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● 導入
>> 負荷セルの種類
>> ひずみゲージ
>> 1。計量スケール
>> 2。材料テスト
>> 3。産業自動化
>> 4。構造監視
>> 5。医療機器
>> 1。一貫性のない測定値
>> 2。ゼロドリフト
>> 3。オーバーロード
>> 4。環境要因
>> 5。電気ノイズ
>> 信号コンディショニング
>> データ収集システム
>> ワイヤレス負荷セル
>> ロードセル配列
>> IoTとの統合
● 結論
● よくある質問
>> 2。ロードセルをどのくらいの頻度で調整する必要がありますか？
>> 5.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？
負荷セルは、 力または重量を測定するためにさまざまなアプリケーションで使用される必須デバイスです。それらに適用された力を電気信号に変換し、コンピューターまたはディスプレイによって解釈できます。ロードセルを使用して力を読む方法を理解することは、エンジニア、技術者、製造、ロボット工学、研究などの分野に関与する人にとっては非常に重要です。この記事では、動作原理、荷重セルの種類、セットアップ手順、実用的なアプリケーションなど、負荷セルを使用して力を読み取る方法に関する包括的なガイドを提供します。
ロードセルは、機械的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荷重セルは、伸縮または圧縮時に電気抵抗を変えるデバイスであるひずみゲージを使用します。負荷が荷重セルに適用されると、ひずみゲージが変形し、測定して力の読み取りに変換できる抵抗の変化を引き起こします。
1。圧縮負荷セル：これらの負荷セルは、圧縮力を測定するように設計されています。これらは、負荷が垂直に下方に適用されるアプリケーションでよく使用されます。
2。張力負荷セル：これらは、引張力を測定するために使用されます。それらは、吊り下げスケールやクレーンスケールなどのアプリケーションで一般的に見られます。
3。曲げビーム荷重セル：これらの荷重セルは、曲げによって力を測定します。それらはしばしばスケールや計量ブリッジで使用されます。
4。Sタイプの負荷セル：これらの負荷セルは、張力と圧縮力の両方を測定できます。それらは多用途であり、さまざまなアプリケーションで広く使用されています。
5。パンケーキ負荷セル：これらは、大きな負荷を処理できる控えめな負荷セルです。それらはしばしば産業用途で使用されます。
負荷セルは、ひずみゲージの原理に基づいて動作します。荷重が適用されると、負荷セルがわずかに変形し、それに取り付けられたひずみゲージがこの変形を測定します。ひずみゲージの抵抗の変化は、適用される力の量に比例します。この変更は、デジタルディスプレイまたはコンピューターで読み取ることができる電気信号に変換されます。
ひずみゲージは、ロードセルの重要な成分です。グリッドパターンに配置された薄いワイヤーまたはフォイルで構成されています。荷重セルが変形すると、ひずみゲージが伸びるか圧縮され、電気抵抗が変化します。この変化は、ホイートストーンブリッジ回路を使用して測定され、抵抗変化の正確な測定を提供します。
ロードセルのセットアップには、正確な測定を確保するためのいくつかのステップが含まれます。これが段階的なガイドです：
開始する前に、次の機器を収集します。
◆セルをロードします
◆信号コンディショナーまたはアンプ
◆デジタルディスプレイまたはデータ収集システム
◆電源
◆ケーブルの接続
荷重セルを目的の場所にしっかりとマウントします。適切に整合し、そのパフォーマンスに影響を与える可能性のある障害物がないことを確認してください。圧縮負荷セルの場合、負荷を直接下に適用する必要があります。張力負荷セルの場合、負荷が荷重セルに沿って適用されていることを確認してください。
適切なケーブルを使用して、ロードセルを信号コンディショナーまたはアンプに接続します。正しい接続を確保するために、メーカーの配線の指示に従ってください。信号コンディショナーは、ロードセルによって生成された小さな電気信号を増幅し、読みやすくします。
正確な測定にはキャリブレーションが不可欠です。ロードセルを校正するには、既知の重みを適用し、対応する出力信号を記録します。このデータを使用してキャリブレーション曲線を作成します。これにより、出力信号を強制測定値に変換できます。
すべてが接続されて較正されたら、既知の力を荷重セルに適用してテストを実行します。デジタルディスプレイまたはデータ収集システムの出力を確認して、適用された力に正確に対応することを確認してください。
負荷セルからの読み取り力には、デバイスによって生成された電気信号の解釈が含まれます。これがそれを行う方法です：
荷重セルからの出力信号は通常、ミリボルト（MV）であり、適用される力に比例します。信号は、デジタルディスプレイで読みやすくするために、信号コンディショナーを使用して増幅する必要がある場合があります。
キャリブレーションプロセス中に作成されたキャリブレーション曲線を使用して、出力信号をフォースリーディングに変換します。これは、単純な式を使用して実行できます。
力=感度×出力信号=感度×出力信号
ここで、感度はキャリブレーション曲線の勾配です。
最後のステップは、デジタルディスプレイまたはデータ収集システムに読み取り値を表示することです。ディスプレイが、アプリケーションの正しいユニット（ポンド、キログラム、またはニュートンなど）に設定されていることを確認してください。
負荷セルは、さまざまな業界の幅広いアプリケーションで使用されています。いくつかの一般的な用途は次のとおりです。
負荷セルは、電子計量スケールのバックボーンであり、小売、産業、および実験室の用途に正確な重量測定値を提供します。それらは、食料品店のスケールから産業用の計量ブリッジまで、あらゆるもので使用されています。
実験室では、荷重セルを使用して、それらを破壊または変形に必要な力を測定することにより、材料の強度と耐久性をテストします。これは、材料の完全性が最重要である建設や製造などの業界では重要です。
荷重セルは自動化されたシステムに統合され、プロセスを監視および制御し、製品が正確な仕様に合わせて製造されるようにします。生産中の製品の重量に関するリアルタイムのフィードバックを提供することにより、品質管理に役立ちます。
荷重セルは、土木工学で使用され、橋や建物などの構造物の負荷を監視し、安全性と完全性を確保するのに役立ちます。彼らは、構造的な問題を示す可能性のある負荷の変化を検出し、タイムリーなメンテナンスを可能にすることができます。
医療分野では、患者スケールやリハビリテーションのための力測定システムなどのデバイスで荷重セルが使用されます。それらは、患者のケアと治療に不可欠な正確な測定を提供します。
負荷セルを使用する場合、いくつかの一般的な問題に遭遇する可能性があります。ここにいくつかのトラブルシューティングのヒントがあります：
測定値が一貫していない場合は、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てください。キャリブレーションも繰り返す必要がある場合があります。温度や湿度などの環境要因も測定値に影響を与える可能性があるため、荷重セルが制御された環境にあることを確認してください。
負荷が適用されないときに出力信号がゼロに戻らない場合、ゼロドリフトが発生します。これは、ロードセルを再調整することで修正できます。定期的なメンテナンスとチェックは、この問題が発生しないようにするのに役立ちます。
ロードセルの定格容量を超えると、永続的な損傷を引き起こす可能性があります。適用された負荷がロードセルの仕様を超えないことを常に確認してください。必要以上に容量の高い荷重セルを使用すると、安全マージンを提供できます。
温度、湿度、振動は、負荷セルの性能に影響を与える可能性があります。ロードセルが適切な環境で使用されていることを確認し、必要に応じて保護エンクロージャの使用を検討してください。屋外用途には、耐候性負荷セルが必要になる場合があります。
近くの機器からの電気ノイズは、荷重セルの信号を妨害する可能性があります。シールドケーブルと適切な接地技術を使用して、この問題を最小限に抑えます。さらに、フィルタリング技術を信号処理段階で使用して、ノイズを減らすことができます。
信号コンディショニングは、負荷セル測定の精度と信頼性を改善するために重要です。このプロセスには、信号の増幅、ノイズの除外、および処理に適した形式に変換することが含まれます。信号コンディショナーは温度補償を提供することもできます。これは、さまざまな環境条件の精度を維持するために不可欠です。
負荷セルをデータ収集システムと統合すると、リアルタイムの監視と力測定の分析が可能になります。これらのシステムは、時間の経過とともにデータを記録し、トレンド分析を可能にし、プロセスまたは機器の問題を示す可能性のあるパターンを特定するのに役立ちます。
ワイヤレスロードセルは、設置の容易さと柔軟性のためにますます人気が高まっています。面倒な配線の必要性を排除し、モビリティが不可欠なアプリケーションに最適です。ワイヤレスシステムは、監視と分析のためにデータを中央ハブに送信できます。
一部のアプリケーションでは、アレイで複数の負荷セルが使用され、さまざまな方向の力を測定するか、測定精度を高めます。このセットアップは、構造またはオブジェクトに作用する力のより包括的な理解を提供できます。
ロードセルとモノのインターネット（IoT）テクノロジーとの統合により、力の測定が監視および分析される方法に革命をもたらしています。ロードセルをIoTプラットフォームに接続することにより、ユーザーはリアルタイムのデータをリモートでアクセスし、より良い意思決定と予測メンテナンスを可能にします。このテクノロジーは、さまざまな場所で複数の負荷セルを監視することで運用効率を高めることができる産業環境で特に有益です。
荷重セルを使用したリーディングフォースは、動作の原理を理解し、デバイスのセットアップを正しく設定し、出力信号の解釈を含む簡単なプロセスです。適切な機器と適切なキャリブレーションにより、ロードセルは幅広いアプリケーションに対して正確で信頼できる測定値を提供できます。製造、研究、または強制測定を必要とするその他の分野で働いているかどうかにかかわらず、負荷セルの使用を習得すると、能力が向上し、結果が向上します。
張力荷重セルは、負荷セルから引き離す力を測定しますが、圧縮荷重セルは荷重セルを押し下げる力を測定します。各タイプは、測定される力の方向に基づいて特定のアプリケーション向けに設計されています。
荷重セルは、特に重要なアプリケーションで使用されている場合は、定期的に調整する必要があります。良い習慣は、少なくとも年に一度、またはそれらが移動または負荷条件の大幅な変化にさらされるたびにそれらを調整することです。
はい、荷重セルは厳しい環境向けに設計できます。耐候性および爆発防止ロードセルは、屋外での使用または危険な場所で利用できます。アプリケーションの環境要件を満たす負荷セルを選択することが不可欠です。
温度の変動、湿度、電気ノイズ、機械的不整合など、いくつかの要因が荷重セルの精度に影響を与える可能性があります。適切な設置、キャリブレーション、および環境制御は、これらの問題を軽減するのに役立ちます。
負荷セルを選択するときは、測定する力のタイプ（張力または圧縮）、最大負荷容量、必要な精度、環境条件などの要因を考慮してください。ロードセルのメーカーまたはサプライヤーとのコンサルティングは、特定のニーズに最適なオプションについて貴重な洞察を提供することもできます。
