Strain Gage Amplifiers
DMS01 DMS03

- ストレインゲージアンプ -
はじめに

物体のわずかな動きを検出するストレインゲージは、その出力が mV以下、通常μVオーダと非常に小さくこのままでは使えません。この信号を数V程度の実用レベルまで増幅する必要があります。これにはノイズの少ない高品質アンプが必要で、この目的に開発されたのが”本器 DMS シリーズ”です。

  • DMSシリーズは、ほとんど一般市場で販売されているゲージに使うことが出来ます。
  • DMSシリーズは、350 Ωから5 kΩの抵抗のストレインゲージにご使用いただけます。
  • DMSシリーズは、ストレインゲージを使うために必要な機能バイアス回路も内蔵していています。
  • DMSシリーズにはDMS01とDMS03の2種類のモデルがあり、分解能はストレインゲージの分解能
    10-6まで、また周波数応答は 30kHzの能力を持っています。
  • DMSシリーズアンプはスタンドアオロンタイプで独立しており、このアンプをストレインゲージの近くに置くことにより、極力ノイズの混入を防ぐことができます。

DMSシリーズアンプは、ストレインゲージ付きピエゾアクチュエータの位置検出に最適なアンプです。


写真 -1
写真 -1 は、
ストレインゲージアンプ DMS 01 (右上の赤い箱) とピエゾアンプ SVR (左上の青い箱) 、及び ピエゾアクチュエータ
ストレインゲージとポジショニング

ストレインは、固体 (L) の相対的伸びの変形 (儉/L) で、そのような変形は機械的負荷力がかけられる事により、またピエゾアクチュエータの場合は駆動電圧の印加によるアクチュエータの伸張によって誘発されます。ストレインゲージは非常に感度の高い素子で、DMSシリーズアンプのような高性能アンプと共に使うことで10(-6)またはそれ以上の感度を得ることが出来ます。

一般的にピエゾアクチュエータは0.1%程度の伸びを示し、ストレインゲージを使うことで10(-3)以下まで測ることが出来ます。ピエゾアクチュエーターの分解能はnmオーダーまであります。

ストレインゲージの応答時間は非常に早く、マイクロ秒オーダまで応答します。この特徴をいかすには、十分に広いバンド幅をもつ DMS のようなアンプが必要です。


図 -2
図 -2 は、ストレインゲージ4素子使ってホイストーンブリッジ回路を組んだ図です。各辺にストレインゲージを使うことで感度の高い検出回路が実現することができます。

接続 :1 - 2 間に 5V 程度の供給電圧をかける
3 - 4 間出力信号 (μV 〜 mV)

他にハーフブリッジ、クォーターブリッジ回路等の構成があります。

概略仕様
  • DMSシリーズアンプはピエゾメカニック社で別に販売している“PosiCon”と互換性があり、ストレインゲージ回路の配線は同じです。
  • 入力コネクター
    コネクタ:4-ピンLEMO 0S.304
    - 高安定 5Vバイアス供給
    シグナル出力
  • 出力コネクター
    コネクタ:BNC
    - ピエゾアクチュエータの最大伸張が 0 〜 5V出力に対応
    - ストレインゲージ抵抗値 1KΩ
  • 出力コネクター
    表示
    - 3 1/2 LCD表示
調整機能
  • ゼロ調整

  • ピエゾアクチュエータの実際の長さは、予備負荷等の荷重、周囲温度等で変わります。したがってゼロ点は、アクチュエータを実負荷にセットし状態で補正する必要があります。

  • ゲイン調整
    ストレインゲージからの信号は、ゲージの特性 (k-ファクタ) とアクティブ素子の数 (4素子ブリッジ、ハーフブリッジ、2-クオーターブリッジ)の構成にに依存します。DMSアンプはゲージの感度に合わせアンプのゲインを調整することが出来、アクチュエータのフルストロークを出力 0〜5V 出力に合わせることが出来ます。

  • LCDの読み取り値の校正
    直流出力信号は、特定のピエゾアクチュエータの出力結果を安定した数値として0.1μm単位にて表示することが出来ます。この校正は容易に行うことが出来ます。

図 -3 DMS03 と DMS01
3CHアンプ DMS03
W x D x H (mm) 240 x 120 x 60, weight 550 g
1CHアンプ DMS01
W x D x H (mm) 120 x 120 x 60, weight 350 g

オプション
・LEMO コネクター 0S304
・4-芯ケーブルLEMO コネクター付き

商品に関するお問い合わせ、その他ご質問・御要望は → 株式会社キーストンインターナショナル
<Keystone Int'l, 3/3/2006>