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ロードセルの本当の機能を引き出すためには

ロードセルにも種類があり、力を読み取る方法が異なりますが、いずれにしても計量や計測システムを構築する時には要になる装置です。
ロードセルの役割は、加えられた力を電気信号に変えて数値化すること。
加えられる力は様々で、使われる環境によっても適する種類が変わりますが、一番多く使われているものがひずみゲージを使用したものでしょう。
他には光を読み取るもの、磁歪や弦振動を読み取るものなどもあり、静電容量をセンサーとして使用しているものもあります。
場合によっては劣悪な環境で使用されたり非常に高い精度を求められたりする場合もありますので、用途に応じて数多くの種類が開発されています。
厳密に言えば、ロードセルは力を電気信号に変換するところまでが仕事。
そのロードセルからの電気信号を数値化するには、計測器が必要となります。


ロードセルからの電気信号は、電圧という形で出力されます。
大きな力が加わるのだから高電圧が放出されるのではと考えがちですが、実際には非常に弱く、最大でも20mV程度です。
しかも計測器はこの電圧をさらに数万分の一に分割し、数値として特定します。
そのため計測器には高精度が求められ、安定稼働可能な装置である必要があります。
ロードセルは力をダイレクトに受ける装置ですから、使用される環境は必ずしも良い条件ではありません。
ノイズなども混ざった信号となるため、その中から必要な信号だけを正しく取り出す性能が必要です。
つまり、ロードセルの本来の性能を引き出すには高精度アンプやデジタル指示計など、周囲を固める装置の性能の高さかも、とても重要です。
製品を求める場合は、単体性能だけでなく、トータルの機能を把握する必要があるでしょう。


冒頭でも触れた通り、ロードセルには様々な種類がありますが、広く導入されているのはひずみゲージを使用したタイプです。
内部に力に比例して変形する「起歪体」というセンサーを持ち、その変形量を測定するのがひずみゲージです。
起歪体を配置する形によって、力の加わる方向に合わせた計測器を構成することも出来ます。
例えば力は上から下へかかるばかりではなく、360度、いずれかの方向へ引っ張る力もあります。
かかる力を的確に受け取り、ひずみに比例した極小の電圧信号を正確に増幅して数値化し、表示器に表示するのが性能の高いロードセルです。
起歪体自体にも種類があり、ベンディング型やコラム型などの構造がありますが、測定軸以外からの力の影響を受けない設計であることが重要です。
ゲージはフィラメント状の導電体が絶縁シートに貼り付けられている構造で、起歪体に貼り付けて使用されます。
起歪体の伸びと一緒に伸ばされることで抵抗値が変化し、力をデジタル化することが可能です。

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