計量モジュール、ロードセル、ロードセンサ

簡単に言えば、計量モジュールは従来とは異なる構造を持ち、それ自体がはかりになります。ロードセル、またはロードセンサは、あらゆる「伝統的なはかり」の中にあります。もう少し詳しく見てみましょう。 
 
計量モジュールは、非伝統的な構造物（最も一般的なものはタンク）を計量装置に変えます。つまり、タンクの脚の下に計量センサモジュールを追加すると、タンクは物質を保持する単なる構造から、タンク自体の物質を測定する計量構造になります。 

 
ロードセルは、すべての標準的なはかりの心臓部です。ロードセルは、高感度の研究室/ラボ用天秤から頑丈なフロアはかりまで、またその間にあるすべてのはかりに含まれています。ロードセルは、スケールを単なるプラットフォームから高感度な計量装置に変えるものです。

メトラー・トレドは、すべてのプロジェクトにコンサルティングアプローチを採用しています。当社のセールスチームおよびサービスチームは、お客様のアプリケーションに必要な精度と耐久性を備えた、目的に適したソリューションを確実に提供できるよう努力しています。

デジタルロードセルテクノロジーの基本は、荷重(地球重力場内の質量に加えられる力)を電気信号に変換することです。ほとんどのロードセルは、機械的なひずみを抵抗の変化に変換します。ロードセルについて詳しくは以下をご覧ください。質量は重力場によって生じる荷重を加え、その荷重はロードセルの本体に応力を与え、変形、つまりひずみを引き起こします。ロードセルのひずみが抵抗の変化に変換され、最終的に電圧出力に変換されます。その出力は加わった質量に比例します。 
 
ロードセルは、高精度の測定を必要とするさまざまな業界で使用されています。ロードセルは、タンク、容器、ホッパー、コンベアなどの重量を精確に測定します。ロードセルは、さまざまな過酷な工業用途での要件に耐えられるよう設計されています。ロードセルによってひょう量は大きく異なります。一部のロードセルは研究室用途に適していますが、他のロードセルは高ひょう量バッチや物流用途に適しています。 
 
ロードセルは、世界のさまざまな認証と標準を満たしていなければなりません。ここには、電子ロードセル、アナログロードセル、油圧ロードセルが含まれ、構造をはかりに変えることができます。ロードセルは、フロアスケール、ベルト計量機、計量システム、パレットスケール、重量チェック用はかりスケール、ロードセルスケール、コンベアスケールで使用されます。メトラー・トレドのローディングセル技術は、過酷な環境向けの堅牢性も備えています。これらは通常、タンクスケール、容器計量、サイロスケール、トラック計量で使用されます。

ロードセルは、まず形状で区別されます。 シングルポイントロードセルは、小規模から中規模の用途に使用されます。 ひずみゲージロードセルは、フロアスケール/中型のタンクスケールに使用されます。 小型キャニスター型ロードセルは大ひょう量のアプリケーションに使用されます。ロードセルのタイプと用途を区分するもう1つの基準は、ロードセルによる出力です。アナログロードセルには、増幅とA/D変換のための外部指示計が必要ですが、デジタルロードセルまたは電子ロードセルには、より優れた精確さ、はるかに堅牢なデータ転送、およびロードセルの状態を監視してメンテナンスに役立つ可能性があるという利点を備えた「インテリジェンス」が組み込まれています。すべてのロードセルの価格は、必要な性能に応じて異なります。設計や価格にかかわらず、あらゆる種類のロードセルはメトラー・トレドで購入できます。

ロードセルで精確さと解像度 / 分解能は同じ意味で使用されることが非常に多いです。分解能表示される桁数ですが、桁数が多いほど精確さが向上するわけではありません。精確さでは、計量結果がどれほど真の値に近いかを示します(ロードセル精確さの計算とロードセルひょう量の計算)。商取引適合のロードセルはかりは、結果の解釈に入ることを排除するために解像度 / 分解能を制限します。したがって、精確さの最良のベンチマークは、商取引適合の承認です。ロードセルは通常、1/3,000dから1/10,000dまでの精確さを提供します(ロードセル仕様書にも記載されています)。磁力平衡を使用したロードセルは、1/200,000以上に達します。一定の温度と湿度を含む最適な条件下では、精確さは5〜10倍良くなる可能性があります。

しかし、ロードセルはかりの最終的なシステム精度を計算するのはかなり複雑です。温度、時間、解像度 / 分解能などの多くの影響を考慮する必要があります。ロードセルメーカーにアドバイスを求めることをお勧めします。計量コンポーネントセレクタは、このような計算を専門的な方法で提供します。

ロードセルの故障には複数の原因があります。最も一般的な故障の原因は、アナログロードセルシステム和算箱です。そのようなアナログロードセルシステムが故障した場合、トラブルシューティングには手間がかかることがあります。これは、すべてのロードセルケーブル、ロードセル、ロードセル和算箱を確認する必要があるからです。デジタルロードセルでは自己診断データが提供されるため、このような確認や、その他の多くの故障の原因が排除されます。データを処理することで、システムが稼働していることを確認できます。またロードセルが故障すると、反応しないロードセルに関する通知がシステムから届きます。

ロードセルは、あらゆる材料の重量を測定するために使用されます(例：50kgロードセル、10トンロードセル、50トンロードセル、100トンロードセル、またはその他の容量）。その計量範囲は、ロードセルのマイクログラムから高ひょう量ロードセルはかりのロードセル100トンまでに及びます。低荷重用ロードセルは、わずか数分の1グラムが重要な違いを生むような、製薬用途などに必要とされます。中型ロードセルは、一般的に材料の加工や取引に使用されます(5トンロードセルなど)。大ひょう量のロードセルは、保管用途に使用されます。

ロードセルに関しては、間違った保護等級のものを選択するといった問題が頻繁に発生することがあります。ロードセルは湿度に非常に敏感であり、定期的な洗浄に注意が必要です。IP等級は高いものの湿った熱には弱いです。高い湿度や急激な温度変化(低温環境、高温洗浄)に関しては、常にステンレス鋼密閉型ロードセルを選択することをお勧めします。したがって、ロードセル購入時にはさまざまなパラメータを考慮する必要があります。

ロードセルシステムでは、校正コストが過小評価されることが頻繁にあります。お客様の品質システムで、このような計量システムの定期的な校正が必要な場合は、メトラー・トレドに最も効率的な方法についてアドバイスをお求めください。メソッドに準拠したISO9001には、国際標準にトレーサブルな独立した校正機器が必要です。どのような状況においても、校正が変更されることはなく、ロードセルスケールは再校正を全く必要としないと仮定することができます。 より大きなタンクスケールを校正する効率的な方法は、RapidCal™です。

ロードセルの設置は、精確さに対する影響が過小評価されることが頻繁にあります。ロードセル信号は非常に低電圧で妨害されやすいため、どのような場合でもシールドケーブルを推奨します。銅は温度によって抵抗が変化するため、可能な限り短いケーブルを選択し、ケーブル抵抗が低いほど良いです。

多くの場合、ロードセルの統合には手間がかかり、エンジニアリングの知識が必要です。適切な計量モジュールの選定方法とロードセルの選定方法の詳細をご覧ください。  

ひずみゲージはロードセルの部品です。ロードセルは、荷重をひずみに変換する反力です。そのひずみはロードセルセンサによって取り込まれ、ロードセルはその抵抗を電気量に変えて測定し、計量結果として報告することができます。10トンのロードセルでも100トンのロードセルでも原理は同じです。

ロードセルは力を測定しますが、理想的な質量は測定できません。このためあらゆるロードセルで偶発的に発生した他の垂直方向の力が精確さに直接影響を与えることがあります。一般的には、容器内の配管力、デブリ回収などによる地面との接触、ローディングセルや小容量システムのケーブル接触、垂直振動などが挙げられます。お客様のシステムでこれらの問題を回避し、適切なロードセルを選ぶには、専門家にご相談ください。

ほとんどのロードセルは2〜3 mV/Vのアナログ出力を提供します。これらは受動デバイスであるため、励起のために外部電源が必要です。出力信号は、相対励起電圧と電流負荷に関連して変化します。したがって、電源によって引き起こされる影響を排除する非常に安定した励起源を持つことが重要です。2mV/Vのロードセルは、出力10Vで最大ひょう量で計量したときに、出力はわずか20mVです。最新の指示計(ロードセルリーダー)は、安定した電源と出力信号の正確な増幅を両立し、計量結果をデジタル情報に変換します。適切な信号により、ロードセルを正しく配線することが重要です。

ロードセルは受動デバイスであり、励起のために外部電源が必要です。その励起に関連して、電圧は電流負荷に基づいて変化し、誤差を引き起こす可能性があります。したがって、電源に起因する誤差を排除するために、非常に安定した励起源を持つことが重要です。最新の指示計は、安定した電源、小さな出力信号の精確な増幅、および結果のデジタル情報への変換を提供します。

油圧式ロードセルは、密閉された流体に負荷をかける際に生じる圧力変化の原理を用います。圧力変化は圧力変換器によって測定されます。油圧式ロードセルは非常に精確なものではなく、最近はそれほど一般的ではありません。電子回路がそれほど精確でなかった時代には油圧式の堅牢性に優位性がありましたが、それはすでに過去のことです。

一般的にロードセルは線形性が非常に高く、0.03%またはそれ以上に達します。現在のスケールは、主にゼロと最大値スパン点でのみ校正されており、その間の範囲が線形であることを意味します。

液体水平調整制御システムでは、タンクの脚数より少ない台数のロードセルを使用することが可能です。重要なのは、システムの重心が荷重によって水平方向に移動しないことです。このようなシステムの精度は理想的ではないかもしれません。このようなシステムはバルク材には使用しないでください。

アナログロードセルには、PT100、PT100などのパッシブ温度センサとは異なるmV/Vインターフェイスがあるため、特別な電子機器が必要です。

ロードセルは、ロードセルを使用する場所で校正する必要があります。オンサイト校正の主な理由は、場所によって重力が変化することです。場所Aで製造され場所Bで使用されるロードセルは、現場校正がないと誤差を生みます。現場での校正が重要なもう1つの理由は、あらゆる技術系の機器が受ける機器自体の摩耗の進行です。はかりが使用されているプロセスにおける正確さの重要性に応じて、1〜2年ごとにはかりを校正することをお勧めします。

ロードセルは、ロードセルを使用する場所で校正する必要があります。オンサイト校正の主な理由は、場所によって重力が変化することです。場所Aで製造され場所Bで使用されるロードセルは、現場校正がないと誤差を生みます。現場での校正が重要なもう1つの理由は、あらゆる技術系の機器が受ける機器自体の摩耗の進行です。はかりが使用されているプロセスにおける正確さの重要性に応じて、1〜2年ごとにはかりを校正することをお勧めします。

計量器用のロードセルは、高精度な測定を必要とするさまざまな業界で使用されています。計量器用ロードセルは、タンク、容器、ホッパー、コンベアなどの重量を精確に測定します。ロードセルテクノロジーは、さまざまな過酷な工業用途での要件に耐えられるよう設計されています。計量器のロードセルひょう量は大きく異なります。一部のロードセルは研究室用途に適していますが、他のロードセルは高ひょう量バッチや物流用途に適しています。 
 
計量器用ロードセルは、世界のさまざまな認証と標準を満たしていなければなりません。そのうちの1つ、シングルビームロードセルは、既存の構造物をはかりに変えられるロードセルです。ビームロードセルは、フロアスケール、ベルト計量器、計量システム、パレットスケール、重量チェック用はかりスケール、コンベアスケールで複数使用されています。小型キャニスター型/リングロードセルテクノロジーも、過酷な環境で同様の堅牢性を発揮します。これらは通常、タンクスケール、容器計量、サイロスケール、およびトラック計量で使用されます。