コンテンツメニュー
● 導入
● 負荷セルの理解
>> ロードセルのしくみ
>> 負荷セルの種類
>> 励起信号の特性
>> 電圧レベルの重要性
● 励起電圧の重要性
>> 感度への影響
>> 測定範囲への影響
>> 例の計算
>> ひずみゲージ負荷セル
>> 容量性負荷セル
>> 空気圧および油圧負荷セル
● 配線と接続
>> 典型的な配線構成
>> 一般的な配線の問題
>> キャリブレーションの手順
>> 電圧の変動
>> ノイズ干渉
>> 懸念の過負荷
>> デジタル負荷セル
>> ワイヤレス負荷セル
● 結論
● 関連する質問
>> 2。ロードセルを刺激するためにDCの代わりにACを使用できますか？
>> 3.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？
>> 4.ロードセルが不安定な測定値を与えた場合はどうすればよいですか？
荷重セルは、さまざまな測定システムの必須成分であり、機械的な力を電気信号に変換します。 aの励起信号を理解する 荷重セルは 、工業規模から精密テストマシンに至るまでのアプリケーションで正確な測定を確保するために重要です。この記事では、励起信号の概念、それらの重要性、およびそれらが負荷セルの性能にどのように影響するかを掘り下げています。
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。最も一般的なタイプは、機械的応力にさらされたときにひずみゲージの抵抗変化の原理で動作するひずみゲージ負荷セルです。
負荷セルに力をかけると、わずかに変形します。この変形は、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、電圧出力の変化をもたらします。適用された力と出力信号との関係は通常線形であり、正確な測定が可能です。
ロードセルにはいくつかのタイプがあり、それぞれが特定のアプリケーションに適しています。
- ひずみゲージ負荷セル：ひずみゲージを使用して変形を測定する最も一般的なタイプ。
- 容量性負荷セル：これらの測定力によって引き起こされる容量の変化。
- 空気圧負荷セル：これらは、気圧を使用して重量を測定し、電子機器が故障する可能性のある環境でよく使用されます。
- 油圧負荷セル：これらは液体圧の原理に基づいて動作し、重い負荷に適しています。
これらのタイプを理解することは、特定のアプリケーションに適したロードセルを選択するのに役立ちます。
励起信号とは、ロードセルに供給される電圧を適切に機能させることを指します。この電圧は、内部回路に電力を供給し、印加力に対応する出力信号を生成するために必要です。
- タイプ：励起電圧は、直接電流（DC）または交互の電流（AC）のいずれかであり、DCはロードセルアプリケーションでより一般的です。
- 大きさ：典型的な励起電圧は、荷重セルの仕様に応じて5Vから15Vの範囲です。
- 安定性：正確な測定には安定した励起電圧が重要です。変動は、出力信号のエラーにつながる可能性があります。
励起電圧のレベルは、ロードセルの性能特性に大きく影響します。たとえば、励起電圧が高いと感度が向上する可能性がありますが、適切に管理されていなければノイズレベルを上げる可能性もあります。したがって、これらの要因のバランスをとることは、最適なパフォーマンスに不可欠です。
励起電圧は、負荷セルの測定の感度と精度を決定する上で重要な役割を果たします。
より高い励起電圧は一般に、負荷セルの感度を高め、力の小さな変化を検出できるようにします。たとえば、2 mV/vの定格出力を持つロードセルは、フル容量の10Vで励起されると20 mVの出力を生成します。この感度の向上は、臨床検査や品質管理プロセスなど、高い精度を必要とするアプリケーションで特に有益です。
励起電圧は、負荷セルの測定範囲にも影響します。より高い励起により、この範囲が拡張される可能性があり、荷重セルが飽和せずに大きな力を測定できるようにします。ただし、荷重セルの最大定格容量を超えないように注意する必要があります。これにより、永久的な損傷につながる可能性があるためです。
励起電圧が出力にどのように影響するかを説明するには：
荷重セルの容量が1000 kgで、励起電圧が10Vで2 mV/vの出力感度がある場合：
$$
text {output Signal} = text {excitation Voltage} times text text {sensitivity} = 10 、 text {v} times 2 、 text {mv/v} = 20 、 text {mv}
$$
これは、フル容量（1000 kg）で、ロードセルが20 mVの出力信号を生成することを意味します。
さまざまな種類の負荷セルには、励起信号のさまざまな要件があります。
これらは最も一般的なタイプであり、通常、5Vから15V DCの間の励起電圧が必要です。それらは、正確さと信頼性のために広く使用されています。
容量性負荷セルは、しばしばより低い励起電圧を必要としますが、ひずみゲージタイプと比較してより高い感度を提供できます。これらは、最小限の変形が望まれるアプリケーションに適しています。
これらのタイプは異なって動作し、電気励起に依存しません。代わりに、彼らは流体圧力を使用して力を測定します。空気圧細胞は、電子干渉が問題になる可能性のある計量システムでよく使用されます。
特定のアプリケーション用にロードセルを選択するときは、次のような要因を考慮してください。
- 負荷容量：選択したロードセルが最大予想重量を処理できることを確認します。
- 環境条件：一部の負荷セルは、他の環境よりも過酷な環境に適しています。
- 必要な感度：測定要件に基づいてアプリケーションをどの程度敏感にする必要があるかを判断します。
励起電圧が干渉や損失なしに荷重セルに到達することを保証するためには、適切な配線が不可欠です。
ほとんどのひずみゲージ負荷セルは、4線式構成を利用しています。
- 励起陽性（E+）
- 励起陰性（e-）
- 信号陽性（S+）
- 信号陰性（S-）
この構成は、荷重セルを電源に接続するワイヤの抵抗によって引き起こされるエラーを最小限に抑えます。
不適切な配線は、いくつかの問題につながる可能性があります。
- 電圧ドロップ：長いワイヤーの実行は、正しくサイズがない場合に大幅な電圧降下を引き起こす可能性があります。
- ノイズ干渉：シールドされていないケーブルは、近くの機器から電磁干渉を受け取る可能性があります。
- 接続が誤っていない：配線の配線により、信号が逆になったり、ロードセルに損傷を与えたりする可能性があります。
ロードセルがさまざまな条件下で正確な測定値を提供することを保証するためには、キャリブレーションが重要です。
1.既知の重みを適用します：較正された重みを使用して、既知の力を荷重セルに適用します。
2。出力信号の記録：各適用重量に対応する出力信号を測定します。
3.設定の調整：必要に応じて、予想される値と測定値の間の不一致に基づいて、キャリブレーション設定を調整します。
4。再テスト：一貫した結果が得られるまで繰り返します。
定期的なキャリブレーションにより、測定精度が時間の経過に伴うドリフトが修正されます。温度変化、機械的摩耗、さらには環境条件などの要因は、パフォーマンスに影響を与える可能性があります。
測定精度に影響する可能性のある励起信号に関連するいくつかの問題が発生する可能性があります。
励起電圧の変動は、一貫性のない出力信号につながる可能性があります。規制された電源を使用すると、この問題を軽減し、さまざまな条件下で安定した動作を確保できます。
電気ノイズは、荷重セルからの出力信号を妨害する可能性があります。シールドされたケーブルと適切な接地技術は、ノイズレベルを大幅に下げるのに役立ちます。
力または励起電圧のいずれかで指定された制限を超えると、負荷セル自体内のひずみゲージと内部回路の両方に永久的な損傷が発生する可能性があります。
テクノロジーが進化するにつれて、励起信号に関連するパフォーマンスを改善する方法も同様です。
デジタル負荷セルには、信号処理を内部的に処理するビルトインマイクロプロセッサが組み込まれており、精度が向上し、アナログシステムと比較して騒音干渉に対する感受性が低下します。
ワイヤレステクノロジーは、物理的な接続なしでリモート監視を可能にします。ただし、これらのシステムは、内部励起のために適切な電力管理戦略を依然として必要としています。
ロードセルの励起信号を理解することは、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の基本です。配線構成やキャリブレーションプラクティスなどの要因を検討しながら安定した適切な励起電圧を提供することにより、ユーザーは荷重セルから最適なパフォーマンスを確保できます。これは、製造から科学研究の設定までの際の業界全体の分析と意思決定プロセスに重要な信頼できるデータを調べます。
励起電圧が低すぎると、荷重セルからの出力信号が不十分になる可能性があります。これは、回路コンポーネント自体内で適切な機能するために必要なエネルギーが十分に供給されていないため、全体的に不正確な測定に向かっています。
一部のアプリケーションでは、ACの使用が可能になる場合があります。ただし、最も一般的に発見されたデザインは、主に、時間の経過とともに常に変動する交互の電流と比較して、運用期間を通じて安定性と信頼性を高めるため、DCを利用しています！
キャリブレーション頻度は、使用条件に大きく依存します。ただし、一般的に言えば、少なくとも1年に1回、または運用サイクル中に経験した環境条件/負荷内で大幅な変化が発生した後に推奨されます！
すべての接続を徹底的にチェックすることから始めて、すべてが安全なままであることを保証します。次に、測定期間中に変動することなく安定した供給電圧が存在するようにします。問題が続く場合は、必要に応じて故障したコンポーネントの再調整/交換を検討してください。
はい、確かに！指定された最大制限を超えると、潜在的に内部部品が損傷する可能性があるため、推奨される安全範囲を超える電圧を適用する前に、常にメーカーの仕様に直接参照してください！
