【MFT2019】簡単自作ロードセル講座1<半日で作れる>

信州MAKERSではMFT2017、MFT2018とひずみゲージ応用の多分力センサを開発してきました。MFT2019では、いろいろなアプリケーションに使える実用的な作品を開発しようとしてます。
●MFT2019作品(案)
作品1:Bite Force Sensor(噛む力の6分力センサでPCのマウス操作を行います)

作品2:3DPで作る6分力センサ(一体型で造形して剛性精度向上します)

作品3:入門用 簡単自作ロードセル(各種用途で使える小型ロードセルの作り方)

本記事では、作品3の作り方講座を3回にわたって解説します。

●簡単自作ロードセル
中華ロードセルだとサイズが大きくていろいろな場所で力を測定するには不便です。そこでホームセンタで買える穴あき板一枚にひずみゲージ4枚貼っただけの簡単で精度剛性が高い自作ロードセルの作り方を説明します。

●用意する材料
①ステー板
ホームセンターで売っているステーという穴付板です。
アマゾンで129円で売ってますが、まとめ買い品なので2千円以上購入時にしか購入できません。穴が3個あいていればいいのでホームセンターで探したほうが安いです。

これを2袋買うか、小さいのを1袋購入します。

②M3のボルトナットワッシャのセットも必要です。
これはホームセンターで買います。
でSUSでも黒でもよいですが、ナットとワッシャ付で
A:長さ10㎜ なべこ  2本以上

B:長さ15㎜ トラス  2本以上

C:外歯ワッシャM3   10個 (回り止め)

上記板4枚とねじ4本で、簡単にロードセルが組立られます。下記写真

③ひずみゲージ
これは、アマゾンで中国から購入するのが安いです。最近は1枚40円以下になってます。安くてもちゃんと使えますので、安心です。失敗しても惜しくないです。

Ren He BF350 重量センサー 高精度 抵抗ひずみゲージ ひずみゲージ プレッシャー 9個 収納ボックス付き

②接着剤と紙やすりとスコッチテープ
百斤のは刷毛付瞬間接着剤が便利です。
紙やすりは#800~#1500程度なくても脱脂すれば大丈夫です
③脱脂
接着面の脱脂では、エタノールは必須です。
100%純正品です。私は植物由来品をアマゾンから購入しました。

●ひずみゲージの貼り方
けがきをいれるとか線をいれなくても形状がシンプルなので目分で貼っても
大丈夫です、人間の目分は、結構寸法精度がいいので下手なけがきより正確です

貼り方の動画はこちらをご覧ください。(音楽がうるさいのでボリューム下げて下さい)

●貼り方の原理は下記ですが、(原理知らなくても大丈夫です)

●配線はんだ付け
電線は、カラーケーブル8本が便利です。一番お得な通販はマルツです。
1mで295円ですが、10色20芯なので2列取れますので3mで6セット分作れます。

フラットケーブル 1.27mmピッチ 20芯【UL20012-FRX-CF-S-20】


使う線は、私のルールは、#1ゲージ:赤ー橙 #2黄ー緑#3青ー紫#4灰ー白
と決めておくとブリッジ配線が楽で間違いが少ないです。

●はんだ付けのコツ
1)ゲージにはんだを載せる前に脱脂エタノールできれいにふき取る
  鉄板に熱が逃げるの何回か触れて温度を上げてはんだを載せる

2)片側の半田付けが終わったらケーブルを接着固定で一休み
テスターで抵抗値350Ωになっているかチェックします。
ケーブルを半田付けしてもちょっと動かすとゲージが破れてしまいますので、線に張力を加えてはいけません、ですので、動かす前に線を接着剤で固定してしまいます。
 5分硬化のエポキシが便利です。ホームセンターでも売ってます。

セメダイン 5分硬化型エポキシ系接着剤 ハイスーパー5 P15gセット CA-188

●組立
小一時間で、硬化しますのでロードセル全体の組み立てします。
黒いねじはしっかりと締めます。後でギザワッシャをいれてもいいです。

●以後
講座2で、CPU基板と結線とプログラムを説明します。

その後精度の検証をおこないましたが、荷重以外にモーメントの影響(干渉、クロストーク)が発生しております。製品のロードセルでも荷重以外のせん断力、モーメントに対しては、対策はうってあって、高級品だとクロストーク0.1%以下とかありますが普通のロードセルで1%程度のクロストークはあります。
下記検証記事で、本自作ロードセルの場合のクロストークは、ねじりモーメントで5%程度発生しております。

ですので、ねじりが発生しないような荷重のかけ方で使えば普通のロードセル程度の精度は出ると思います。

【MFT2019】WS3自作ロードセル静的応力解析から実測まで検証<理論値と違う>

 

 

 

 

 

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