로드셀은 많은 계량 시스템에서 필수 부품으로, 중력(무게)을 전기 신호로 변환하는 변환 장치입니다. 로드셀의 정확도는 전체 계량 시스템에 큰 영향을 미칩니다. 만약 계량 센서에 문제가 생기면 전체 계량 시스템의 정상적인 계량이 어려워집니다. 특히 마이크로프로세서의 등장과 산업 자동화 기술의 지속적인 발전으로, 로드셀은 공정 제어에서 없어서는 안 될 장비가 되었습니다.
현재 계량 센서는 전자 저울, 산업 제어, 온라인 제어, 과부하 알람 설치, 재료 시험기 등 다양한 분야에서 사용됩니다. 예를 들어, 전자 트럭 저울, 전자 플랫폼 저울, 전자 지게차, 동적 축중량 저울, 전자 호이스트 저울, 전자 가격 저울, 전자 트랙 저울, 철강 호퍼 저울, 배칭 저울, 충진 범위 등입니다.
로드셀의 유형 선택은 계량 방식과 설치 공간을 고려하여 적절하게 설치하고 안전하고 신뢰성 있는 계량을 보장해야 합니다. 또한 제조사의 권장 사항도 고려해야 합니다. 제조사는 일반적으로 센서의 응력, 성능 지표, 설치 형태, 구조 유형, 탄성체 재질 등 센서의 특성에 따라 적용 범위를 지정합니다.
예시:
- 알루미늄 캔틸레버 센서: 가격 저울, 플랫폼 저울, 케이스 저울
- 강철 캔틸레버 빔 센서: 호퍼 저울, 전자 벨트 저울, 분류 저울
- 강철 브리지 센서: 트랙 저울, 트럭 저울, 오버헤드 크레인 저울
- 컬럼 센서: 트럭 저울, 동적 레일 저울, 대용량 호퍼 저울
센서를 선택할 때 실제 작업 환경도 반드시 고려해야 하며, 이는 센서의 정상 작동, 안전성, 수명과 직결됩니다. 해당 환경 요인에 맞는 로드셀을 선택하여 특정 계량 요구 사항을 충족해야 합니다.
로드셀 선택 시 고려 요소는 주로 4가지입니다.
1. 민감도 (Sensitivity)
민감도가 높을수록 좋습니다. 민감도가 높아야 물체의 무게를 측정할 때 보다 정확한 데이터를 얻을 수 있습니다. 그러나 민감도가 높을수록 외부 환경의 영향을 더 많이 받게 되며, 외부 잡음이 센서 판단에 간섭할 수 있습니다. 따라서 센서의 노이즈 방지 성능이 중요하며, 노이즈가 센서에 미치는 영향을 최소화해야 합니다.
2. 정확도 (Precision)
계량 센서는 매우 높은 정확도를 요구하며, 계량 시스템에서 매우 중요한 역할을 합니다. 정확도가 높을수록 가격도 올라갑니다. 그러나 계량 시스템 출력 요구를 조금만 초과하는 수준의 정확도를 만족하면 충분하며, 지나치게 높은 정확도를 선택하면 불필요한 비용이 발생합니다.
3. 안정성 (Stability)
안정성은 센서가 장기간 사용 후에도 정상 작동할 수 있는 능력을 의미합니다. 안정성이 높은 센서는 수명이 길어집니다. 안정성에 영향을 미치는 요인은 센서 자체 품질뿐만 아니라 작업 환경도 포함됩니다. 적절한 환경에서는 센서에 미치는 영향이 거의 없습니다.
따라서 로드셀 선택 시 적용 환경을 고려해야 합니다. 예를 들어, 인화성·폭발성 환경에서는 방폭 기능이 있는 로드셀을 선택해야 합니다. 적절한 환경에서 사용하면 센서 수명을 연장할 수 있습니다.
4. 센서 수량 및 범위 (Number and Range of Sensors)
- 경험적으로, 센서는 일반적으로 범위의 30%~70% 내에서 작동하는 것이 적절합니다.
- 충격이 큰 계량기(예: 동적 트랙 저울, 동적 트럭 저울, 철강 저울)에서는 센서 범위를 확장하여 20%~30% 범위 내에서 작동하도록 설정해 계량 여유를 확보해야 합니다.
- 센서의 적용 범위는 측정 대상의 무게와 유형에 따라 달라집니다. 일반적으로 실제 계량 물체의 무게는 최대 70%를 넘지 않도록 하여, 대칭 센서 손실을 줄이고 수명을 연장합니다.
- 센서 수량 선택: 계량기 목적과 지지점 수에 따라 결정합니다. 지지점 수는 계량기 기하학적 무게중심과 실제 무게중심이 일치하도록 선택합니다. 일반적으로 계량기 지지점마다 하나의 센서를 사용하지만, 전자 훅 저울과 같은 특수 저울은 하나만 사용할 수도 있습니다.
- 센서 범위 선택: 계량기의 최대 계량 값, 선택된 센서 수, 계량기 자체 무게, 최대 편하중, 동적 하중을 종합적으로 평가하여 결정합니다. 센서 범위가 분배된 하중과 가까울수록 계량 정확도가 높습니다. 실제 사용에서는 센서에 작용하는 하중이 계량 대상뿐 아니라, 자중, 영점 무게, 편하중, 진동 및 충격도 포함되므로, 이러한 요인을 모두 고려하여 범위를 결정합니다.
- 센서 범위 계산 공식은 다수의 실험을 통해, 계량기 본체에 영향을 미치는 모든 요인을 충분히 고려하여 결정됩니다.