ひずみゲージの電圧をブリッジ回路で計測したい
- ひずみゲージで生じる電圧をブリッジ回路で計測する方法を知りたい。
- 差動増幅器を使用してひずみゲージの電圧を増幅しようとしたが、オペアンプ電源による飽和が起きてしまい正確な計測ができなかった。
- ひずみゲージの電圧の変化を観測するためには、回路にどのような変更を加えれば良いのか知りたい。
- ベストアンサー
ひずみゲージで生じた電圧をブリッジ回路で計測した…
ひずみゲージで生じた電圧をブリッジ回路で計測したいのですが。 直流安定電源 ２～４V 、ひずみゲージ １２０±０．３Ω 、ゲージ率 ２．０８ 、他の抵抗 １００Ω で１ゲージのブリッジ回路を組みました。 回路図下記URL参考。 オシロスコープでブリッジ回路の電圧の変化を調べようとしたところ電圧の変化 Vo は当たり前なのですが微少でしたのでそれをオペアンプを用いた差動増幅器で増幅しようとしました。 ブリッジの頂点から差動増幅器の Vin- 入力、Vin+ 入力をとり、差動増幅器は、増幅率 Ａ＝１００倍（＝R3/R1＝10KΩ/100Ω）、オペアンプＩＣはＬＭ３２４Ｎを用いました。オペアンプ電源は ±１５Ｖ まで段階的に入力を変化させました。 回路図下記URL参考。 その結果、差動出力信号 Ｖo がオペアンプ電源に飽和してしまいひずみゲージによる反応はまったく見られませんでした。電源を限界まで上げたのですがだめでした。 ひずみゲージに変化を与えたときに生じる電圧の変化を観測する場合、この回路にどのような変更を与えればよいでしょうか？ 当方、初心者、学生のためお手柔らかな回答をお願いします（笑） 差動増幅器回路図、ページ中央ぐらい参考 http://www.mech.tohoku-gakuin.ac.jp/rde/contents/course/mechatronics/analog.html
- 開発
- 回答数3
- ありがとう数2
- みんなの回答 （3）
- 専門家の回答
質問者が選んだベストアンサー
- ベストアンサー
>直流安定電源 ２～４V 、ひずみゲージ １２０±０．３Ω 、ゲージ率 ２．０８ 、他の抵抗 １００Ω で１ゲージのブリッジ回路を組みました。 ブリッジ回路のバランスは対辺の積が等しい時バランスし、出力が零となります。 上記のようにブリッジ回路を組むと、１２０Ω×１００≠１００Ω×１００Ω でバランスしません。 このため、ａｍｐで１００倍も増幅すると飽和します。 解決法としては、残りの抵抗もすべて歪ゲージを用いて１２０Ωにする。この時、歪ゲージに歪を加えないようにフリーの板等に貼り付ける。 このようにしても、ブリッジ回路は完全にバランスが取れないと思いますので、２辺の抵抗に１００～１０００倍程度の可変抵抗器をパラに接続して調整するようにします。詳しくは歪ゲージのバランス回路を調べて下さい。 歪と抵抗変化の関係は ΔＲ／Ｒ＝Ｋεで、Ｒ＝１２０Ωの場合、歪１００μｓｔでブリッジ電圧１ｖの場合、５０μｖの出力となります。したがって１００倍増幅しても５ｍＶにしかなりませんので、ブリッジ回路のバランスを調整しないとすぐ飽和します。 ダブって２回登録しました。
その他の回答 (2)
回路は、参考URLの差動増幅回路かインスツルメンテーションアンプの どちらでしょうか？ 計測なら後者を選択すると思いますが ブリッジに与える電圧は一定にしてください。 その際、ひずみゲージに流れる電流が規定の値になるように 他の抵抗を選択します。 抵抗は、ブリッジがバランスするように配置しますが 必ず抵抗値に誤差がありますので一個所にVRをおいて 0点（差動電圧が0Vになる）調整が出来るようにしましょう。 出力電圧は、差動電圧Ｘ増幅率ですから、極端に倍率を上げても だめだと言うことは分かると思います。 オペアンプの電源電圧は、出力電圧より高めを選び固定しておきます。 例えば、出力が5Vで制御用に±12Vがあれば±12Vで大丈夫です。 ここを変化させる意味はありません。 http://www.national.com/JPN/ds/LM/LM324.pdf ↑ ここの16ページ下側の回路が参考になります。
お礼
インスツルメーションアンプでなく差動増幅器を組みました。安く単純にがコンセプトなので。 非常に参考になりました。ありがとうございます。
>直流安定電源 ２～４V 、ひずみゲージ １２０±０．３Ω 、ゲージ率 ２．０８ 、他の抵抗 １００Ω で１ゲージのブリッジ回路を組みました。 ブリッジ回路のバランスは対辺の積が等しい時バランスし、出力が零となります。 上記のようにブリッジ回路を組むと、１２０Ω×１００≠１００Ω×１００Ω でバランスしません。 このため、ａｍｐで１００倍も増幅すると飽和します。 解決法としては、残りの抵抗もすべて歪ゲージを用いて１２０Ωにする。この時、歪ゲージに歪を加えないようにフリーの板等に貼り付ける。 このようにしても、ブリッジ回路は完全にバランスが取れないと思いますので、２辺の抵抗に１００～１０００倍程度の可変抵抗器をパラに接続して調整するようにします。詳しくは歪ゲージのバランス回路を調べて下さい。 歪と抵抗変化の関係は ΔＲ／Ｒ＝Ｋεで、Ｒ＝１２０Ωの場合、歪１００μｓｔでブリッジ電圧１ｖの場合、５０μｖの出力となります。したがって１００倍増幅しても５ｍＶにしかなりませんので、ブリッジ回路のバランスを調整しないとすぐ飽和します。
関連するQ&A
- ひずみ計測のブリッジへの供給電流、及び後段の増幅回路
ひずみゲージを使ってブリッジ回路をくみました。 ↓こんな感じにです。 http://www.tml.jp/product/strain_gauge/bridge_list.html このブリッジ回路にどのくらいの電圧、電流を流すのがよいのでしょうか？使うひずみゲージは、一般的な金属につかうもので、１２０から３５０Ωくらいの物を考えています。できるだけ低消費電力にしたいので、電流を少なくしたいのですが、安定動作のこともあるのでどのくらいが妥当なのでしょうか？ また、ＡＤＣする前に、オペアンプで増幅する際に、どのような増幅回路を採用するべきでしょうか？ ここにある、「差動増幅回路」がいいのでしょうか？ http://www.mech.tohoku-gakuin.ac.jp/rde/contents/course/mechatronics/analog.html それとも、入力インピーダンスを低くするために、「インスツルメンテーションアンプ」がいいのでしょうか？ ブリッジに使う抵抗が１２０から３５０Ωであることから、対して大きな抵抗でないので、前者の「差動増幅回路」で数１００ＫΩ～数ＭΩの抵抗を使えば十分なのでしょうか？ よろしくご教授ください。
- ベストアンサー
- 物理学
- ひずみゲージを用いて測定したいです。
こんばんは。 現在、ひずみゲージを用いてホイーストンブリッジを組んで、アルミに力が加わったときの電圧の変化を測定したいと考えています。 電圧の変化は微小なので、アンプで増幅させなければならないようですが、一般的にはどのようなアンプが多く用いられていますか。 ちなみに私は「LMC662」というアンプを持っているので、これを使って差動増幅回路を作ろうと考え、まだ実行できずにいるのですが、これで間違いはないのでしょうか。 よろしくお願いいたします。
- ベストアンサー
- 物理学
- ブリッジ回路の非直線性について
ブリッジ回路にひずみゲージを接続して、ひずみの測定を行いました。 そこで質問なのですが、ブリッジ回路において１ゲージ法では、ひずみゲージの抵抗の変化分に対する出力電圧の変化が正比例していないのはなぜですか？ 関係ウェブサイトがあれば教えていただければうれしいです。 また、エクセルを用いて直線的にならないことを示してもらえればまことにありがたいのですが・・・よろしくお願いします。
- 締切済み
- 開発
- ブリッジ回路の非直線性について
ブリッジ回路にひずみゲージを接続して、ひずみの測定を行いました。 そこで質問なのですが、ブリッジ回路において１ゲージ法では、ひずみゲージの抵抗の変化分に対する出力電圧の変化が正比例していないのはなぜですか？ 関係ウェブサイトがあれば教えていただければうれしいです。 また、エクセルを用いて直線的にならないことを示してもらえればまことにありがたいのですが・・・よろしくお願いします。
- 締切済み
- 切削
- LM358を使った差動増幅回路について
今、単電源オペアンプを使った差動増幅回路を考えています。 両電源オペアンプを使った差動増幅回路は、解るのですが、この回路を単電源オペアンプで作る方法が解りません。 どなたか、教えて下さい。
- ベストアンサー
- 電気・電子工学
- オペアンプ 差動増幅回路の出力Voの求め方。
オペアンプ 差動増幅回路の出力Voの求め方。 図のような回路で、ｎ点の電圧は Vn=R2V1+R1Vo/R1+R2、ｐ点の電圧は Vp=RfV2/R2+Rf と求めました。ここで仮想短絡が成立しているとすると、Vn=Vp となりますよね？ ここからVoを出せばいいんでしょうけど、うまくまとめられません。どのようにすればいいのでしょうか？ よろしくお願いします。
- ベストアンサー
- 物理学
- ひずみゲージでホイートストンブリッジ
現在ひずみゲージ(120Ωゲージ長2mm)を用いて1アクティブ法でホイートストンブリッジを作成してひずむ量を計測しようとしています． 電圧をひずみに変換する際に必要になるブリッジ出力電圧(mV/V)はどのように算出または測定すればよいでしょうか? 例えば、ブリッジに2V供給した時の出力が0.2mV,3V供給した時の出力が0.4mVとした場合 (0.4 - 0.2) / (3 - 2) = 0.2mV/V のような算出でいいのでしょうか? お分かりになられる方がいらっしゃいましたらご教授宜しく御願い致します．
- 締切済み
- 電気・電子工学
- 小さい負性抵抗値が出せる回路を作りたいです
ブレッドボードで写真のようなオペアンプを使った非反転増幅回路に抵抗のR3を取り付けた電気回路を作りたいです。この回路はVNIC回路で回路全体で負性抵抗を持つ電気回路ですが、この時R3の抵抗値は2Ωなど小さい抵抗の値で回路を組みたいのですがうまくいきません。オペアンプの出力電圧の式よりVout=Vin(1+R2/R1)になるはずなのですが、R3の値を2Ωにすると出力電圧がうまく増幅できませんでした。試しに100Ωでやるとうまくいきました。なぜ2Ωだとうまくいかないのかがわかりません。オペアンプはApex社のPA92という高電圧高電流出力のオペアンプを使用しています。最大出力電流は7Aまで出せるオペアンプなので電流のせいではないと思うのですが、原因がわからず困っています。考えられる原因と改善策をどなたか教えていただきたいです。
- 締切済み
- 電気・電子工学
- なぜこの電圧が出てくる？（オペアンプ）
ある参考書にオペアンプふたつを使って1つ目のオペアンプの－入力端子に＋5Ｖ、プラス入力端子＋3Ｖを印加し最終的に2つ目のオペアンプの出力には3.05Ｖが出てくる回路がありました。どう頑張っても3.05Ｖにはならないので実際に回路を組んで調べると3.05Ｖ出ていました。 1つ目のオペアンプは差動増幅でRg=100kΩ(＋5Vを印加する点からオペアンプのマイナス入力端子の間の抵抗値)、Rf=1kΩ＋100Ω(出力端子とマイナス入力端子を負帰還をかけている経路の抵抗値で1kΩと100Ωは直列接続です。1kΩと100Ωの抵抗の間を出力として次の回路につながっている。この100Ωは出力インピーダンスとして入れているのか？) R1=1kΩ(＋3V印加する点からプラス入力端子の間の抵抗値)、R2=100kΩ(R1とプラス入力端子の間からグランドに落としている抵抗値) そして＋3V印加している点からR1(1kΩ)の間から経路があり10kΩの抵抗をつないで2つ目のオペアンプのプラス入力端子に。1つ目のオペアンプの出力端子(Rfと100Ωの間)10kΩの抵抗をつなげ2つ目のオペアンプのマイナス入力端子に。 2つ目のオペアンプの出力端子とマイナス入力端子は10kΩと100Ωの抵抗で負帰還をかけており、出力電圧Voは10kΩと100Ωの間です。 差動、反転、イマジナリーショートの知識をフルに使ってもわかりませんでした。 なぜそうなるか教えてください。教えてください。
- ベストアンサー
- 科学
- オペアンプで割り算回路を作るにはどうしたら良いですか？
ある入力電圧をもう一つの入力電圧で割り算を行う回路を作りたいのですが、 手元にあるオペアンプの本では、2つの入力を対数変換した後、差動増幅器にかけ、また逆対数変換を行う、という方法が書かれているのですが、 これではオペアンプが７つも必要になります。 割り算回路をもっと少ない数のICで行うことは出来ないのでしょうか？
- ベストアンサー
- 科学
お礼
アドバイスありがとうございます。 ブリッジの変化幅が知りたいだけでしたが、やはり平衡もとらないといけないのですね。参考になりました。