로드셀은 저울에서 어떻게 사용되는가

로드셀의 출력 특성은 비선형적입니다. 차동 방식(differential type)을 사용하여 이를 개선하지만, 완전히 제거하는 것은 불가능합니다. 다른 유형의 정전용량식 센서 또한 전기장의 가장자리 효과(edge effect)를 무시할 경우에만 선형 특성을 가집니다. 그렇지 않으면 가장자리 효과로 인해 발생하는 추가 정전용량이 센서의 정전용량에 직접 중첩되어 출력 특성이 비선형이 됩니다.

정전용량식 로드셀의 초기 정전용량은 작지만, 센서와 전자 회로를 연결하는 리드선 정전용량, 전자 회로의 기생 정전용량, 센서 내부 전극과 주변 도체 사이에 형성되는 정전용량과 같은 이른바 기생 정전용량은 매우 큽니다. 이는 센서의 감도를 저하시킬 뿐만 아니라, 이러한 정전용량은 불규칙하게 변화하는 경우가 많아 계기의 동작을 매우 불안정하게 만들고 측정 정확도에 영향을 미칩니다.

로드셀의 정전용량은 전극의 기하학적 크기 등에 의해 제한되며, 매우 크게 만들기 어렵습니다. 일반적으로 수십에서 수백 마이크로패럿(μF) 정도이거나, 심지어 몇 마이크로패럿에 불과한 경우도 있습니다. 따라서 SQB 로드셀의 출력 임피던스는 높고 부하 용량은 낮아 외부 간섭의 영향을 받기 쉽고 불안정해질 수 있으며, 심한 경우 정상적으로 작동하지 않을 수도 있습니다.

로드셀로 제작된 전자식 계량기는 이미 사회 전반의 다양한 분야에서 널리 사용되고 있으며, 빠르고 정확한 계량을 실현하고 있습니다. 특히 마이크로프로세서의 등장 이후 산업 생산 공정의 자동화 수준이 지속적으로 향상되면서, 계량 센서는 공정 제어에서 필수적인 장치가 되었습니다. 과거에는 계량이 어려웠던 대형 탱크와 호퍼의 무게 측정부터 크레인 저울, 자동차 저울의 측정 및 제어, 여러 원료를 혼합·배분하는 배칭 시스템, 생산 공정 중 자동 검출 및 분말·입상 물질의 공급량 제어에 이르기까지 모두 로드셀이 적용되고 있습니다. 현재 로드셀은 거의 모든 계량 분야에서 사용되고 있습니다.

다음은 장치 자체로 인해 발생하는 오차입니다. 여기에는 DC 드리프트 값, 잘못된 기울기(slope), 또는 기울기의 비선형 형상 등이 포함됩니다. 이는 장치의 이상적인 전달 함수 특성과 실제 특성 사이에 차이가 존재하기 때문에 발생합니다.

또한 조작으로 인한 오차도 있습니다. 여기에는 프로브의 잘못된 설치, 프로브와 측정 위치 간의 부적절한 절연, 공기나 기타 가스의 정화 과정에서의 오류, 송신기 설치 오류 등 작업 과정에서 발생하는 오차가 포함됩니다.

정적 조건에 적합한 로드셀은 감쇠(damping)가 강하기 때문에 입력 파라미터 변화에 대한 반응 속도가 느립니다. 심지어 온도의 계단 변화(step change)에 대해 몇 초가 지나서야 반응하는 경우도 있습니다. 지연 특성을 가진 일부 로드셀은 급격한 변화에 응답할 때 동적 오차를 발생시키며, 응답 시간 지연, 진폭 왜곡, 위상 왜곡 등이 모두 동적 오차의 원인이 됩니다.

또한 센서를 시스템에 삽입함으로써 측정 파라미터가 변화하여 발생하는 삽입 오차도 있습니다. 예를 들어 시스템에 비해 과도하게 큰 송신기를 사용하거나, 시스템의 동적 특성이 너무 느리거나, 시스템 내부의 자기 발열이 과도한 경우 등이 삽입 오차를 유발할 수 있습니다.

로드셀의 사용은 온도, 흔들림, 진동, 고도, 화학 물질의 휘발 등과 같은 환경 조건의 영향을 받습니다. 이러한 요인들은 쉽게 환경 오차를 발생시킬 수 있습니다.

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