압력 센서(Pressure Sensor)는 압력을 감지하여 그 압력의 변화를 전기 신호로 변환해 출력하는 장치로, 자동화 장비에서 가장 일반적으로 사용되는 센서이며 자동 힘(하중) 측정 장비의 핵심 구성 요소이기도 합니다. 압력 센서를 올바르게 사용하기 위해서는 먼저 압력 센서의 주요 파라미터를 이해해야 합니다.
압력 센서의 주요 파라미터는 다음과 같습니다.
1. 범위 (Range)
범위란 압력 센서의 정격 하중을 의미합니다. 일반적인 단위로는 kgf, N 등이 사용됩니다.
예를 들어 범위가 100kgf인 경우, 센서의 측정 범위는 0~100kgf입니다.
2. 감도 (Sensitivity)
감도는 압력 센서의 출력 신호 계수를 의미하며, 단위는 mV/V입니다. 일반적으로 1mV/V, 2mV/V 등이 사용됩니다.
압력 센서의 전체 출력(Full Scale Output)은 다음과 같이 계산됩니다.
전체 출력 = 인가 전압 × 감도
예를 들어, 인가 전압이 5VDC이고 감도가 2mV/V라면,
전체 출력은 5V × 2mV/V = 10mV가 됩니다.
만약 압력 센서의 전체 범위가 100kg이고 100kg의 하중이 가해지면 출력은 10mV가 되며,
50kg의 하중이 가해질 경우 출력은 5mV가 됩니다.
3. 비선형성 (Nonlinearity)
비선형성이란 무부하 상태와 정격 하중 상태에서의 출력 값을 기준 직선과 실제 측정된 하중 증가 곡선과 비교했을 때 발생하는 최대 편차를 정격 출력 값에 대한 백분율로 나타낸 것입니다.
이론적으로 센서의 출력은 선형이어야 하지만, 실제로는 완전한 선형이 아니며 이 이상적인 값에서 벗어난 정도를 비선형성이라고 합니다.
비선형성의 단위는 %FS(Full Scale)이며,
비선형 오차 = 범위 × 비선형성 으로 계산됩니다.
예를 들어, 범위가 100kg이고 비선형성이 0.05%FS라면,
비선형 오차는 100kg × 0.05% = 0.05kg이 됩니다.
4. 반복성 (Repeatability)
반복 오차란 동일한 환경 조건에서 센서에 정격 하중을 반복적으로 가했다가 제거할 때, 동일한 하중 지점에서 측정되는 출력 값의 최대 차이를 정격 출력에 대한 백분율로 나타낸 것입니다.
5. 크리프 (Creep)
크리프란 하중이 일정하게 유지되고 다른 시험 조건도 변하지 않는 상태에서, 시간이 경과함에 따라 압력 센서 출력이 변화하는 정도를 정격 출력 대비 백분율로 나타낸 것입니다.
일반적으로 측정 시간은 30분 기준으로 합니다.