【PMD2018】中華ゲージ待ちと新中華アンプ<1ゲージ法にトライ>

7月以来ひずみゲージを仕入れてなかったので、サドルフレームとポストに貼ると足りなくなるので慌てて中華ゲージをアマゾンに注文しました。10日くらいかかるので、待ち状態ですので、サーバー管理、記事復元作業の合間をみてゲージ貼りをしております。

アマゾンの中華ゲージ、アンプ類を眺めていると見たことのないアンプがありました。

SODIAL(R)ひずみゲージ曲げ検出 テストセンサモジュール 計量アンプ 電圧出力 青
色:青
材質:回路基板
基材:変性フェノール性基材。
ゲート線材質:コンスタンタン
抵抗:350オーム
疲労寿命:1000万回以上
電圧:5V
パッケージの内容:1X ひずみゲージ曲げ検出 テストセンサモジュール
https://www.amazon.co.jp/gp/product/B01JFXRQW2/ref=oh_aui_detailpage_o01_s00?ie=UTF8&psc=1

 

●今まで使っていたひずみアンプ
①4ゲージ
HX711は、4ゲージ用のアンプですので、1ゲージはできなかったのですが、
今回の中華アンプは、1ゲージのアンプですので、基板中リファレンスのゲージ抵抗が3個入って、1個外部からつばぐと4ゲージのブリッジが組んで、半固定を回してブリッジのバランスをとるようになってます。

②1ゲージ
私がひずみゲージを初めて始めるときに東京測器研究所さんのWEB SHOPから購入したアンプと
同様の機能です。これは120オームなので、中華ゲージのような変換器用350オームには使えませんでした。しかも、アンプとブリッジヘッドで7千円くらいしたのですが上記中華アンプは500円ですので、コストパフォーマンス抜群で、何個でも使えそうです。
http://www.tml.jp/e-gaugeshop/bigin_amp.html

 

●1ゲージのむずかしさ
1ブリッジは、信州MAKERSでは初めてご紹介しますが、多くのひずみゲージ測定は1ゲージで
その箇所の応力ひずみ測定解析実験に使われてます。1ゲージとなると温度変化、リード線の抵抗の熱膨張変化が他の3個と違ってきますので、ブリッジのバランスとるのが大変な手間になります。これを上手にやるのがノウハウとなりますが、大変なので信州MAKERSではあえて避けてきてます。
詳細解説は、東京測器さんのPDFがあります。
http://www.tml.jp/product/strain_gauge/catalog_pdf/1gauge4.pdf

共和電業さんの一般的な説明もあります。
http://www.kyowa-ei.com/jpn/technical/strain_gages/wiring.html

1ゲージの場合ブリッジ出力を測定してもその値が本当にひずみ値に比例しているのか
各種条件を管理しながら確認しないとひずみデータとして使えるかどうか判断が難しい
場面があって、今までの4ブリッジ変換器構成とは違った難しさがありますが、
材料力学的には、理論値と同じ応力ひずみ原理を確認するには必須の方式です。
機械設計で応力ひずみを測定するのに使われている結線です。

●使う目的
①精度向上
ロードバイクではあまり使いませんが、3DPで作る6分力計で使おうと思ってます。
3DPで作った6分力計は、カーボン樹脂フィラメントで熱膨張を減らして何とか使ってきてます
が実際どのくらいの熱膨張影響があるのかとか、応力ひずみ曲線がどこまで線形を保っていられるのかとかをゲージ1個ずつの状況を把握することができるはずです。
今年前半で苦労した精度向上とクロストーク(干渉補正)などの精査に役立つと思います。

例えば、シミュレーションでは4ゲージブリッジで分力測定ができるはずで設計したブリッジと起歪体で、所望の結果がでない場合が3DPで作った6分力計では多発しました。

これらの原因をゲージ1個ずつで応力ひずみ曲線を測定することでどの部分がどのくらい応力をうけると非線形になるとか詳細な解析が可能になります。

そのような詳細な解析をすることで、精度向上の検討が進むだろうと思いますので、
2019年から多用しようかと考えて、トライしようとした次第です。

②1ブリッジで多分力測定
4ゲージでブリッジをくむと1つの分力しか得られませんが、1ゲージで1アンプつけると
1個ずつの個別の出力が得られますので、均一条件で出力がでるなら、分力を2種類測定できる見込みがあります。曲げモーメントと軸力とか曲げモーメントとねじりモーメントとかの組み合わせが
できますので、6分力計の小型化が図れます。

●以後
11月9日ごろに到着したら3DP6分力計で1ゲージずつ測定に使ってみます。
今まで、精度が苦しくなる負荷条件で1ゲージごとに診断できますので、原因が
見えるようになると期待します。

そこそこ使えることが分かったらあと3個発注して、4ブリッジでなく1ブリッジを
1ゲージ式4アンプで測定することで、多分力測定にもトライしていきます。

 

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