負荷、圧力、およびトルクの測定にNI-DAQデバイスを使用する

更新しました Nov 16, 2023

環境

ハードウェア

  • C Series Strain/Bridge Input Device

ソフトウェア

  • LabVIEW

ドライバ

  • NI-DAQmx

オペレーティング・システム

  • Windows

この記事では、ブリッジベースのロードセルから測定を行う方法、ひずみゲージ測定用にNIデータ収集デバイスを配線および構成するためのステップバイステップの手順について説明します。この原理は、ブリッジベースの圧力センサとブリッジベースのトルクセンサにも適用されます。手順は、NI 9237 4チャネル同時ブリッジモジュールを備えたNI CompactDAQシステムを使用し、NI Measurement and Automation Explorer（MAX）でグローバル仮想ブリッジチャネルを設定し、信号測定をテストしてから、アプリケーション作成を開始するためのLabVIEWサンプルプログラムの見つけ方について説明します。

この記事では、ロードセル、圧力、およびトルクトランスデューサの動作原理に関する基本的な知識を前提としています。 「ブリッジベースセンサで負荷とトルクを計測」を確認して負荷とトルクの測定の基本を理解し、さまざまなセンサ仕様がロードセルまたはトルクセンサを用いたアプリケーションのパフォーマンスにどのように影響するかを理解し、さらに「圧力計測の概要」を確認し、基本的な圧力の概念と、どのようにさまざまな圧力センサが動作するかを理解してください。

  1. DAQデバイスが接続され、 互換性のあるN-DAQmxドライバがインストールされ、NI MAXでデバイスを表示されているか、またはMAXで使用可能なシミュレートされたNI-DAQmxデバイスを作成したことを確認します。
  2. DAQデバイスのピン配列を見つける
    1. NI Measurement ＆ Automation Explorer（MAX）を起動します。
    2. 左側のパネルで、 [マイシステム] >> [デバイスとインターフェイス]を展開します。
    3. デバイス名を右クリックして、[デバイスのピン配置]を選択します。これにより、 NI-DAQmxデバイス端子のヘルプウィンドウが起動します。
Fig1.png
図1.デバイス端子のヘルプ
  1. DAQデバイスのピン配列の位置がわかれば、NIMAXでブリッジ測定を構成できます。 [マイシステム]で、[データ設定]を右クリックし、[新規作成]をクリックします。これにより、 新規作成 ..ウィンドウが起動します。
  2. NI-DAQmxグローバル仮想チャネルを選択し、[次へ]をクリックします。
  3. [信号を集録]» [アナログ入力]»[フォース]»[フォース（ブリッジ）]を選択します。
新規グローバルチャンネル.png
図2.NI-DAQmx仮想チャネルの作成
  1. センサーに接続する物理チャネルを選択します。物理チャネルは、アナログ信号またはデジタル信号を測定または生成できる端子またはピンです。差動入力チャネルの場合のように、単一の物理チャネルに複数の端子またはピンを含めることができます。
新規グローバルチャンネル2.png
図3.センサーに接続されたチャネルの選択
  1. [次へ]をクリックして、グローバル仮想チャネルの一意の名前を入力するか（推奨）、デフォルトのままにします。
  2. [終了]をクリックすると、完成したグローバル仮想チャネル画面が表示されます。
チャンネルセットアップ.png
図4.MAXでのフォースチャネルの設定
  1. [メイン（設定）]タブで、センサーから読み取ると予想される最小（最小）値と最大（最大）値を入力し、ブリッジタイプを構成します
  2. [スケールの構成...]をクリックして、物理値を電圧値にマップするスケールを構成します。 2点線形、表、多項式の3つのオプションがあります。これらのスケールの情報は、センサーのデータシートに記載されています。励起とブリッジ抵抗も検証する必要があります。
  3. グローバル仮想チャネルの構成が完了したら、MAXの[接続ダイアグラム]タブに移動します。接続ダイアグラムは、選択した物理チャネルに応じて、DAQデバイスのどのピンを配線する必要があるかを示しています。この例では、フルブリッジタイプI構成は、NI 9237 CシリーズモジュールのAI +、AI-、EX +、およびEX-に対応するピン2、3、6、および7を使用します。接続が正しいことを確認します。
接続ダイアグラム.jpg.png
図5.センサー接続ダイアグラム
  1. [ NI-DAQmxグローバルチャネル]タブに戻ります。ページ上部の[実行]ボタンをクリックして、測定値をプレビューできるようになりました。画面の上部に測定値が表示されます。 [表示タイプ]ドロップダウンをクリックして、信号の表示を選択できます。使用できるオプションは、表形式、チャート、またはグラフです。
注：シミュレートされたデバイスを使用している場合、シミュレートされた信号データとしてノイズが発生します。
測定を実行.png
図6.MAXでのフォース測定のプレビュー
  1. テストが終了したら、ページ上部の[保存]オプションをクリックして、NI-DAQmxグローバル仮想チャネルをNI MAXに保存し、後で参照できるようにします。
  2. 測定デバイスを構成し、センサーを接続し、信号をテストしたので、LabVIEWを使用して測定を行う準備が整いました。
    1. LabVIEWを起動します
    2. [ヘルプ] >> [サンプルを検索...]に移動して、[NIサンプルファインダ]ウィンドウを開きます。
    3. [参照]タブにいることを確認し、[ハードウェア入力と出力] >> DAQmx >> [アナログ入力]に移動します
    4. ブリッジ関連のサンプルをダブルクリックして、サンプルを開きます。必ず[別名で保存]として、新しく保存したコピーを使用して編集してください。
サンプルを検索.png
図7.ブリッジベースのセンサーを測定するためのNIサンプルファインダ
 

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