하중을 측정하는 로드셀의 원리 대한 내용입니다.
1. 로드셀이란?
로드셀이란 외부의 압력과 힘에 의해 비례적으로 변하는 탄성체와 이를 전기적인 신호로 바꾸어주는
스트레인 게이지를 이용한 하중감지센서(Sensor)로써 전자저울, 체중계, 산업용 전자식 계량기
유량계, 시험기등 무게, 압력을 숫자로 변환하여 각종 산업분야의 공장 제어 및 자동화 분야에
사용되고 있다.
스트레인 게이지식 로드셀의 기술은 핵심 소자인 스트레인 게이지의 기술혁신과 함께 발전했다.
로드셀은 스트레인 게이지를 부착한 탄성 소재로 구성되어 있다.
하중/압력이 가해지면 소재는 탄성 거동을 하고, 스트레인 게이지는 가해진 질량에 직접적으로
상응하는 저항 변화를 일으킨다.
로드셀은 하중 변화를 저항의 변화로 변화 시켜주는 전기적인 장치이다.
로드셀은 4개의 스트레인 게이지를사용하고, 4개의 팔을 휘스톤브릿지(WheststoneBridge)로 배선한다.
온도영향을 보상하기 위해서 회로 내의 다른 위치에 정밀급 저항들이 첨가되며, 전형적으로 로드셀에
대한 기준 온도 보상은 출력의 온도 보상일 경우 온도 1℃증가마다 0.0015% 이상을 벗어나면 안되고,
영점의 온도 보상의 경우 온도 1℃ 증가마다 0.0027% 이내에 들어와야 한다.
2. 로드셀 작동 원리
3. 로드셀 구조
로드셀은 크게 전기적 회로와 탄성변형체로 구성되어 있으며 전기 회로부는 일반적으로 Wheatstone Bridge
회로로 구성되어 있다.
로드셀의 성능을 결정하는 가장 중요한 요소는 탄성변형체의 구조이며, 이 구조는 측정하고자 하는
하중 특성, 용량 그리고 정밀도 등에 의해 결정 된다.
탄성변형체는 가해진 하중에 반응하여 스트레인 게이지를 부착한 지점에 집중적으로 균일한
변형률을 발생시킬 수 있어야 한다. 변형률은 하중에 비례하여 직선적으로 변화하여야 하며 이 직선성은
탄성체요소의 형상설계, 재료, 제조공정 등에의하여 좌우된다.
탄성체의 형상에는 다음 3가지의 기본적인 유형이 있다.
① 굽힘형(Bending Type)
② 인장, 압축형(Direct Stress Type)
③ 전단형(Shear Type)
