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ロードセルの原理と使用方法について

ロードセルについては、力の大きさを電気信号に変えていく変換器となっています。
そして、劣悪環境によって使用されているロードセルや高精度ロードセル、ワンポイントロードセルなど用途に応じた上で、いくつかの種類が生産されています。
また、力の測定に関しては、光や磁歪、弦振動や静電容量、インダクタンスなどをセンサーとして使用しているものがあります。
つまり、ロードセルを使用していくためには、ロードセルからによる電気信号を増幅した上で数値化していくための計測器が必要となります。
そして、ロードセルの電気信号に関しては、最大でも20mV程度しかなく、この小さな電圧をさらに数万分の一にまで分割しながら計測していくため、 使用している計測器については安定性が高く、高精度でなければならないでしょう。
そして、ロードセルが使用される環境に関しては劣悪となる場合がよくあるため、ノイズなどによる不要な信号の影響を受けにくくしており、必要な信号だけを取り出していく技術が必要となります。


また、ロードセルには、力に比例した上で変形していく起歪体やその変形量であるひずみを測定していくひずみゲージよりできています。
そして、板の一方を固定しながら、片持梁を作っています。
しかも、自由端に力を加えた上で、ひずみゲージを、ひずみが発生している場所に貼り付けた上で、その力に比例している変形量ひずみを測定します。
つまり、ひずみに比例した上で電気抵抗が変化している4箇所のひずみゲージによってホイートストンブリッジを作っています。
そして、このホイートストンブリッジからには、印加による電圧に比例した上で、しかも、 ひずみに比例して、かなり小さい電圧信号が出力されています。
そして、この小さな信号を増幅しながら、数値として表示器によって表示するようにしています。


この場合には、増幅器にはロードセルによる性能を引き出していくのに重要となる役目をします。
なお、増幅器には、1μVに満たない信号に送ることによって正確に識別することができる性能が求められています。
また、ロードセルに関する出力感度の表示には、mV/Vによって示されます。
これは、印加電圧当たりの定格荷重時の出力電圧となっています。
もし、定格容量200Nによるロードセルに対して1.5mV/Vが示されていたとすると、200Nを負荷して、印加電圧を1Vにした場合には、 1.5mVが出力されるようになります。
仮に、印加電圧が10Vである場合には、15mVが出力されるようになります。
そして、フィラメント状による導電体が絶縁シートに貼り付けられており、絶縁シートが伸ばされれば、一緒に導電体についても伸びるようになっています。
つまり、そのひずみゲージを起歪体に対して貼り付けておけば、起歪体が伸びれば導電体についても一緒に伸び、抵抗値が変化していくことになっています。

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