簡易歪みゲージアンプ STA-12L 説明書 （ゲージ直結の超小型 120Ω×１，２ゲージ用アンプ）■概 要

ジオテクサービス株式会社 2012/10/24

歪ゲージを電圧ロガーに接続するローコストの信号増幅アンプです。1 ゲージ,２ゲージ専用で、増幅倍率は 400倍固定です。ひずみを「2μStrain＝1ｍV」の割合で、-4000～＋5000μの歪みを 5V の直流電圧に変換します。

外観（ｹﾞｰｼﾞをを左の端子にハンダ付け）

外形図 （ｹﾞｰｼﾞのﾊﾝﾀﾞ接続後に付属出力ケーブルのコネクタを差し込む）■特 徴
１．超小型の簡易変換器
小型手のひらサイズの小型変換器です。電源は DC11～15V で、消費電流も 25ｍA（120Ωゲージ使用時）と少ないので、野外のソーラやバッテリによる計測や、制御盤への組み込み用途、多点計測に使えます。
２．歪みゲージのリード線を半田付けゲージの近傍に設置しリード線を直接ハンダ付けすることで、測定誤差要因となる、リード線の抵抗や、端子の接触抵抗を排除し、0～5V に増幅された信号を、遠方まで正確に伝送することができます。
３．土木・建築現場に最適汎用の静ひずみアンプです。簡易アンプですが、温度ドリフトやノイズも少ないので実用的な計測に使えます。出力がプラス側なので、0～5V 入力の電圧型ロガーにも直結でき、「2μStrain=1ｍV」で換算も容易です。
■主な仕様
項

入力結線図：A‑B 間ひずみ増加＝出力電圧＋増。B‑C 間ひずみ増加＝出力電圧－減

目

仕様

適合センサ

1 ゲージ（120Ω３線式） 又は２ゲージ（120Ω）

1ゲージ接続A

センサ入力範囲-2.0～+2.5mV/V （限界 約-2.25～+4.5mV/V）

120 歪み（抵抗値）増で出力増
Ω

ブリッジ電圧2.5V(定電圧駆動)×標準 20ｍA

増幅率（ゲイン）400 倍固定（出力は 2μStrain=1ｍV になります）

出力電圧範囲-4000με= 500mV（下限は約-4500με=250mV）
0με=2500mV

B
B'2ゲージ接続
A
120 歪み（抵抗値）増で出力増
ΩB
120 歪み（抵抗値）増Ωで出力減C※15000με=5000mV（上限は約 9000με=7000mV）

付属ｹｰﾌﾞﾙをゼロ・スパン調整

無し（GAIN 誤差±1％程度）

コネクタ接続

非直線性

0.5％／F.S.以内(L＝700mm)

温度変化の影響±0.05%F.S.／℃以内

応答速度10Hz 以下（静歪みアンプとしてご利用ください）

出力信号

電源電圧

DC11～15V（12V 電源に対応）

割り当て

消費電流

約 25mA(120Ωゲージ接続、出力無負荷時)

動作温度範囲-10～50℃。湿度 20～80%RH（結露の無い事）

寸法・重量

65×18×9ｍｍ 約 10g （ﾘｰﾄﾞ線 70cm 含まず）

※１：出力電圧が 0.5V～5V の範囲を越えるｽｹｰﾙｵｰﾊﾞ状態での精度は保証できません。

■互換性

当社の製品、LCA-124、STA-12G とは、増幅倍率や出力の正負が異なりますのでご注意ください。

1５．接続方法
歪み量とアンプの出力電圧の関係

ひずみゲージアンプSTA-12Lの結線方法［１ゲージ：120Ω3線式］【等価回路】 歪み量増大（＋）→出力電圧増加（＋）
A
EXC+ ブリッジ印加電圧＋IN+

D

OUT+OUTIN-

B

SIG- ブリッジ出力信号－
EXC- ブリッジ印加電圧－

B'

SIG+ ブリッジ出力信号＋

C

E

シールド

A

IN+＋B
C

120Ω

OUTIN-

B

SIG- ブリッジ出力信号－
EXC- ブリッジ印加電圧－

B'

SIG+ ブリッジ出力信号＋CE

シールド＋120Ω

B
C

V

D

IN-

E

EXC-

STA-12L

アンプ

アンプ出力 電圧→ひずみ
ブリッジ電圧No. 測定範囲ε倍率Ｍ 電圧Ｖ（ｍＶ）（μＳｔａｒｉｎ） Ｅ（ｍＶ）

＋

換算係数Ｂ

測定器
0～5000ｍV＋
5 0 0 0 mV

歪み（抵抗値）増で出力増

400
400

250

2.00

1000

0.625
1.25

500

2.00

2.50
5.00

400

1000

2.00

42000
4000

400

2000565000
100006.25
12.50

400400

2500
5000

2.00
2.00

1500

23＋

⊿ｅ：歪みゲージのブリッジ出力電圧（mV） 歪み増でプラス側の場合
Ｅ ： 歪みアップのゲージ印加電圧（ｍＶ）
本機は2500ｍＶＫ ：ゲージ率（Gage Factor） 歪みゲージのカタログに記載,一定の歪みに対するゲージの電気抵抗Ｒ（Ω）の変化の割合を示す。 Ｋ＝（⊿Ｒ／Ｒ）／ε
一般的なゲージでは、Ｋ≒２ 程度の値である。
ε ： ひずみ ε＝⊿Ｌ／Ｌ＝（⊿Ｒ／Ｒ）／Ｋ (単位 μStrain)②歪みアンプの出力電圧Ｖ（ｍＶ）＝ブリッジ電圧⊿ｅ×アンプ倍率Ｍ③アンプ出力電圧Ｖ（ｍＶ）を元の「ひずみ値」に換算する係数
ひずみ値ε＝（アンプﾟ出力電圧Ｖ － 初期電圧）×換算係数Ｂ

ひずみゲージアンプSTA-12L外形図
基板パターン

裏面
B’

熱収縮チューブ

裏面B

2.00

計測ソフトの校正係数設定①歪みとブリッジ電圧の関係⊿ｅ＝ （Ｅ／４） × Ｋ × ε電源
DC10～15V

B'端子は裏面にある

STA-12Lの内部120Ω抵抗ブリッジ回路
ナイロンコネクタ4PEXC+A
B
B'C

181C

歪み（抵抗値）増で出力増

OUT-A
B
C

歪み増加で出力電圧プラス側

注意：上記のゲージﾞの線の色は参考例です。
ケーブルの線の色は、ひずみゲージメーカごとに異なりますので仕様書で確認してください。

2ゲージ接続
A
120
Ω

SIG+

倍率は400倍で固定

A

120
Ω

EXC+

測定器
0～5000ｍV＋
5 0 0 0 mV

電源
DC10～15V120Ω＋歪み量減少（－）→出力電圧増加（＋）

1ゲージ接続A

STA-12L［2ゲージ： 120Ω３線式］
IN+

A

A
B
B'

BとB'端子は裏面にあるE

EXC+ ブリッジ印加電圧＋IN+

SIG－＋

D

A

OUT+

OUT-V

【等価回路】 歪み量増大（＋）→出力電圧増加（＋）

D

EXC+

１．増幅率（ゲイン）は400倍固定で、出力は 2μStrain=1ｍVになります。
２．出力電圧範囲-4000με= 500mV （下限は約-4500με=250mV）
0με= 2500mV+5000με= 5000mV （上限は約9000με=7000mV）

120Ω SIG- 2.5V定電圧回路
D120Ω

SIG＋増幅回路

EXC120Ω

B

B120
Ω

65

9B'

B
B'

付属ケーブル歪み（抵抗値）増で出力減

C

コネクタ信号割
当
4：信号出力（白：White）
3：信号GND（緑：Green）
2：電源＋12（赤：Red）
1：電源GND（黒：Blaｃk）

700mm

STA-12Lのグランドラインの内部接続
A
B

4：信号出力（白：White）

B'
C

2：電源＋12（赤：Red）

3：信号GND（緑：Green）

1：電源GND（黒：Blaｃk）※入出力は絶縁されていません。

６．ひずみ変換器の結線例
ひずみゲージとデータロガーの結線例を示します。

ひずみゲージと計測機器の接続例
GTR-01A カードロガー［１ゲージ：120Ω3線式］

06/09/19
12.538ｍ

力赤 電源

ゲージ A-B間

緑 警報

12：30
1.5mm/h［電圧データロガーの例］

ゲージ
A-B

この間はできるだけ短くIN+

EXC+OUT-120Ω

SIG－

回収設定

伸び＝ひずみ増大＝電気抵抗大

モード設定

センサ
RS-485
警報
V+ S+ S- GND ＋ - ＧＮＤ 出力

１２V電源
＋ －

端子にしっかりとハンダ付け（接触抵抗が誤差になる）

A
B
B'

STA-12L

端子の表記例
電源＋： V+ P+ 12V＋ OUT
電源－： V- P- 12V- GND＋信号

信号＋： S+ IN+ AI＋ ＋信号－： S- IN－ AI- Gなど表記が異なるので注意＋電源

BとB'端子は裏面にある［距離が近い場合は直結］［2ゲージ： 120Ω３線式］
伸び＝ひずみ増大＝電気抵抗大ゲージA-B間

ゲージ
B-C間［距離が遠い場合の配線延長例]

ゲージ
A-B間

測定器側
センサ

（30～300ｍ）
V+

縮み＝ひずみ減少＝電気抵抗小

この間はできるだけ短く

IN+

EXC+
SIG+

120Ω
OUT120ΩIN-

EXC-端子にしっかりとハンダ付け（接触抵抗が誤差になる）

A
B
C

STA-12L

B'端子は裏面にある落雷の危険がある場合は、避雷器を設置
避雷器

＋信号

－＋信号
信号

＋
電源
GND

電源
シールド

配線の距離が長い場合、ひずみゲージアンプの「電源GND」は雷の進入経路になるので、避雷器のアースには接続しないでください。

120Ω3 線式のひずみゲージ例

S- GND

避雷器

電源

GND

ツイストペアー線（例：ＦＣＰＥＶ0.65mm×2）

A
写真 1

S+

写真 2

C 面（表）BB

面（裏）

ゲージのハンダ付け接続用の電極面

７．ひずみゲージアンプの製品体系と互換性
当社の販売している歪みゲージアンプは、下記のような製品があります。
ひずみアンプの最新シリーズは STA 型です。旧製品をお使いの場合は、以下の相違点に御注意ください。

1,2,4ゲージ用： LCA-124
・1，２，４ゲージ兼用アンプ
・ブリッジ印加電圧2.5V
・増幅200,400,1000,2000倍
・出力電圧±5V
・消費電流25ｍA￥70,000円■1996年発売

こちらの３機種をお使いの皆様へ

・ひずみゲージアンプの初期モデル
・１，２，４ゲージ兼用タイプ■2008年発売
・1、２ゲージ用と4ゲージ用の２機種に分け小型化とコストダウンを図る。
・4ゲージ用はブリッジ印加電圧を5Vに上げ信号の精度を倍に向上させた。

4ゲージ用： LCA-4G

1,2ゲージ用： LCA-12G

・350Ω×4ゲージ専用
・ブリッジ印加電圧5V・増幅200,400,1000,2000倍
・出力電圧±5V
・消費電流20ｍA￥48,000円

・120Ω×1,2ゲージ専用
・ブリッジ印加電圧2.5V
・増幅200,400,1000,2000倍
・出力電圧±5V
・消費電流25ｍA￥56,000円

4ゲージ用： STA-04G

1,2ゲージ用： STA-12G■2012年06月発売

・350Ω×4ゲージ専用
・ブリッジ印加電圧2.5V
・増幅200,400,800,1600倍
・出力電圧±5V（１μ=1mV※１）
・消費電流15ｍA￥48,000円

・120Ω×1,2ゲージ専用
・ブリッジ印加電圧2.5V
・増幅200,400,800,1600倍
・出力電圧±5V（１μ=1mV※１）
・消費電流25ｍA￥48,000円

・4ゲージ用と１，２ゲージ用でブリッジ印加電圧を2.5Vに統一。
・増幅率1000倍を800倍に変更しひずみ１μ＝出力1ｍVに変換可能。
・1,2ゲージ用は出力の正負の向きを反転させた（歪み増でプラス電圧）。

1,2ゲージ用簡易型 STA-12L

・１，２ゲージ用の小型・低コスト版。
・ゲージの近傍に設置し出力延長可能。
・出力がプラス側なので0～5V計測器で歪みの正負を計測可能。
・増幅率は400倍固定で換算容易（ひずみ2μ＝1ｍV出力）※１ 増幅率800倍の場合

・120Ω×1,2ゲージ専用
・ブリッジ印加電圧2.5V
・増幅400倍・出力電圧-4000～7000μ＝0.5～7V（0μ＝2.5V）
・消費電流25ｍA￥12,800円

旧製品をお使いのお客様が、STA シリーズのひずみ変換器を御利用いただく場合の変更点をまとめました。特に、標準増幅倍率が 1000 倍から 800 倍に下がっている点に、御注意ください。

●４ゲージ用アンプの「LCA‑4G」を新型の「STA‑04G」に置き換えた場合。
（１）歪みと出力電圧の関係を「1μStarin＝1ｍV」に合わせるために、ブリッジ電圧を 5Ｖから2.5Ｖに下げ、増幅率も 1000 倍を 800 倍に下げました。このため、出力電圧が小さくなります。
①旧製品で 200 倍か 400 倍を使用→新 STA‑04G では 2 倍の 400 倍か 800 倍に設定してください。
②旧製品で 1000 倍を使用→新 STA‑04G で 1600 倍に設定すると、出力は 2 割減（例：5V→4V）。
③旧製品で 2000 倍を使用→新 STA‑04G で 1600 倍に設定すると、出力は 6 割減（例：5V→2V）。
●１，２ゲージ用アンプの「LCA‑124 と LCA‑12G」を新型の「STA‑12G」に置き換えた場合。
（１）増幅倍率の 1000 倍、2000 倍が、それぞれ 800 倍と 1600 倍と小さくなります。
①旧製品で 200 倍か 400 倍を使用→新 STA‑12G でも同じ 200 倍か 400 倍を設定してください。
②旧製品で 1000 倍を使用→新 STA‑12G で800 倍に設定すると、出力は 2 割減（例：５V→4V）。
4

③旧製品で 2000 倍を使用→新 STA‑12G で 1600 倍に設定すると、出力は 2 割減（例：５V→4V）。
（２）増幅後の出力電圧の正負が、逆になります。
旧型で「ひずみ増加＝出力マイナス減少」の場合→新型では「出力プラス増加」に変わります。
出力電圧の正負を、従来と同じ方向に合わせるためには、以下の対応が必要です。
①１ゲージの場合、出力の正負を計測器側で逆接続するか、ソフト的に逆転計算をさせる。
②２ゲージの場合、アンプに対するゲージの接続順序を、ＡＢＣからＣＢＡの逆順に接続する。

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