コンテンツメニュー
● 導入
● 負荷セルの理解
>> 負荷セルの種類
>> ロードセルのしくみ
>> 基本的な回路設計
>> 信号コンディショニング
>> デジタルフィルタリング
>> IoTとの統合
● 結論
● よくある質問
>> 2。アプリケーションに適したロードセルを選択するにはどうすればよいですか？
>> 3.マイクロコントローラーでロードセルアンプを使用できますか？
>> 4.ロードセルをキャリブレーションするにはどうすればよいですか？
>> 5.荷重セルアンプの一般的なアプリケーションは何ですか？
荷重セルは、計量スケール、産業自動化、力測定システムなど、さまざまなアプリケーションで重要なコンポーネントです。 a 荷重 セルアンプは、荷重セルによって生成された小さな電気信号をより使いやすい形式に変換するために重要です。この記事では、必要なコンポーネント、回路設計、実用的な実装をカバーするロードセルアンプの作成プロセスをガイドします。
荷重セルアンプの構築に飛び込む前に、ロードセルが何であり、どのように機能するかを理解することが重要です。ロードセルは、力または重量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負荷セルは、ひずみゲージの負荷セルです。これは、ひずみゲージの原理を使用して、適用された重量によって引き起こされる変形を測定します。
1。ひずみゲージ負荷セル：これらは最も広く使用されている負荷セルです。それらは、負荷の下で変形する金属要素で構成され、それに取り付けられたひずみゲージの抵抗の変化を引き起こします。
2。油圧負荷セル：これらは、体重を測定するために流体圧力を使用します。それらはあまり一般的ではありませんが、大容量が必要な特定のアプリケーションで使用されます。
3。空気圧荷重細胞：油圧負荷セルに似ていますが、空気圧を使用します。多くの場合、高精度を必要とするアプリケーションで使用されます。
負荷が荷重セルに適用されると、内部構造はわずかに変形します。この変形は、荷重セルに取り付けられたひずみゲージの抵抗を変化させます。抵抗の変化は、適用された負荷に比例し、正確な重量測定を可能にします。
負荷セルアンプを構築するには、次のコンポーネントが必要です。
1。ロードセル：アプリケーションに合ったロードセルを選択します。一般的な容量は、数グラムから数トンまでの範囲です。
2。アンプIC：HX711は、ロードセルアプリケーションに人気のある選択肢です。これは、計量スケール用に特別に設計された24ビットアナログからデジタルコンバーター（ADC）です。
3。マイクロコントローラー：ArduinoまたはRaspberry Piを使用して、アンプからの出力を読み取り、データを処理できます。
4。電源：コンポーネントに適した電源、通常はHX711には5Vを用意していることを確認してください。
5。抵抗器とコンデンサ：これらは、回路のフィルタリングと安定化に必要になる場合があります。
6。パンボードとジャンパーワイヤ：回路をプロトタイプするため。
HX711を使用した荷重セルアンプの基本回路には、ロードセルをHX711に接続し、HX711をマイクロコントローラーに接続することが含まれます。以下は、これらのコンポーネントを接続する方法の簡単な概略図です。
1。荷重セルを接続します。荷重セルには、通常、赤（励起+）、ブラック（励起 - ）、白（信号+）、緑（信号）の4つのワイヤがあります。データシートに従って、これらをHX711に接続します。
2. HX711をマイクロコントローラーに接続します。HX711には、マイクロコントローラーに接続する必要がある2つのデータピン（DTとSCK）があります。
3。回路の電源：HX711のVCCおよびGNDピンを電源に接続します。
1。荷重セルをマウントします：荷重セルを安定した表面に固定します。測定エラーを回避するために、適切に整合していることを確認してください。
2。ロードセルのワイヤを接続します。前述のカラーコーディングを使用して、ロードセルをHX711に接続します。
1. HX711をロードセルに接続します。回路図に従って、ロードセルをHX711に接続します。
2. HX711をマイクロコントローラーに接続します。ジャンパーワイヤを使用して、HX711のDTおよびSCKピンをマイクロコントローラーのデジタルピンに接続します。
3.電源HX711：VCCおよびGNDピンを電源に接続します。
3。コードをアップロードします：コードをマイクロコントローラーにアップロードします。
1.ロードセルの校正：既知の重みをロードセルに配置し、既知の重みと一致するまでコードのキャリブレーション係数を調整します。
2。セットアップのテスト：キャリブレーション後、さまざまな重みでセットアップをテストして、精度を確保します。
1.出力なし：すべての接続を確認し、ロードセルが適切に取り付けられていることを確認します。
2。一貫性のない測定値：荷重セルが安定しており、振動にさらされていないことを確認します。必要に応じて再調整します。
3。オーバーロード：適用された負荷が荷重セルの容量を超えないことを確認します。
ロードセルアンプは、さまざまなアプリケーションで使用されます。
1。計量スケール：正確な重量測定のために商業および産業スケールで使用されます。
2。力測定：材料に適用される力を測定するためにテスト機で使用されます。
3。産業自動化：コンベアシステムで使用され、重量を監視し、適切な負荷分布を確保します。
4。医療機器：患者の体重を監視するために医療スケールとデバイスで使用されます。
5。ロボット工学：負荷セルをロボットシステムに統合して、体重と力に関するフィードバックを提供し、制御と精度を高めることができます。
6。農業用途：農産物の重量を監視し、収穫プロセスを最適化するために、スマート農業技術で使用されます。
信号コンディショニングは、負荷セルからの出力を処理するための不可欠なステップです。負荷セルによって生成された小さな信号は、多くの場合、ノイズを除去するために増幅とフィルタリングを必要とします。これは、ADCに送信される前に、運用アンプ（OP-AMP）を使用してより堅牢な信号を作成することができます。
マイクロコントローラーコードにデジタルフィルタリング技術を実装すると、測定値の精度を向上させることができます。移動平均フィルターなどの手法は、データの変動を滑らかにすることができ、より安定した出力を提供します。
有線接続が非現実的であるアプリケーションについては、ワイヤレスロードセルシステムの使用を検討してください。これらのシステムは通常、BluetoothまたはWi-Fiモジュールを使用して、データをリモートディスプレイまたはロギングシステムに送信し、インストールの柔軟性を高めることができます。
ロードセルアンプをモノのインターネット（IoT）プラットフォームと統合すると、機能が強化されます。ロードセルシステムをインターネットに接続することにより、重量データをリモートで監視し、特定の重量しきい値のアラートを設定し、時間の経過とともにデータの傾向を分析できます。
ロードセルアンプの構築は、電子機器と測定システムの理解を高めることができるやりがいのあるプロジェクトです。この記事で概説されている手順に従うことにより、さまざまなアプリケーションで使用できる機能的な荷重セルアンプを作成できます。適切なキャリブレーションとセットアップを使用すると、正確で信頼できる重量測定を実現できます。
荷重セルアンプは、負荷セルによって生成された小さな電気信号を増幅するために使用され、処理と測定に適しています。これらの信号をマイクロコントローラーまたは他のデバイスのために、より使いやすいフォームに変換します。
負荷セルを選択するときは、最大負荷容量、精度、サイズ、環境条件などの要因を考慮してください。ロードセルが予想される重量範囲を処理し、アプリケーション環境に適していることを確認してください。
はい、HX711のようなほとんどのロードセルアンプは、ArduinoやRaspberry Piなどの一般的なマイクロコントローラーと互換性があります。アンプの出力がマイクロコントローラーの入力仕様と互換性があることを確認してください。
ロードセルを較正するには、既知の重みを配置し、測定値が既知の重みと一致するまでコードのキャリブレーション係数を調整します。正確な結果を達成するには、いくつかの反復が必要になる場合があります。
荷重セルアンプは、一般的に、計量スケール、力測定システム、産業自動化、医療機器、ロボット工学で使用されます。それらは、正確な重量または力の測定を必要とするあらゆるアプリケーションで不可欠です。
