유도식 볼트 로드셀(Inductive Bolt Load Cell)
전자기 원리를 이용한 다양한 센서를 통칭하며, 유도식, 홀(Hall)식, 와전류(Eddy Current)식 볼트 로드셀을 포함합니다.
- 작동 원리:
- 서로 다른 자성 재료와 투자율(permeability) 때문에, 볼트가 다이어프램(diaphragm)에 작용하면 공극(air gap) 크기가 변합니다.
- 공극 변화는 코일 인덕턴스 변화를 일으키며, 처리 회로에서 이를 신호로 변환하여 볼트 하중 측정 가능
- 종류:
- 가변 리럭턴스(Variable Reluctance): 철심과 다이어프램 사이의 공극 변화를 이용
- 가변 투자율(Variable Permeability): 철심 대신 이동하는 자성 요소 사용, 볼트 작용에 따라 투자율 변화
- 장점: 높은 감도, 넓은 측정 범위
- 단점: 고주파 동적 환경에서는 사용 불가
홀식 볼트 로드셀(Hall Bolt Load Cell)
- 원리: 홀 효과(Hall Effect)를 이용
- 도체에 전류가 흐르고 자기장을 수직으로 걸면, 로렌츠 힘(Lorentz Force)에 의해 전하가 한쪽으로 쏠리며 홀 전압(Hall Voltage) 생성
- 전기력과 로렌츠 힘의 균형으로 전류 이동 확인 가능
- 특징: 교류 자기장에서도 높은 응답 주파수 가능, 이상적인 홀 소자는 높은 저항률과 캐리어 이동도 필요
- 재료: N형 실리콘(Si), 인듐 안티모나이드(InSb), 인듐 아르세나이드(InAs), 게르마늄(Ge), 갈륨 아르세나이드(GaAs) 등
와전류 볼트 로드셀(Eddy Current Bolt Load Cell)
- 원리:
- 움직이는 자기장과 금속 도체의 교차 또는 도체의 움직임과 자기장의 수직 교차로 발생하는 전자기 유도 현상
- 도체 내에 순환 전류 발생(와전류)
- 특징:
- 정지(force static) 하중 측정 가능
- 주파수 0 대응 가능
진동선 볼트 로드셀(Vibrating Wire Bolt Load Cell)
- 원리: 진동선의 자연 진동수가 인장력과 관계 있음
- 인장력 변화 → 진동수 변화 → 진동수 신호를 4~20mA 전류 신호로 변환 가능
- 특징:
- 고정밀, 외란 저항 강함, 작은 제로 드리프트, 온도 특성 우수
- 구조 단순, 해상도 높음, 안정적 성능, 데이터 전송/처리/저장 용이
- 기기 디지털화 용이
- 구조:
- 상부: 알루미늄 케이스, 전자 모듈 및 단자 포함
- 하부: 센서 요소 조합
- 출력 유형: 전류 출력(Current Output), 주파수 출력(Frequency Output) 선택 가능
즉, 볼트 로드셀 선택 시는 사용 환경, 하중 범위, 신호 출력 방식, 외란 및 온도 조건 등을 고려하여
- 유도식: 넓은 측정 범위, 정적 환경
- 홀식: 높은 응답 주파수, 전류·홀 신호 변환
- 와전류: 정지 하중 측정
- 진동선: 고정밀, 장거리 신호 전송, 디지털화 용이
등으로 나누어 선택하면 됩니다.