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クロスビーストレートポイント

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すべてのSPロードセルはひずみゲージ式であり、ホイートストーンブリッジの原理を使用します。 この記事では、関係する科学と、ロードセルの実際の動作について説明します。

沿革

ロードセル(またはロードセル)は、力または質量を測定可能な電気出力に変換するトランスデューサであり、最も一般的には、ボルト当たり##ミリボルト(mV / V)と記載されています。
油圧式、ピエゾ式および空気圧式のひずみゲージ式ロードセルなどの多くの種類の力センサが最も一般的に使用されています。

ホイートストンブリッジ回路1843では、英語の物理学者Sir Charles Wheatstoneが電気抵抗を測定できるブリッジ回路を考案しました。 ホイートストーンブリッジ回路は、歪みゲージで発生する抵抗変化を測定するのに理想的です。 最初の接合抵抗線ひずみゲージは1940で開発されましたが、現代のエレクトロニクスが技術を技術的かつ経済的に実現できるまでには至っていませんでした。

ホイートストンブリッジ回路

サイエンス

SPひずみゲージロードセルは、それらに作用する荷重を電気信号に変換します。 ゲージ自体は、注意深く計算された位置でロードセル本体に接着されています。 力が加えられると、ロードセル本体が変形する。
ほとんどの場合、最大感度と温度補償を得るために4つのひずみゲージが使用されます。

spひずみゲージ

歪みゲージ

2つのゲージは通常緊張状態にあり、2つは圧迫状態にあり、ゼロ調整のために補償調整が行われています。
荷重が加えられると、ひずみは荷重SPに比例してゲージの電気抵抗を変化させ、この変化を比例的に増幅して測定し、既知の校正された単位、例えばトン、ポンド、キロニュートンまたはキログラムにより、ロードセルオペレータは正確で反復可能な測定が可能です。

ロードセルの種類ひずみゲージが適用されている

ロードセルには一般的なタイプがいくつかあります。
•荷重リンク(Loadlink) - 各端部にシャックル用の装填穴を備えた材料のブロックで、引っ張り力を加えることができます
•せん断梁 - 一方の端に固定され他方の端に積み重ねられた直線のブロック
•両端が固定され、中心に装荷されたストレートブロック
•圧縮ロードセル:圧縮の一点または領域にロードするように設計された材料のブロック
•「S」ビームロードセル、圧縮と張力の両方で使用できる「S」字型ブロック(荷重リンクと張力ロードセルは張力のみのために設計されています)
•Shear Loadpinは、ピンの中心を通る小さな穴の中に設置されたひずみゲージを介して、その両端に加えられる力を感知する丸いロードセルです。 剪断面を規定するために、2つの溝がピンの外周に機械加工される。

励磁と定格出力

ホイートストーンブリッジは安定した電圧で励起されます(通常SP製品では3vdcですが、20vまで可能です)。
負荷に比例した電圧の差は、mv / vの信号出力に現れます。
ロードセルの出力は、フル定格の機械的負荷での差電圧のミリボルト/ボルト(mV / V)で定格されています。 したがって、2vで興奮させると、6 mV / Vロードピンは全負荷時に3ミリボルト信号を出力します。
典型的な感度値は、1〜3 mV / Vです。 ほとんどのSPロードセルは1.5mV / V付近で評価されています。

4&6ワイヤーロードセル

一部のロードセルには、4ワイヤーとスクリーンが付いたケーブルがあります。 6ワイヤーとスクリーンを備えたケーブルがあります。 + input、-input、+ signal、-signal終端に加えて、6ワイヤを持つワイヤには、+センスと-Senseと呼ばれる2ワイヤがあります。 これらは、+ Reference(または+ Ref)および-Reference(または-Ref)と呼ばれることもあります。

これらの2タイプの主な違いは、ロードセルが6ワイヤケーブルでアンプ、インジケータまたはPLCから受信する実際の励起電圧の変動を補償できることです。 電気ケーブル(導体)の抵抗は、その長さおよび温度変化に応じて変化し、結果としてロードセルでの励起電圧が変化します。 長いケーブルでは、アンプ、インジケータ、またはPLCによって供給される元の値からの電圧降下があり、6ワイヤロードセルの利点は、この電圧降下が負荷測定に影響を与えることなく迅速かつ効果的に補償できることです。

4ワイヤーロードセル

4ワイヤーロードセルは、製造中に供給されるケーブルの恒久的な長さとともに、すでに較正され、熱的に補償されています。 SPは長すぎる場合は4ワイヤーロードセルのケーブルを短くしないことを推奨します。 余分なケーブルを巻くほうがよい。 これは、ケーブルを短くすると工場出荷時の校正と4ワイヤーロードセルの補償が損なわれるためです。 新しいケーブルの長さを補うセンス・ワイヤはありません。

4ワイヤーロードセルをアンプ、インジケータ、またはPLCの前にジャンクションボックスに接続する場合は、ジャンパボックスをアンプ、インジケータまたはPLCに接続するために専用の6ワイヤロードセルケーブルを使用することを推奨します。 これにより、ケーブル間の電圧降下が補償されます。 いずれにしても、ケーブルは十分にシールドされていて、その長さに沿った電圧降下を制限するのに十分な断面積(少なくとも0.2 mm sq)を持つ必要があります。

6ワイヤーロードセル

ケーブルの切断に関する上記の注意事項は、6ワイヤーケーブルを使用したロードセルには適用されません。 2つの検知ワイヤは、ロードセル内部のホイートストーンブリッジで見られる実際の励起電圧を測定することができるため、ロードセルからのmV信号は、実際の励起に応じて調整することができます。 設置技術者がケーブルを短くしたい場合、ロードセルの性能を損なうことなくケーブルを短くすることができます。

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