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※ ChatGPTを利用し、要約された質問です(原文:ひずみゲージで生じた電圧をブリッジ回路で計測した…)

ひずみゲージの電圧をブリッジ回路で計測したい

2023/09/06 13:34

このQ&Aのポイント
  • 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。
※ 以下は、質問の原文です

ひずみゲージで生じた電圧をブリッジ回路で計測した…

2007/11/28 19:18

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

質問者が選んだベストアンサー

ベストアンサー
2007/11/28 20:07
回答No.2

>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。

お礼

2007/11/29 16:29

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。

質問者

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その他の回答 (3件中 1~3件目)

2007/11/29 10:57
回答No.3

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

2007/11/29 16:24

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。

質問者
2007/11/28 20:07
回答No.1

>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。

お礼をおくりました

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