コンポーネントをアクティブなセンサにする方法

力、荷重、圧力、またはトルクの測定を必要とする多くのアプリケーションでは、スペースの問題や既存の構造に多くの費用をかけてまで標準的な既製のセンサを取り付けることができない場合があります。このホワイトペーパー「How to Turn a Component into a Active Sensor(コンポーネントをアクティブセンサに変える方法)」では、ひずみゲージを使用して、既存の荷重を受ける部品や支持体をセンサに変える最も効果的な方法の概要を説明しています。

ひずみゲージの種類

ひずみゲージには様々なカテゴリがあり、様々な用途に対応しています。単一のリニアストレインゲージは、1/4ブリッジと呼ばれるもので、さまざまな方法で使用することができます。T-ロゼットタイプは、2つの測定グリッドを持つ、いわゆる1/2ブリッジで、各グリッドが互いに90°オフセットして配置されており、同じストレインゲージのバッキングで軸方向のひずみとポアソン効果の測定が可能です。この技術は、曲げ/せん断ビーム、コラムタイプ、またはトルクの測定に使用することができます。

用途アプリケーション

ひずみゲージには様々な用途があります。取得したい測定値に応じて、さまざまなひずみゲージのパターンを使用することができます。いくつかのアプリケーション例を図1に示します。医療用途では、輸液ポンプの閉塞感を圧力として感知するためにストレインゲージが使用され、医療用ロボットのトルクや、あらゆる種類の医療機器の力を感知するためにひずみゲージが使用され、ゲージやセンサは数百回繰り返される高圧蒸気滅菌器に耐えることが要求されます。

農機具のスマート化に伴い、ひずみゲージ式センサは、播種機のダウンフォースセンサや自律走行トラクターのトルクなど、あらゆる用途に使用されています。また、クレーンやオフハイウェイ車では、横転や過昇防止など、安全面での配慮が必要です。今日の産業用ロボットは、製造業のあらゆる分野に進出しており、正確な力のフィードバックループのためのセンサを必要としています。これは、機械的な変化を測定できる様々なセンサと、最も正確な測定のためにセンサをどのように適応させるかということに帰結します。

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