1. 계량용 로드셀의 전기적 연결 원리 소개
저항 스트레인 게이지 방식 계량용 로드셀의 기본 원리는 다음과 같습니다.
외력이 탄성체(탄성 요소, 감지 빔)에 가해지면 탄성 변형이 발생하고, 이 탄성체 표면에 부착된 저항 스트레인 게이지(변환 요소) 역시 함께 변형됩니다. 스트레인 게이지가 변형되면 저항값이 증가하거나 감소하게 되며, 이 저항 변화는 측정 회로를 통해 전압 또는 전류 신호로 변환되어 출력됩니다. 이 과정을 통해 외력을 전기 신호로 변환하는 측정이 이루어집니다.
2. 계량용 로드셀 신호선 배선 시 주의사항
- 로드셀의 신호선은 강전(동력선)이나 제어선과 평행하게 배치해서는 안 됩니다.
(예: 센서 신호선을 강전선·제어선과 동일한 전선관에 배치하지 말 것) - 불가피하게 평행 배치해야 할 경우에는 50cm 이상의 간격을 유지해야 하며,
신호선은 반드시 **금속 파이프(차폐관)**로 감싸야 합니다. - 어떤 경우든 **전원선과 제어선은 1m당 약 50회(RPM 기준)**의 비율로 함께 묶어 배선해야 합니다.
3. 신호선 연장 및 접속 시 주의사항
- 로드셀 신호선을 연장해야 할 경우, 밀폐형 케이블 접속함을 사용하는 것이 바람직합니다.
- 전용 접속함이 없고 케이블을 직접 연결(납땜)해야 하는 경우에는 다음 사항을 반드시 확인해야 합니다.
- 밀봉 상태가 양호한지 확인
- 절연 저항이 규격을 만족하는지 점검
- 필요 시 로드셀 재교정 수행
- 신호 케이블 길이가 길고 고정밀 측정이 요구될 경우,
릴레이 증폭기를 포함한 케이블 보상 회로를 고려해야 합니다.
4. 차폐 및 접지 관련 요구사항
- 표시기(display) 회로로 들어가거나 나오는 모든 배선은 차폐 케이블을 사용해야 합니다.
- 차폐선의 연결 및 접지 위치는 합리적으로 설계해야 하며,
- 기계 프레임을 통한 접지가 불가능한 경우에는 외부 접지를 사용해야 합니다.
- 단, 차폐선끼리 연결된 후에는 접지하지 않고 플로팅(floating) 상태로 유지해야 합니다.
5. 간섭 및 전원 구성 시 주의사항
- 로드셀 출력 신호 판독 회로는 강한 전자기 간섭 장치나
발열이 심한 장비와 동일한 케이스에 설치하지 않아야 합니다. - 이를 피할 수 없는 경우에는,
- 차폐 및 절연 구조를 추가하고
- 케이스 내부에 냉각 팬을 설치해야 합니다.
- 센서 출력 신호 측정용 전자 회로는 가능하면 독립된 전원 변압기를 사용하고,
전력 접촉기(contactor) 등과 공용 전원을 사용하지 않는 것이 바람직합니다.
6. 계량용 로드셀의 적용 유형 소개
계량용 로드셀의 목적은 측정 대상의 중력을 전기 신호로 변환하여 계량하는 것입니다.
사용 환경과 목적에 따라 다양한 형태의 로드셀이 사용됩니다.
(1) S형 로드셀
- 주로 사료 계량, 원료 배합 등에 사용
- 설치가 간편하고 안정적이며 신뢰성이 높음
- 혼합 설비, 배합 플랜트에 널리 사용
(2) 브리지형(Bridge Type) 로드셀
- S형보다 구조가 복잡
- 이중 전단(Double Shear) 구조 설계
- 트럭 스케일, 탱크 저울, 차량 축중계, 크레인 스케일 등 대형 전자 저울에 적합
(3) 캔틸레버 빔형(Cantilever Beam) 로드셀
- 주로 단일 트랙 현수 계량에 사용
- 캔틸레버 전단 구조
- 사용이 간편하고 측정 정밀도가 높음
(4) 박스형(Box Type) 로드셀
- 작은 박스 형태의 구조
- 알루미늄 합금 재질
- 큰 하중을 견딜 수 있으며 후크 스케일(매달림 저울) 제작에 사용
(5) 스포크형(Spoke Type) 로드셀
- 완전 밀폐 용접 구조
- 방수, 방유 성능이 우수하며 유해 가스에도 강함
- 표준형 센서로 다양한 환경에서 사용 가능
7. 결론
다양한 형태의 계량용 로드셀은 용도와 설치 환경에 따라 목적과 가격이 크게 다릅니다.
적절한 로드셀을 선택해야만 정확한 계량 데이터를 얻을 수 있으며, 로드셀의 성능을 최대한 발휘할 수 있습니다.