힘 측정 시스템은 거의 모든 산업, 상업 및 무역 분야에서 매우 중요한 역할을 합니다.
이 시스템의 핵심 구성 요소인 **로드셀(Weighing Load Cell)**은 반드시 정확하고 안정적으로 작동해야 합니다.
로드셀 테스트 방법을 이해하면 정기적인 유지보수 시점이나 성능 이상 발생 시 수리 또는 교체 여부를 합리적으로 판단하는 데 큰 도움이 됩니다.
로드셀의 작동 원리
로드셀은 **안정화된 전원(여자 전압)**이 인가되었을 때 발생하는 전압 신호를 측정하는 방식으로 작동합니다.
이 신호는 제어 시스템에 의해 디지털 값으로 변환되어 디스플레이 장치에서 쉽게 읽을 수 있도록 처리됩니다.
로드셀은 다양한 환경에서 사용되며, 이로 인해 여러 기능적 문제에 노출될 수 있습니다.
과부하, 충격 하중, 전기적 서지, 수분 또는 화학 물질 유입 등은 로드셀 고장의 주요 원인입니다.
고장이 의심될 경우, 시스템 전체의 무결성을 먼저 점검하는 것이 바람직합니다. 예를 들어, 저울의 정격 하중을 초과하는 경우 로드셀이 변형되거나 충격 하중이 발생할 수 있습니다. 또한 전기적 서지나 저울 유입부로 스며든 물이나 화학 물질 역시 로드셀의 정상 작동을 방해할 수 있습니다.
로드셀 테스트 방법
1. 영점 밸런스(Zero Balance) 캘리브레이션
영점 밸런스 테스트는 로드셀이 과도한 응력, 충격 하중, 금속 마모 또는 피로 손상을 입었는지 판단하는 데 유용합니다.
테스트 방법
- 로드셀이 무부하 상태인지 확인합니다.
- 영점 출력이 표시되면 로드셀 입력 단자를 여자 전압에 연결합니다.
- 밀리볼트 미터(mV 미터)를 사용하여 출력 전압을 측정합니다.
- 측정값을 입력(여자) 전압으로 나누어 영점 밸런스 값을 계산합니다.
- 이 값이 초기 교정 성적서 또는 제품 데이터시트의 값과 일치해야 합니다.
일치하지 않을 경우, 해당 로드셀은 손상된 것으로 판단할 수 있습니다.
2. 절연 저항(Insulation Resistance) 측정
케이블 실드와 로드셀 회로 사이의 절연 상태를 확인합니다.
측정 절차
- 로드셀을 정션 박스에서 분리합니다.
- 입력선과 출력선을 모두 서로 연결합니다.
- 메거(Megohmmeter)를 사용하여 다음 항목을 측정합니다.
- 연결된 리드선 ↔ 로드셀 본체
- 연결된 리드선 ↔ 케이블 실드
- 로드셀 본체 ↔ 케이블 실드
판정 기준
- 브리지 회로 ↔ 본체
- 브리지 회로 ↔ 케이블 실드
- 본체 ↔ 케이블 실드
위 모든 절연 저항 값은 5000MΩ 이상이어야 합니다.
이보다 낮은 값은 수분 침투 또는 화학적 부식에 의한 누설을 의미하며, 매우 낮은 값은 단순한 습기가 아니라 명확한 단락(short) 상태를 나타냅니다.
3. 브리지 회로 무결성(Bridge Integrity) 확인
브리지 입력 저항과 출력 저항을 오옴미터로 측정합니다.
점검 방법
- 각 입력선과 출력선 쌍에 대해 저항을 측정
- 다음 항목 비교
- 출력(-) ↔ 입력(-)
- 출력(-) ↔ 입력(+)
측정값을 제조사 데이터시트의 기준값과 비교합니다.
허용 오차
- 두 값의 차이는 5Ω 이하여야 합니다.
이를 초과할 경우, 배선 단선, 단락, 충격 하중, 진동, 마모, 극한 온도 등의 원인으로 문제가 발생했을 가능성이 큽니다.
4. 충격 응답(Shock Resistance) 테스트
로드셀을 안정적인 전원에 연결한 상태에서 출력 단자에 볼트미터를 연결합니다.
테스트 방법
- 로드셀 또는 롤러에 가벼운 충격 하중을 가합니다.
- 과도한 하중은 피해야 합니다.
- 출력 값의 안정성과 영점으로의 복귀 여부를 관찰합니다.
출력 값이 불안정하거나 영점으로 복귀하지 않는다면,
이는 전기적 접속 불량 또는 스트레인 게이지와 부품 사이의 접착층 손상을 의미할 수 있습니다.