力変換器とは

力変換器は、力、重量、および圧力を表す測定された力を、送信された出力信号に変換します。 これらの信号は、コンピューターに接続されたインジケーター、コントローラー、またはデータ収集システムに送信されます。 ほとんどの力変換器は、アプリケーションのニーズに応じて、アナログまたはデジタルの電子、空気圧、または油圧出力を備えています。 力変換器は、わずか1グラムの力（1オンスの1/28）を測定するピンの頭と同じくらい小さい場合もあれば、数百トン（1トンは2000ポンドまたは909キログラムに等しい）を測定するブリッジコラムと同じくらい大きい場合もあります。

初期の力変換器は油圧式でした。 シリンダー、ベローズ、またはダイヤフラムは、力をインジケーターゲージで読み取った圧力信号に変換しました。 油圧の利点は、同じラインの異なる場所にあるインジケーターゲージにより、複数の人が同時に情報を取得して使用できるようになったことです。 もう1つは、油圧システムは本質的に密閉されたシステムであり、一般的に頑丈で、信頼性が高く、水やその他の汚染物質を通さないことです。

その後、空気圧出力を備えた力変換器システムが使用されるようになり、汎用の3〜15 psi出力規則を使用して空気圧プロセス制御システムに簡単に統合できました。 油圧システムの多くのユーザーは、すでに設置されている油圧力変換器から油圧チューブに空気圧トランスミッターを取り付けただけです。 製紙業界の圧延機の巻線張力ブレーキを直接制御するために、空気圧変換器も広く使用されていました。

1950年代以降、力の測定方法が変化して以来、ひずみゲージセンサーの技術が進歩しました。 検知素子は、電気抵抗と、通常の静止位置からの導電性フィラメントワイヤ、フォイル、または薄膜の伸び、ねじれ、またはその他の物理的歪みとの関係に基づいていました。 これらの導体を梁、ピン、シャフト、またはプレートに接着すると、ロードセルと呼ばれる非常に正確で再現性のある頑丈な力変換器システムを実装できます。 それらは、産業や商業から輸送、医療、科学研究、パーソナルエレクトロニクスに至るまで、人間企業のあらゆる分野に適用されます。 それらは、ビン、体重計、血圧などの医学的測定に使用されます。

ひずみゲージセンサーまたはロードセルに基づく力変換器システムは、一般に製造が安価です。 これらには、センサーおよび平衡ブリッジ回路の電圧励起、増幅器セクション、スケーリング、および出力用の調整電子回路が含まれます。 アナログ出力は、科学、医療、および防衛アプリケーションを支配する直流（DC）電圧から、産業用制御システム用の4〜20ミリアンペアの標準DC電流出力までさまざまです。 コンピュータとマルチプレクサに直接接続された力変換器には、RS-232シリアルインターフェイス、ユニバーサルシリアルバス（USB）接続、およびModbus®などの産業用データハイウェイを組み込むことができます。 ダイエットキッチンのフードスケールやキーリングのデジタルタイヤ圧力計には、どちらもシンプルな液晶ディスプレイ（LCD）を備えた小型の力変換器が組み込まれています。