인장력 센서는 저항 스트레인 센서라고도 하며, 계량(하중) 센서 계열에 속합니다. 이 센서는 두 개의 레버 전달 구조를 이용해 힘을 전달하는 구조를 가지고 있습니다. 구조적으로는 힘 감지 장치와 두 개의 레버 전달 부품으로 구성됩니다.
힘 감지 장치는 압전판(piezoelectric plate)과 압전판 패드로 이루어져 있으며, 압전판 패드는 기판부와 가장자리 힘 전달부를 포함합니다. 이 센서의 특징은 두 레버 전달 부품의 양 끝을 고정한 상태에서, 그 끝단의 횡방향 작용면 사이에 힘 감지 장치를 끼워 넣는 구조입니다. 압전판 패드는 한쪽 면에서 압전판 중앙부를 누르고, 다른 한쪽에서는 기판부가 압전판과 가장자리 힘 전달부 사이에 위치하여 압전판과 밀착됩니다.
이 센서는 **봉형 저울(빔 스케일)**을 대체하거나 **후크 저울(hook scale)**을 제작하는 데 사용될 수 있습니다.
인장력 센서 선택의 중요성
인장력 센서를 올바르게 선택하는 것은 실제 작업 환경에서 매우 중요합니다. 이는 센서가 정상적으로 작동할 수 있는지 여부뿐만 아니라, 안전성, 수명, 전체 계량 시스템의 신뢰성과 안전성에도 직접적인 영향을 미칩니다.
그렇다면 인장력 센서의 작동 원리는 무엇이며, 어떻게 결선해야 할까요? 아래에서 자세히 살펴보겠습니다.
인장력 센서의 작동 원리
탄성체는 외부 힘이 가해지면 탄성 변형이 발생하고, 그 표면에 부착된 저항 스트레인 게이지도 함께 변형됩니다. 스트레인 게이지가 변형되면 저항값이 증가하거나 감소하게 되며, 이 저항 변화는 측정 회로를 통해 전기 신호로 변환됩니다. 이 과정을 통해 외부의 인장력이 전기 신호로 변환됩니다.
인장력 센서 결선 방법
1. 표시기(인디케이터) 단자 확인
먼저 표시기에서 다음 단자를 구분합니다.
- 전원 + (Excitation +)
- 전원 − (Excitation −)
- 피드백 + (Sense +)
- 피드백 − (Sense −)
- 신호 + (Signal +)
- 신호 − (Signal −)
2. 6선식 센서 결선 방법
- 멀티미터로 가장 저항값이 작은 두 쌍의 선을 찾습니다.
- 한 쌍은 전원 + / 피드백 +
- 다른 한 쌍은 전원 − / 피드백 −
- 표시기에 연결한 후, 남은 두 선의 전압(mV)을 측정합니다.
- 전압이 양(+)인 선 → 신호 +
- 전압이 음(−)인 선 → 신호 −
3. 4선식 센서 결선 방법
- 표시기에서 전원 + 와 피드백 +, **전원 − 와 피드백 −**를 각각 단락(쇼트)합니다.
- 멀티미터로 센서의 네 가닥 선을 측정합니다.
- 가장 큰 저항값을 갖는 두 선 → 전원선
- 나머지 두 선 → 신호선
센서의 제조 국가에 따라 리드선 색상 규격으로도 구분할 수 있습니다.
일반적인 색상 규격
- 중국 제조 센서
- 빨강: 전원 +
- 검정: 전원 −
- 초록: 신호 +
- 흰색: 신호 −
- 유럽·미국 제조 센서
- 초록: 전원 +
- 검정: 전원 −
- 흰색: 신호 +
- 빨강: 신호 −
인장력 센서의 장점
인장력 센서는 다음과 같은 장점을 가지고 있습니다.
- 높은 측정 정확도
- 넓은 측정 범위
- 긴 수명
- 구조가 단순함
- 우수한 주파수 응답 특성
- 혹독한 환경에서도 사용 가능
- 소형화, 집적화, 다기능화 용이
이 센서는 두 레버 전달 부품의 양 끝을 고정하고, 그 사이에 힘 감지 장치를 끼워 힘을 전달하는 구조를 가지고 있습니다. 한쪽에서는 압전판 패드가 압전판 중앙을 누르고, 다른 쪽에서는 기판부가 압전판과 가장자리 힘 전달부 사이에서 밀착됩니다.
이러한 구조 덕분에 후크 저울이나 기계식 저울 대체용 센서로 널리 활용됩니다.