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ジオテクサービス株式会社

ジオテクサービスのひずみゲージアンプSTA-12Lのよくある質問の回答です。FAQコーナーではお客様のご質問をお待ちしております。

2018-08-17

歪みゲージアンプSTA-12Lの質問コーナーです

ひずみゲージアンプSTA-12L

ひずみアンプ STA-12L 1,2ゲージ120Ω用の簡易アンプ

歪ゲージを電圧ロガーに接続する簡易増幅アンプです。1ゲージ又は2ゲージ120Ω専用で、ブリッジ電圧を400倍に増幅し0.5〜5Vの直流電圧に変換します。

DC12V駆動の屋外使用の静ひずみアンプで,中心電圧が2.5Vで、-4000μ=0.5V、+5000μ=5Vに変換されます。分解能は「2μStrain=1mV」で、歪の換算も容易です。


よくある質問


回答

Q01.この歪みアンプSTA-12Lは、動歪みアンプとして使えますか?

このSTA-12L型アンプは、動歪み増幅器としては使えません。

計測時のAC電源の50Hzや60Hzノイズや、携帯や無線機、インバータの高周波ノイズを避け、安定した信号が得られるように、10Hz以上の高周波をカットするローパスフィルターが入っております。基本的には1秒以下のゆっくりした現象を測定する、静ひずみアンプとしてご利用ください。


Q02.この変換器は絶縁型ですか?。複数台使用したときの干渉はありますか?

1.このひずみアンプは、非絶縁型で、グランドラインは内部で繋がっています。

そのため、以下のようなケースでは測定値が不安定になる場合もあります。

  • ひずみゲージやケーブルの絶縁低下が進み、リーク電流がある場合。
  • 鉄道線路や電力施設、放送用アンテナの近くで、迷走電流がある場合。
  • センサケーブルと動力線などが同居して、商用電源ノイズが入りやすい場合。
  • 2台以上のひずみアンプが、同一の電源線や信号線で接続されている場合。

下の図は、鋼材の2箇所に歪ゲージを貼り付けた際に、鋼材に流れるノイズ電流が、電源やロガーの共通のグランド(マイナス)線を通して、歪ゲージの信号線に流れる例です。

ノイズ電圧自体は微小な信号ですが、歪アンプ側で200〜1600倍に増幅されるため、大きな計測誤差になります。


2台のひずみゲージアンプにノイズが回り込む例 図を拡大する 2台の非絶縁型のひずみゲージアンプにノイズが回り込む例

2.ノイズ対策方法として、ノイズ自体を減らすために、商用電源線を遠ざける、鋼材を接地(アース)する、ひずみの信号線をシールドスする、ゲージを絶縁する、などの「入口対策」があります。

もう一方で、ノイズがひずみアンプを通過して、外に流れないように、個々のアンプの電源を、独立した絶縁電源に変える「出口対策」も有効です。最初から絶縁型のひずみアンプを選択するという方法もありますが、非絶縁型ひずみアンプのノイズ対策としては、以下のものがあります

  • アンプ1台ごとに絶縁された電源を設ける。
  • 計測器に、入力が独立した差動入力型や絶縁入力型の装置を用いる。
  • アンプのE端子(アースライン)からノイズが回り込む場合、アースラインを外してみる。

一般的には電源の絶縁が一番効果があります。

電源の分離には、AC側で分離する方法と、DC側で絶縁電源を用いる方法があります。

  電源の絶縁方法
項目 AC側で絶縁 DC側で絶縁
区分 AC側で分離
アンプ別にAC/DCコンバータを使用
DC側で分離
アンプ別にDC/DCコンバータを使用
模式図 AC側で絶縁型AC/DCコンバータを使用しDC12V電源を絶縁 DC側で絶縁型DC/DCコンバータを使用しDC12V電源を絶縁
電源区分 ACアダプター AC/DCコンバータ 基板用絶縁型
DC/DCコンバータ
制御盤用絶縁型
DC/DCコンバータ
電源イメージ ACアダプターでAC側でDC12V電源を絶縁 AC/DCコンバータでAC側でDC12V電源を絶縁 基板用の絶縁型DC/DCコンバーターでDC12V電源を絶縁 制御盤用の絶縁型DC/DCコンバータでDC12V電源を絶縁
電源装置例 秋月 GF12-US1210
100-240V/12V×1A
OMRON S8VS-01512
100-240V/12V×1.2A
秋月 MCWI03-12S12
4.5-18V/12V×0.25A
OMRON S82S-7312
12-24V/12V×0.25A
本体一般価格
(税・送料別)
\1,000 \6,100 \1,500 \4,700

3.このアンプはブリッジ印加電圧には直流を使用しているので、上記のようなノイズの回り込みの問題がなければ、複数台のアンプが同居しても歪ゲージ間の相互干渉はありません。

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Q03.STA-12Gは120Ωゲージ専用と書いてありますが、350Ωゲージは接続できますか?

当増幅器は、内部に120オーム×1個と300〜400Ω×2個の補助抵抗が入り、全体で4ゲージのフルブリッジを構成しています。このため、

1ゲージ法の場合は、ブリッジ内で350Ωと120Ωが混在するため測定ができません。

2ゲージ法に限れば、当アンプは定電圧印加方式なので、外部350Ωの2ゲージと、アンプ内部の350Ω2ゲージの電圧がバランスし、ひずみに比例した出力が出ます。

ただし、このセンサは120Ωゲージの接続を想定し出荷時校正を行っていますので、若干ゼロ点やスパンのずれが生ずる可能性もあります。

120Ω専用ひずみゲージアンプに350Ωを接続した場合の出力例 図を拡大する 120Ω専用ひずみゲージアンプに350Ωを接続した場合の出力

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Q04.増幅率や、ゼロ点、スパンの調整は可能ですか?

このアンプは機能限定で、増幅率やゼロ・スパンは出荷時固定で変更できません

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Q06.適合ゲージが、1ゲージ3線式、2ゲージ3線式ですが、2線式120Ωゲージは使えますか?

2線式120Ωゲージを2個組み合わせ、真ん中の線を1本にまとめれば、「2ゲージ3線式」となります。この場合、まとめた1本の線の抵抗は測定に影響しませんので、どのような線でもOKです。

同様に、2線式120Ωゲージを「1ゲージ3線式」に変更するには、B側に線を1本追加してください。1ゲージの場合、線の電気抵抗が測定に影響するのは、A側とB’側の電線で、B端子側は影響しませんので、追加する電線はB端子側に接続してください。

2線式120Ωゲージの接続例 図を拡大する STA-12Lに2線式120Ωゲージを接続する方法

Q07.このアンプは1ゲージ4線式には対応していますか?

1ゲージ4線式ひずみ測定法は測定原理が異なります。1ゲージ4線式の計測には使えません。


Q08.データロガーの入力電圧が0〜3Vの場合接続できますか?

このアンプの出力電圧は0.5(-4000με)〜2.5V(0με)〜最大7V(9000με)の範囲があります。

  • 出力電圧がAD変換器の入力範囲に収まれば、そのまま接続できます。(注意:ADコンバータの過電圧入力保護は必要)
  • 歪がプラス側に増加する場合、ゲージを逆接続し、出力を0.5〜2.5V=-4000〜0μεに収める方法もあります。
  • 簡易的にアンプ出力に減衰抵抗(アッテネータ)を入れ、電圧を半分に減らす方法もあります。
    例:50KΩの抵抗を2個直列にし、中間点の電圧を計測すれば1/2の0.25〜2.5Vに収まります。
  •   
  • 参考:姉妹品で、出力電圧範囲の調整が可能な歪みアンプSTA-12Gもあります。

注意:この歪みアンプは、9〜12Vの電源で動作します。ロガー本体の電源が5Vなどの場合は、別にセンサ用の12V電源を用意する必要があります。


Q09.電源電圧は安定していなければなりませんか?

ひずみアンプの電源電圧は9〜16Vの範囲であれば、変動しても問題はありません。

もともと、車載用の12Vバッテリやソーラ電源の使用を想定し、内部で7Vに安定化させて使用していますので、不安定な電源でもOKです。

なお、20V以上の電源(例:24V)が入力された、故障の可能性が大きくなります。

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Q10.このアンプの電源は最低何ボルトで動作しますか?5V電源で使えますか?

規定の電源電圧は9V以上ですが7V程度でも動作します。

マイコン測定回路に組み込む場合などは、最低5Vでも一応動作しますが、出力電圧の上限が「電源電圧-2V」付近で頭打ちになるため、5Vで動作させると出力は3V付近が上限になります。

もし-4000μ〜+1000μ=出力0.5〜3V範囲の計測であれば5V電源でも計測可能です。どうしてもプラス側の歪を計る場合は、Q08:ゲージの極性を反転などの方法もあります。

但し、電源電圧が5V以下だとブリッジの印加電圧が規定の2.5Vを確保でず、正常動作しません。

  注意:上記はあくまで、参考データで、低電圧の動作・精度保証はできません。

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Q11.ひずみが定格出力を超えた場合アンプはどうなりますか?またゲージが破損した場合は?

この、ひずみアンプの出力電圧は、最大+7V付近まで追随し、そこで頭打ちになります。ひずみゲージや延長ケーブルが断線した場合、出力電圧は0V付近や6V以上で不安に動きます。

また、ひずみゲージのA-C端子間がショートした場合、ゲージには最大40mA程度の電流が流れますが、アンプ自体が壊れることはありません。


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Q12.電源を接続するとき+12VとGNDにプラスとマイナを逆に接続すると壊れますか?

電源のプラスとマイナスを間違えて、単純に逆に接続しても壊れません。+−の逆接続は、計測現場でしばしば起きるので、あらかじめ保護回路が内蔵されています。

但し、より複雑な配線で、接続間違いをすると、内部回路がショートして焼き切れる場合があります。

 損傷例:「電源GND端子に電源+を接続」して、「歪C端子に電源の−を接続」すると、基盤のグランドパターンが焼き切れる場合があります!


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Q13.出力電圧のOUTとGNDをショート(短絡)させても壊れませんか?

アンプの出力側のOUTとGNDを短絡させると、最大25〜30mAの電流が流れますが、壊れることはありません。


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Q14.2ゲージ(例:共和電業120Ω)を接続し2μStrain=1mVの出力が出るのでしょうか?

このアンプは400倍固定で,2μStrain当たり1mVの電圧が出ます。計測した電圧mVをひずみに変換するには、初期値(2500mV前後)を引いた値に2を掛けます。


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Q15.1ゲージで使用した場合も、2μStrain=1mVの出力が出るのでしょうか?

1ゲージ、2ゲージとも、増幅率は同じで、2μStrain=1mVの出力です。


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Q16.ゲージとアンプの接続はハンダ付が必須ですか?ネジ端子での接続は可能ですか?

1ゲージと2ゲージの3線式計測では、ゲージのリード線とアンプの端子の接続抵抗が温度などで変わると、計測値がドリフトします。そのため、接触抵抗がより少ない半田付けを奨励しております

センサを交換して計測する場合は、ひずみアンプの基盤端子に、一旦リード線をハンダ付けし、その先に端子台やNDISコネクタを付けて置けば、センサ交換も可能です。


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Q17.計測器との接続ケーブルを自作したいのですが、コネクタの型式を教えてください?

アンプ本体と計測用ケーブルは日本圧着端子製造のXH型プリント基盤用コネクタで接続しています。

専用ケーブルを作られる場合は、XHP-4ハウジング(4極)をご利用ください。ピンの配置は、

 1: 電源GND-黒

 2: 電源+12V-赤

 3: 信号GND-緑

 4: 信号出力-白

ひずみゲージアンプSTA-12Lのコネクタのピン配置 コネクタのピンアサイン

となっています。なお、標準添付品の線の長さは約60cmですが、落雷(誘導雷)等の危険が無ければ、数m〜300m程度の延長は可能です。

経験的には、線の長さが数10mを超えたあたりから、ノイズ対策や避雷対策が必要になるケースが増えてきます。


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Q18.このアンプは1個でも購入できますか? 代理店はありますか? 納期は?

1個単位でも販売しております。但し、4個以下の場合は送料をいただいております。

購入方法については、弊社は特に指定代理店は無く、直売が可能です。

基本的には、メールやFAXで注文書(お客様書式やメール本文も可)をお送りください。製品と納品書・請求書をお送りしますので、お客様の請求書締日から1月以内に代金を銀行振り込みををお願いします。

また、お客様のご希望の販売店をご利用いただく場合は、代理店経由の販売にも対応いたします。販売店様に直接、価格や納期をご確認いただければ、販売店側と弊社の間で、売買手続きを進めます。

納期に関しては、常時10台程度の在庫を確保し、即納に勤めておりますが、多数の注文が入った場合に一時的に在庫切れが発生し、次のロット製作に最長2ヶ月要する場合もあります。お急ぎの場合は、事前に電話やメール等で在庫を確認してください。


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Q99.FAQは随時追加します

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