001. 必要とする分解能が表示できるかどうか

定格容量に対し一目の値が小さい場合はその一目に対してのロードセルの出力電圧が表示器の入力感度の適合範囲内にあるかどうか検討します。

ここに斜面はかりがあります。

図 6.1

なかみを見てみましょう。

図 6.2

計量皿に加えた力をロードセルが電気的信号に変換し表示器に信号を出しています。
ロードセルの仕様は次のようです。

定格出力が 1mV/V 、印加電圧を 10V かけた時最大出力は 10mV になります。
これは6kgの荷重を掛けた時の出力電圧値になります。

このロードセルを使い 6000g のものを計って 1g まで表示するとします。 1gは最小表示といいます。

ここで 1g に対して何 mV が出力されるかを計算してみます。
荷重が 6Kg の時 10mV なので

になります。
表示器は入力感度が1.6μVより小さい物を使います。
表示器の入力感度が1.8μVだとしたら1g表示はできません。

002. ロードセルの強度による選定

台はかり

LC4001～LC4212(シングルポイント型ロードセル)を使用して台はかりを作る場合、ひょう量は定格容量と等しくてかまいません。
つまりひょう量 100g のはかりを作る場合、定格容量が 100g のロードセルを使用ということになります。

ただしこの場合風袋(ふうたい)荷重はロードセルの最大許容風袋荷重以下にする必要があります。
もし風袋が非常に大きな場合は、定格容量＋最大許容風袋荷重を定格容量として取り扱います。

工業用ホッパスケール等

はかり用ロードセル以外のロードセルの定格容量は次の方法で選定できます。
ただし、過負荷、横荷重が加える恐れのある場合は定格容量を大きくする必要があります。

L ： 定格容量
N ： ロードセルの使用個数
W1 ： 計測正味重量
W2 ： ホッパーの重量（容器の重量）
ｆ1 ： 動係数（通常 1.3）
ｆ2 ： 偏心係数（通常 1.2）
ｆ3 ： アンバランス係数 （ロードセル3本 の時 1.0、ロードセル4本 の時 1.2）

たとえば、正味重量 8t、ホッパー重量 3t、ロードセル4個使いの場合

結果、5ｔ のロードセルを 4本使用が望ましいということになります。

003. 測定精度

次に測定精度を満足できる仕様であるかチェックします。
測定精度に影響する要素は直線性、ヒステリシス、再現性、ゼロ及びスパン温度影響です、最近は、直線性、ヒステリシス、再現性をまとめて総合誤差で表ことが多くなっています。

必要な精度をεとすると下記の計算式で求めることができます。

【1】カタログに総合誤差と記載されている場合

ε ： ロードセルの測定精度（％）
ε_C ： 総合誤差（％）
ε_Z ： 零点の温度影響（％）
ε_S ： 出力の温度影響（％）
L ： 使用するロードセルの定格容量
N ： 使用するロードセルの数
W₁ ： 計測する最大の荷重
t ： ロードセルの温度の変化幅（℃）

【2】カタログに直線性、ヒステリシス、再現性を個別に記載されている場合

ε： ロードセルの測定精度（％）
ε_L ： 直線性誤差（％）
ε_H ： ヒステリシス誤差（％）
ε_R ： 繰返し性誤差（％）
ε_Z ： 零点の温度影響（％/ ℃）
ε_S ： 出力の温度影響（％/ ℃）
L ： 使用するロードセルの定格容量
N ： 使用するロードセルの数
W₁ ： 計測する最大の荷重
t ： ロードセルの温度の変化幅（℃）

この式で実際に問題とならないものは削除します。
たとえば、温度変化があってもゼロ点の変化はゼロキーを押すことにより誤差となりません。その場合 の項を削除します。
また、用途によっては分解能を高くしたいが温度変化考慮しなくてもいいなどのこともあり、使用法を考えて柔軟な決定を行います。

実際計算式を使い測定精度を計算してみます。
LC4102-K010を使用し、10kgのはかりを作るとします。

温度範囲が 20±10℃ として計算します。零点および出力の温度影響の数値は10℃の時の値になっていますので1℃のときの数値に直します。温度の変化幅は±10℃ですので 20 となります。また、零点は測定時にゼロキーを押すものとすれば零点の温度影響は考慮しない計算になります。

では実際に数値を当てはめていきます。

ε_C ： 総合誤差（％）・・・・・・0.015
ε_Z ： 零点の温度影響（％/ ℃）・・・0.004(カタログでは10℃で記載されているので1℃の値にします)
ε_S ： 出力の温度影響（％/ ℃）・・・0.0014(これも1℃の値にします)
L ： ロードセルの定格容量・・・・・・10kg
N ： ロードセルの数・・・・・・1
W₁ ： 計測する最大の荷重・・・・・・10kg
t ： ロードセルの温度の変化幅（℃）・・・零点の温度影響はゼロキーを押すので0、出力の温度影響は±10℃なので温度差は20

004. 環境

ロードセルを水蒸気、腐食性ガスなどの環境条件で使用するときは、耐食性のロードセルを使用します。 耐食性、耐環境性が高いロードセルは一般的に密閉型といわれるものです。その中でもステンレス製のロードセルはより高い耐性があります。

爆発性危険物雰囲気なかで使用する場合は、本質安全防爆、耐圧安全防爆などの認定を受けたロードセルを使用する必要性があります。