【ロードセル】銅板でロードセル作ってみたその１＜銅板選定理由＞

２０２１年はスキーターン解析テーマに集中しております。ｃｍ級ＧＰＳを4個使ってスキーの精密軌跡と板の角度が測定できて、ターンのアウトプットは測定できたので、次はインプットとして、足からスキー板への入力とスキー板の変形のセンシングを開発始めてます。

●アドオンロードセル

【STA】スキーのたわみとBendGaugeを測定した＜25kg荷重でR=7mでる＞

スキー板の上面だけでスキー板の曲げモーメントを測定する方法(ski bend gauge)
ひずみゲージを貼ると片面だけでは、曲げモーメントが測定できないので、
曲げロードセルをアドオンする方法を検討してます。
ポイント１：アドオンすることで被測定物の変形と剛性に影響極力抑える。
＝＞銅板ロードセル
ポイント２：アドオンでのモーメントが被測定物を通過するモーメントと比例すること
ポイント３：ロードセルがゼロドリフトが少ないこと、もしくは、被測定物のゼロ点が判っていて、ゼロドリフトを補正できること。

●銅板のロードセル
＝＞何故銅板がいいのか微妙なバランスで選びました
①アルミよりヤング率、強度が倍あるので、大きくたわんでも塑性変形しない
➁ＳＵＳ板はヤング率が高すぎてバネ係数が大きくなりすぎる

０．３ミリの銅板ですのでふにゃふにゃですが、小さいモーメントを計測できました。

ブリッジは、従来のRoverbal式から2番と3番を入れ替えてモーメント専用にしました。
下図右側でモーメント専用結線になってます。(R1+R2)-(R3+R4)なので、モーメントひずみが2倍で出力されます。偶力Mxとせん断力Fzのモーメント両方が含まれます。

●モーメントと出力
線形性は０．９９台でＳＵＳのロードセルより劣りますが、使えるレベルででてました。

●スキー板の湾曲を測定できるか考察
スキー板にしっかりと両端ネジ止め固定なので、板の湾曲が反映されて曲げが入るはずです。スキーのＲがわかればいいので曲率と曲率半径について調査してみました。
建築土木学科関係でたくさん資料があるのですが判り易かったので備忘録しておきます。
曲げ曲線、たわみ、曲率と曲率半径　などで検索するとたくさんでてきます。

曲率∝ 曲げモーメント　という関係で
曲率＝1/曲率半径　ということでモーメントと曲率半径は反比例するということです。
曲げロードセルをとりつけて、その部分の曲率半径がわかるということです。