאפשר ביתר קלות לקרוא את הנתונים, קריאה שנעשית באופן נגיש ומתקדם, וזאת הודות לטכנולוגיית LCD. לבסוף גם יש לציין שסוג זה מאופיין בשימוש קל ואינטואיטיבי, ואף קל למצוא אותו בשוק, כי לצד הביקוש הרב גם קיים היצע רב.

דינמומטר אינרציה

דינמומטר זה משמש בעיקר עבור טריטוריית האופנוענים אך לא רק. בסיטואציה זו המטרה היא לכמת את הגלגל האחורי, המנוע, ובעיקרון כל גוף שמסתובב. דינמומטר אינרציה אידאלי עבור האופנועים כיוון שהוא מספק תוצאות באופן מהיר, הוא יחסית זול ואופן המדידה שלו יחסית פשוט. כאן נהוג לחשב את התאוצה הזוויתית של התוף ביחס למומנט האינרציה, כך שבסופו של תהליך ניתן לדעת מהם אופייני המומנט וההספק, לעומת הסל”ד. כך שללא תאוצה, אין מדידה.

לפני בחירת דינמומטר, חשוב לקחת בחשבון שיקולים קפדניים

יש להעריך בקפידה גורמים כמו משקל האובייקט, תנאי הסביבה ותאימות לתכונות הקפיץ. הזנחה של היבטים אלו עלולה להוביל לעיוות או לשבירה של הקפיץ, ולסכן את המכשיר וגם את האובייקטים הנמדדים.
במהותו, דינמומטר מבוסס על הנדסה מדויקת וכושר המצאה מדעי. יכולתו לגשר בין תחומי הפיזיקה והמעשיות מדגישה את משמעותו בתחומים מגוונים, מטלקומוניקציה ועד ניתוח ביצועי ספורט.

בין מסה למשקל

מי שלא בקיא בתחום, עשוי לבלבל בין מסה למשקל. חוסר הבנה זו רווחת כיוון שברוב הסיטואציות אכן המסה והמשקל זהים, אך יש לדעת שלא תמיד. בעוד שמסה הינה נתון קבוע, הרי שמשקל הינו מושג יחסי הנתון לשינוי. משקלו של אובייקט על פני כדור הארץ יימצא שונה כאשר ימוקם על הירח, וזאת כיוון שמשקלו של אובייקט תלוי במערכת בה הוא נמדד.

נקודת שיווי המשקל

תפקיד הדינמומטר הוא למדוד את כוח הכבידה על פני כדור הארץ. המכשיר הפשוט ביותר מורכב משילוב של סרגל מדידה וקפיץ. כך שאם רוצים לצורך הדוגמה לבדוק את עוצמת כוח הכבידה המופעל עליו, כל שיש לעשות הוא פשוט לתלות על הוו את האובייקט המדובר. כאשר ניתלה את המשקולת, היא תמשוך עמה את הקפיץ מטה, עד שייעצר בנקודת שיווי המשקל. בנקודה זו משתווה כוח הכבידה אשר מופעל ישירות על המשקולת, ע”י כוח המתיחה שנוצר מנגד ע”י הקפיץ המתוח, כך שמבט מהיר בסרגל המדידה, יצביע על המרחק אותו עבר הקפיץ מנקודת האפס.

שיקולים לפני רכישה

לפני שעומדים לרכוש דינמומטר, יש לסקור את הסיטואציה. ראשית כל יש להתייחס אל נתוני האובייקט, ולאחר מכן יש למצוא את הדינמומטר המתאים מבחינת עמידות ונוחות. אם האובייקט המדובר כבד מידי, הקפיץ עשוי להתעוות, ובכך הגמישות שלו תאבד והוא עשוי להינזק קשות, כך שכבר לא יהיה שמיש. עוד שיקולים שיש לקחת בחשבון נוגעים לסביבה בה יש לבצע את השקילה. יש לקחת בחשבון את תנאי המקום מבחינת טמפרטורות ואופציית החיבור לוו התליה. כמו כן בחירה לא נכונה עשויה להיות מסוכנת, כיוון שבקלות הקפיץ עשוי לא רק להינזק, אלא גם להישבר, ומכאן שהאובייקט שנתלה עליו עשוי גם הוא להינזק עקב נפילתו מוו התליה. כמו כן יש לבדוק עלויות, שנות אחריות, ואת נוחות וקלות הפעול.

מקדם הקפיץ

כיום ניתן למצוא קפיצים אשר עשויים ממתכות שונות ואף בעוביים שונים. על כן בעת בחירה יש להתייעץ עם מומחה בתחום לגבי ההתאמה, כך שגם תכונות המתיחה והכיווץ של הקפיץ יתאימו עבור מדידת האובייקט המדובר. כך שאין לפסוח על קריטריון מקדם הקפיץ, (תכונות גמישות הקפיץ), כך שניתן לדעת מראש מהי מידת ההשתנות של אורך הקפיץ לעומת הכוח שמופעל עליו.

כמה מילים לסיום

הדינמומטר מגשר בין תחומי הפיזיקה והמעשיות עם הנדסת הדיוק והיישומים הרב-תכליתיים שלו. מהמקור הצנוע למדידת מתח בחוטי טלפון ועד לתפקיד החשוב במגוון תחומי תעשייה, מכשיר זה מציע היום פתרונות חדשניים לאתגרים מורכבים.
בחברת רונאר תמצאו דגמים מתקדמים של דינמומטר למדידת כוח כבידה, כימות כוח ברכיבה על אופניים, או השגת תוצאות של בטיחות בבנייה. זהו מכשיר הכרחי, המסמל את החתירה הבלתי פוסקת אחר דיוק ויעילות בטכנולוגיית המדידה.

לחצו כאן למעבר לעמוד הקטגוריה: דינמומטר

אולי יעניין אתכם גם: כיצד לבצע בחירת תא עומס / מתמר עומס | כיצד פועל חיישן MEMS?