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>> ひずみゲージの原理
● 負荷セルの種類
● 結論
● よくある質問
>> Q1：ひずみゲージロードセルの動作の背後にある主な原則は何ですか？
>> Q4：ロードセルはどのくらいの頻度で調整する必要がありますか？
ロードセルセンサーは、 現代の力と重量測定システムの基本的なコンポーネントです。これらの汎用性の高いデバイスは、幅広いアプリケーションに正確で信頼できるデータを提供することにより、さまざまな業界に革命をもたらしました。産業規模から航空宇宙工学まで、ロードセルは無数の運用における精度と安全性を確保する上で重要な役割を果たします。
そのコアでは、ロードセルは機械的な力を電気信号に変換するトランスデューサーです。最も一般的なタイプのロードセルは、これらのセンサーの動作を理解するための基礎を形成するひずみゲージテクノロジーを利用します。
ひずみゲージは、ほとんどの最新の負荷セルの中心です。これらの小さな抵抗要素は、荷重セル内の変形可能な構造に結合されます。力が荷重セルに適用されると、構造がわずかに変形し、ひずみゲージが伸びまたは圧縮されます。この変形は、ひずみゲージの電気抵抗を変化させ、測定して適用された力と相関させることができます。
適用された力によって引き起こされる抵抗の小さな変化を正確に測定するために、荷重セルは通常、ホイートストーンブリッジ回路を使用します。この構成は4つの抵抗要素で構成され、少なくとも1つはアクティブなひずみゲージです。ブリッジは、抵抗変化の正確な測定を可能にし、その後、適用された力に比例した電圧出力に変換されます。
ひずみゲージ負荷セルが最も一般的ですが、それぞれに独自の利点と特定のアプリケーションを備えた他のいくつかのタイプの負荷セルがあります。
1。油圧負荷セル
2。空気圧荷重セル
3。容量性負荷セル
4。圧電荷重セル
各タイプのロードセルには独自の特性があり、さまざまな環境と測定要件に適しています。
負荷セルの汎用性は、多くの業界で広範囲にわたる採用につながりました。
1。産業の計量：トラックの尺度から在庫管理システムまで、ロードセルは、さまざまな産業環境で正確な重量測定を保証します。
2。航空宇宙と自動車：航空機のコンポーネントと車両安全システムの構造的完全性をテストする際には、負荷セルが重要です。
3.医療機器：注入ポンプや患者リフトなどの医療機器では、精密力の測定が不可欠です。
4。農業：荷重細胞は、穀物サイロ、家畜スケール、およびその他の農業用途で使用され、生産を最適化し、規制の遵守を確保します。
5。ロボット工学と自動化：ロボットアームと自動化された組立ラインの強制フィードバックは、しばしば荷重セルテクノロジーに依存しています。
継続的な精度を確保するために、負荷セルには定期的なキャリブレーションとメンテナンスが必要です。キャリブレーションには、ロードセルの出力を既知の参照重みと比較し、それに応じてシステムを調整することが含まれます。適切なメンテナンスには、水分、極端な温度、物理的損傷などの環境要因から負荷セルを保護することが含まれます。
荷重セルによって生成される電気信号は通常非常に小さく、使用する前に増幅と処理が必要です。信号コンディショニングサーキットが使用され、信号を増幅し、ノイズを除外し、アナログ信号をデジタル形式に変換して、さらに処理して表示します。
ロードセル技術の最近の進歩は、精度、耐久性、デジタルシステムとの統合の向上に焦点を当てています。たとえば、ワイヤレスロードセルは、大規模な計量システムでの複雑な配線の必要性を排除します。さらに、ロードセルとモノのインターネット（IoT）プラットフォームと統合により、センサーの広大なネットワーク全体でリアルタイムの監視とデータ分析が可能になりました。
特定のアプリケーションに適切なロードセルを選択するには、いくつかの要因を考慮します。
1。容量：ロードセルが正確に測定できる最大力。
2。精度：アプリケーションに必要な精度のレベル。
3。環境条件：温度範囲、湿度、化学物質または汚染物質への暴露。
4。サイズとフォームファクター：インストールの物理的制約。
5。出力信号タイプ：アナログまたはデジタル、および既存のシステムとの互換性。
テクノロジーが進歩し続けるにつれて、負荷セルはさらに正確で耐久性があり、スマートシステムと統合されると予想されます。新しい材料と製造技術の開発は、極端な条件での容量が高く、パフォーマンスが向上した負荷セルにつながる可能性があります。さらに、人工知能と機械学習アルゴリズムとロードセルデータの統合により、予測的なメンテナンスとプロセスの最適化のための新しい可能性のロックを解除する可能性があります。
ロードセルセンサーは、現代の産業や研究において不可欠なツールになっています。力と重量を正確に測定する能力により、幅広いアプリケーション全体で技術、安全性、効率性の無数の進歩が可能になりました。エンジニアリングと科学で可能なことの境界を押し広げ続けると、測定システムの将来を形作る上で重要な役割を負います。
A1：ひずみゲージ負荷セルの背後にある主な原理は、ゲージが変形したときの電気抵抗の変化です。力が荷重セルに適用されると、ひずみゲージが伸びまたは圧縮され、抵抗が変更されます。この抵抗の変化は、適用された力に比例し、荷重セルに作用する重量または力を決定するために測定できます。
A2：温度は、荷重セル材料の熱膨張または収縮を引き起こし、ひずみゲージの電気特性を変化させることにより、負荷セルの性能に大きく影響する可能性があります。これにより、測定エラーが発生する可能性があります。これらの効果を軽減するために、負荷セルは、温度誘導エラーをキャンセルするように配置された複数のひずみゲージを使用したり、リアルタイム補償のための温度センサーを含めるなど、温度補償技術を組み込んだことがよくあります。
A3：圧縮負荷セルは、それらを押し下げる力を測定するように設計されていますが、張力負荷セルはそれらを引っ張る力を測定します。主な違いは、物理的な設計と、負荷セル内にひずみゲージがどのように配置されるかにあります。圧縮負荷セルは通常、よりコンパクトな設計を持っていますが、張力負荷セルには、多くの場合、荷物に取り付けるためのアイボルトやねじれ棒などの機能があります。
A4：荷重セルのキャリブレーションの頻度は、アプリケーション、環境条件、規制要件など、さまざまな要因に依存します。一般的に、少なくとも年に1回は負荷セルを調整することをお勧めします。ただし、重要なアプリケーションまたは過酷な環境では、より頻繁なキャリブレーションが必要になる場合があります。一部の業界には、キャリブレーション間隔を決定する特定の基準があります。特定のユースケースにメーカーの推奨事項と該当する業界標準を参照することをお勧めします。
A5：はい、荷重セルは静的な力と動的な力の両方を測定できますが、動的な力を正確に測定する能力は、設計と仕様に依存します。標準の負荷セルは、通常、静的またはゆっくりと変化する力に対して最適化されています。急速に変化する力または衝撃の正確な測定のために、特殊な動的荷重セルが利用可能です。これらは、より高い自然周波数とより速い応答時間で設計されており、迅速な力の変化を正確にキャプチャします。動的な力を測定する場合、データ収集システムのサンプリングレートやロードセルの周波数応答などの要因を考慮することが重要です。
