コンテンツメニュー
● 負荷セルの理解
>> ロードセルとは何ですか？
>> 負荷セルの種類
● ゲインの概念
>> ゲインとは何ですか？
>> ゲイン計算のための基本式
>> 例の計算
>> 産業の計量システム
>> 医療アプリケーション
>> ロボット工学と自動化
>> 家電
>> 建設と土木工学
>> 一般的な問題
>> ソリューション
● 結論
● よくある質問
>> 2。ロードセルが正しく較正されているかどうかをどのようにして知ることができますか？
>> 5.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？
a ロードセルは、 力を電気信号に変換する一種のトランスデューサーです。最も一般的な荷重セルのタイプは、ひずみゲージ負荷セルです。これは、負荷下の材料の変形を測定するためにひずみゲージの原理を使用します。負荷がかかると、ひずみゲージが変形し、電気抵抗が変化します。この変更は、測定および解釈できる電圧信号に変換されます。
1。圧縮負荷セル：これらは、圧縮力を測定するように設計されています。これらは、重量のスケールや産業スケールなどの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し、吊り下げスケールや力測定システムなどのアプリケーションで一般的に使用されます。
3.曲げビーム荷重セル：これらは汎用性が高く、張力と圧縮の両方を測定できます。それらはしばしばプラットフォームスケールで使用されます。
4。Sタイプの負荷セル：これらは張力と圧縮の両方に使用され、実験室および産業用途で人気があります。
5。せん断ビーム荷重セル：これらの負荷セルは、せん断力を測定するように設計されており、スペースが制限されている産業用途で一般的に使用されます。
荷重セルのコンテキストでのゲインは、出力信号の入力信号の比率を指します。これは、負荷ゲージによって生成された電気信号を荷重セルがどれだけ増幅するかの尺度です。負荷セルによって生成される小さな電圧の変化が、アナログからデジタルへのコンバーター（ADC）または他の測定デバイスによって正確に測定できるレベルに増幅されることを保証するためには、ゲインが重要です。
ゲイン設定は、負荷セルの感度と精度に影響します。ゲインが低すぎる場合、出力信号が正確な測定には弱すぎる場合があります。逆に、ゲインが高すぎると、出力信号が測定デバイスの最大制限を超えて飽和につながる可能性があり、その結果、不正確な測定値が生じます。適切なゲイン設定では、ロードセルが最適な範囲内で動作し、信頼性の高い正確な測定値を提供します。
ゲインは、次の式を使用して計算できます。
$$ text {gain} = frac { text {output Voltage}} { text {input Voltage}} $$
どこ：
◆出力電圧は、荷重セルによって生成される電圧信号です。
◆入力電圧は、荷重セルに供給される励起電圧です。
2 mV/vの感度と10 Vの励起電圧を持つロードセルがあるとします。フルスケールの出力電圧（例えば、100 kg）が次のとおりです。
$$ text {output Voltage} = text {sensitivity} times text {excitation voltage} = 2 、 text {mv/v} times 10 、 text {v} = 20 、 text {mv}
5 Vの最大入力でADCに適したレベルにこの信号を増幅したい場合、必要なゲインは次のとおりです。
$$ text {gain} = frac {5 、 text {v}} {20 、 text {mv}} = frac {5000 、 text {mv}} {20 、 text {mv}}} 250 $$
これは、出力信号がADCの測定可能な範囲内にあることを確認するために、250のゲインが必要になることを意味します。
いくつかの要因は、ロードセルの適切なゲイン設定に影響を与える可能性があります。
◆荷重細胞の感度：さまざまな負荷セルにはさまざまな感度があり、正確な測定に必要なゲインに影響を与える可能性があります。
◆励起電圧：荷重セルに供給される電圧は、出力信号に影響を与える可能性があり、その結果、必要なゲインに影響します。
◆環境条件：温度、湿度、およびその他の環境要因は、負荷セルの性能に影響を与える可能性があり、ゲイン設定の調整が必要です。
◆負荷の種類：測定される負荷の性質（静的対動的）もゲイン設定に影響を与える可能性があります。動的な負荷は、力の急速な変化を考慮するために異なるゲイン設定を必要とする場合があります。
産業用設定では、材料の重量を測定するために荷重セルがスケールで使用されます。ゲイン設定は、特に重い負荷を測定する場合、スケールが正確な測定値を提供することを保証するために重要です。たとえば、製造工場では、在庫管理と品質管理には正確な重量測定が不可欠です。
負荷セルは、患者のスケールや力測定装置などの医療機器でも使用されます。患者の安全性と信頼できる測定を確保するためには、正確なゲイン設定が不可欠です。病院では、患者の体重を監視するためにベッドで荷重細胞を使用しています。これは、投薬の投与と健康評価に非常に重要です。
ロボット工学では、ロボットアームの力と負荷を測定するために荷重セルが使用されます。適切なゲイン設定により、正確な制御とフィードバックが可能になり、ロボットのパフォーマンスが向上します。たとえば、自動化された組立ラインでは、荷重セルは、コンポーネントが正しい力で組み立てられ、損傷を防ぎ、品質を確保するのに役立ちます。
負荷セルは、スマートスケールやキッチンスケールなど、さまざまな消費者製品に含まれています。これらのデバイスのゲイン設定により、ユーザーが正確な重量測定を受信できるようになります。スマートスケールでは、荷重セルは、体の抵抗を測定することにより、体組成などの追加データを提供することもできます。
構造では、荷重セルを使用して、クレーンやその他の機械によって持ち上げられる材料の重量を監視します。正確なゲイン設定は、過負荷を防ぐために重要であり、事故や機器の故障につながる可能性があります。負荷セルは、構造的な健康監視にも使用できます。そこでは、安全性と完全性を確保するために、橋や建物の負荷を測定します。
1.不正確な測定値：ロードセルが正しく較正されていない場合、不正確な測定値が生成される可能性があります。予想される負荷範囲に対してゲインが適切に設定されていることを確認してください。
2。信号ノイズ：過度のゲインは、信号のノイズを増幅し、測定値の変動につながる可能性があります。フィルタリング技術を使用して、ノイズを最小限に抑えます。
3。飽和：出力信号が測定デバイスの最大入力を超えると、飽和につながる可能性があります。この問題を防ぐためにゲインを調整します。
4。温度ドリフト：荷重セルは、温度の変動により出力の変化を経験する可能性があります。定期的なキャリブレーションと補償技術は、この問題を軽減するのに役立ちます。
5。機械的な問題：不整合または機械的摩耗は、負荷セルの性能に影響を与える可能性があります。適切な操作を確保するには、定期的な検査とメンテナンスが不可欠です。
◆キャリブレーション：正確な測定を確保するために、ロードセルを定期的に校正します。キャリブレーションは、意図したアプリケーションと同じ条件下で実行する必要があります。
◆信号コンディショニング：信号調整技術を使用してノイズを除外し、信号品質を向上させます。これには、ローパスフィルターの使用または平均化手法が含まれる場合があります。
◆ゲインを調整します：飽和に遭遇した場合は、ゲインを減らして、許容範囲内に出力信号をもたらします。また、特定のアプリケーションと負荷条件に基づいてゲインを調整する必要がある場合があります。
ロードセルのゲイン設定を理解することは、さまざまなアプリケーションで正確な測定を実現するために重要です。適切なゲインを計算し、一般的な問題のトラブルシューティング、適切な機器を利用することにより、ロードセルが最適に機能することを確認できます。この記事に記載されている情報を使用すると、ロードセルのゲイン設定を効果的に処理するために設備が整っている必要があります。
荷重セルの典型的なゲイン設定は、アプリケーションによって大きく異なる場合がありますが、一般的な値は100〜1000の範囲です。負荷セルの感度と予想される負荷範囲に一致するゲインを選択することが不可欠です。
既知の重みを適用し、ロードセルの出力を期待値と比較することにより、キャリブレーションを確認できます。重大な矛盾がある場合、再調整が必要です。また、キャリブレーション前にゼロバランスチェックを実行することをお勧めします。
アンプなしでロードセルを使用することは可能ですが、通常、出力信号は正確な測定には弱すぎるため、ほとんどのアプリケーションにアンプが不可欠になります。アンプは信号を強化し、ADCによる処理に適しています。
ゲインに影響を与える要因には、荷重セルの感度、励起電圧、および測定デバイスの特性（ADCなど）が含まれます。さらに、温度や湿度などの環境条件は、荷重セルの性能に影響を与える可能性があります。
キャリブレーション頻度は、アプリケーションと使用状況に依存します。重要なアプリケーションの場合、毎月または四半期ごとなど、キャリブレーションを定期的に実行する必要があります。また、環境または荷重条件の大幅な変化を経て再調整することをお勧めします。
