מד הכוח הוא מכשיר שמודד את הכוח המופעל על עצם. אפשר להשתמש בו כדי למדוד את משקלו של חפץ, מתח בחבל, או את הלחץ שמפעיל נוזל. במד זה משתמשים בעיקר בתעשיות ועל ידי מהנדסי בקרת איכות למדידת המתח, הדחיסה או קצב הקפיץ של החומר. הוא מסווג לפי סוג הכוח שהם יכולים למדוד: מתח, דחיסה או פיתול. כמו כן, מבצע בדיקות דחיפה או משיכה בחומרים שונים כגון פלסטיק, מתכות, טקסטיל ואריזות.
סוג מדי כוח
ישנם סוגים רבים ושונים של מדי כוח זמינים בשוק. משתמשים בעיקר בשני סוגים, שהם:
-מד כוח דיגיטלי
-מד כוח אנלוגי
מדי כוח דיגיטליים:
מדי כוח דיגיטליים הם הסוג הנפוץ ביותר. הם קלים לשימוש ומספקים קריאות מדויקות. לרוב מדי הכוח הדיגיטליים יש LED גדול או LCD שקל לקרוא. בנוסף הוא יכול להתחבר למחשב כדי לאחסן ולנתח את הנתונים.
הם מחליפים את מחווני החיוג בתא עומס או מד מתח הממיר את כמות הכוח המופעל או הנמדד לאות חשמלי שניתן לבצע דיגיטציה.
מדי כוח אנלוגיים:
הם משתמשים במחט כדי לציין את כמות הכוח המופעל או נמדד. מדי כוח אנלוגיים אינם מדויקים כמו הדיגיטליים, אך לרוב הם קטנים יותר ופחות יקרים. החוגות גם מוגדרות להקליט במערכת מדידה אחת ויחידת מידה, כמו ניוטון. אם נדרשות יחידות מדידה שונות, תזדקק למספר מדים
הגדרה של כוח
ניתן להגדיר את הכוח כדחיפה או משיכה של חפץ. יחידת הכוח SI היא הניוטון (N), המוגדר ככוח הדרוש להאצת עצם במסה של קילוגרם אחד במטר לשנייה בריבוע. ניתן להפעיל כוח בכל מספר אמצעים, כולל אך לא רק: חיכוך, מגנטיות, כוח משיכה ואלקטרומגנטיות.
ישנם סוגים שונים של כוחות שיכולים לפעול על חפץ. סוגי הכוחות הנפוצים ביותר הם:
● כוח כבידה: כוח המשיכה בין שני עצמים.
● כוח חשמלי: הכוח בין חלקיקים טעונים.
● כוח מגנטי: הכוח בין מגנטים.
● כוח גרעיני: הכוח המחזיק את הגרעינים יחד.
● מתח: הכוח המושך באובייקט משני הקצוות.
מה לקחת בחשבון בבחירת מד כוח
-קיבולת:
הגודל או הקיבולת הם ערך השיא המרבי שהמכשיר יכול למדוד.יש לקחת בחשבון גם את טווח המדידה בעת בחירת המכשיר מדידה, שכן הדבר ישפיע ישירות על הדיוק של הקריאות.
-דיוק:
הדיוק של מד הוא המידה שבה המכשיר יכול למדוד ערכים בגודל או בקיבולת שצוינו. לדוגמה, אם למכשיר כוח יש קיבולת של 50N עם דיוק של ±2%, המכשיר יכול למדוד ערכים בין 46N ל-54N עם שגיאה של לא יותר מ-2%.
-פתרון הבעיה:
מידת העדינות שבה ניתן לבצע מדידה, המכונה בדרך כלל רזולוציה, נקבעת על פי היכולת והדרגה. רזולוציה של 500/100 מצביעה על כך שלמד כוח אנלוגי של 500-N עם 100 קווי סיום יש רזולוציה של 5N.
-יחידות מידה:
מדי כוח אנלוגיים בדרך כלל מתוכנתים מראש ליחידת מדידה מוגדרת, בעוד שהדיגיטליים מאפשרים למשתמש לבחור מבין יחידות מידה שונות.
-ממשק תקשורת:
מדי כוח דיגיטליים מצוידים בממשק המאפשר לחבר את המכשיר למחשב לצורך ניתוח ואחסון נתונים. סוגי ממשקים נפוצים ע כוללים USB, RS232 ו-Bluetooth. לאנלוגיים אין את היכולת הזו מכיוון שהם חסרים את הזיכרון המשולב הנדרש לאחסון נתוני מדידה. במקום זאת, עליך להקליט קריאות ממכשירים אנלוגיים באופן ידני.
-סוג התצוגה והספרות המוצגות:
מדי כוח דיגיטליים כוללים תצוגת LCD או LED המציגה את הקריאה הנוכחית ומידע רלוונטי אחר כגון יחידות מידה, ערכי שיא וזמן שחלף. בנוסף, דגמים דיגיטליים רבים כוללים תאורה אחורית המאפשרת למשתמשים לבצע קריאות בסביבה של תאורה לקויה. מספר הספרות המוצגות על המסך משפיע על הקריאות המקסימליות והמינימליות שהמכשיר יכול לבצע. יותר ספרות שוות לטווח גדול יותר. לדוגמה, למד כוח בן 4 ספרות יש קריאה מקסימלית של 9990 N, בעוד שדגם בן 5 ספרות יכול למדוד עד 99999 N.
קצב דגימה:
קצב הדגימה הוא מספר הפעמים שדגימות נלקחות, בדרך כלל נמדדת בהרץ (הרץ). קצב הדגימה קובע את מספר הדגימות שנלקחו עבור כל נקודה בסימולציה. קצבי דגימה נמוכים יותר מאפשרים להפיץ ערכי מדידה במהירויות דגימה נמוכות יותר.
למי מתאים מדי כוח
-בדיקת דחיסה היא יישום נפוץ עבור מדי כוח. סוג זה של בדיקה משמש לקביעת חוזק הלחיצה של חומרים כגון בטון, מתכת, עץ ופלסטיק. הבדיקה כוללת הפעלת כוח על דגימה עד שהיא נשברת או מתעוותת. לאחר מכן נרשם הכוח המרבי שהופעל על החומר.
- מתאגרפים משתמשים בו כדי להעריך את עוצמת האגרופים שלהם.
- בתעשיית הרכב בודקים את החוזק של חלקי רכב ורכיבים כגון קפיצים, בולמים ומושבים. בדיקות אלו מבטיחות שחלקים אלו יכולים לעמוד בכוחות שהם יהיו נתונים להם במהלך שימוש קבוע.
- יצרני ייצור של קפיצים מכניים משתמשים במד זה כדי להעריך את העמידות והחוזקה של המוצרים שלהם.