오늘날, 산업화가 급속히 발전하는 시대에는 모든 산업 분야에서 엄격한 품질 관리가 요구됩니다. 이러한 환경에서 **계량 시스템(weighing system)**은 매우 중요한 역할을 하며, 로드셀(load cell)을 선택할 때는 다음과 같은 여러 요소를 고려해야 합니다.
- 측정 수량
- 측정 범위(range)
- 감도(sensitivity)
- 최대 분할 수(max divisions)
- 최소 교정 분할 값(min calibration division)
- 정확도(accuracy)
- 드리프트(drift) 등
로드셀 형태의 선택은 주로 **계량 방식(weighing type)**과 설치 공간에 따라 달라지며, 적절한 설치와 안전하고 신뢰할 수 있는 계량을 보장합니다. 또한 제조사의 권장 사항도 함께 고려해야 합니다. 센서 제조사는 일반적으로 센서의 하중 조건, 성능 지표, 설치 형태, 구조 형식, 탄성체 재질을 지정합니다.
예시:
- 알루미늄 합금 캐리버(cantilever) 빔 센서 → 전자 가격 저울, 플랫폼 저울, 케이스 저울 등
- 강철 캐리버 빔 센서 → 전자 벨트 저울, 선별 저울 등
- 강철 브리지 센서 → 철도 저울, 트럭 저울 등
- 컬럼형 센서 → 트럭 저울, 동적 철도 저울, 대용량 호퍼 저울 등
로드셀은 주로 전자 계량 기기, 산업 제어, 온라인 제어, 과부하 안전 알람, 재료 시험기 등 다양한 분야에서 사용됩니다. 예를 들어, 전자 트럭 저울, 전자 플랫폼 저울, 전자 지게차 저울, 동적 축 하중 저울, 전자 훅 저울, 전자 가격 저울, 전자 강철 저울, 전자 철도 저울, 호퍼 저울, 배칭 저울, 캔닝 저울 등에서 사용됩니다.
컬럼형 계량 변환기(Column Weighing Transducer)
컬럼형 계량 변환기는 가장 일반적인 계량 변환기 유형입니다. 주로 압력 측정에 사용되며, 대형 범위 측정에 적합합니다. 일반적인 측정 범위는 1t ~ 500t입니다.
특징:
- 구조가 컴팩트함
- 과부하(overload) 저항 강함
- 높은 고유 주파수(natural rate)
- 빠른 동적 응답(dynamic response)
- 설치 용이
적용 분야: 자동차 저울, 브리지 저울, 대형 리프팅 기계, 시험기, 다양한 대용량 계량 제어, 과학적 관개 산업 등.
설치: 평평한 표면에 고정합니다. 크기가 작아 **외경 1.4mm의 테플론 케이블(Teflon cable)**을 사용하며, **특수 공구(칼날, Hoffman 와이어 스트리퍼 awg36-26)**가 필요합니다. 고정 설치를 위해 테플론 코팅이 사용되며, 이동식 사용에는 적합하지 않습니다. 중앙 케이블 출구 모델은 수평 케이블 출구를 대체할 수 있습니다.
작동 원리
측정 시, 중력(gravity)이 탄성체(elastic body)에 작용하여 변형을 발생시키고, 이 변형(정(strain) 또는 부(strain))은 탄성체에 부착된 **스트레인 게이지(strain gauge)**에 의해 전기 신호로 변환됩니다.
로드셀 구성:
- 필수 구성 요소: 스트레인 게이지, 탄성체
- 추가 구성 요소: 하우징(housing, 보호용), 밀폐 요소(sealing elements) 등
참고:
- 중공(hollow) 원통형 탄성체는 하중 적용 시 히스테리시스(hysteresis) 오류가 비교적 높습니다.
- 따라서 실제로는 컬럼을 여러 섹터로 분할하여 히스테리시스를 줄이고, 하중을 고정판(fixed plate)을 통해 도입하는 방식이 사용됩니다.