로드셀(Weighing Load Cell)은 정확한 힘·하중 측정을 위해 정기적인 교정이 필수적입니다. 적용 환경과 요구 정밀도에 따라 다양한 교정 프로그램이 사용됩니다. 대표적인 로드셀 교정 방식은 다음과 같습니다.
1. 단일점 교정 (Single Point Calibration)
단일점 교정은 가장 단순한 교정 방식으로,
하나의 하중 또는 토크 값에서만 정밀한 측정이 요구되는 경우에 적합합니다.
로드셀이 측정 범위 내에서 **선형성(linearity)**과 **반복성(repeatability)**이 확보되어 있고, 감도 기울기(slope)가 올바르다고 판단되는 경우, 단일점 교정을 통해 **영점 오차(Zero Balance)**를 보정할 수 있습니다.
또한 단일점 교정은 시간 경과에 따른 **출력 드리프트(Output Drift)**를 확인하는 데에도 유용하며, 이를 통해 센서 성능 저하 여부를 판단하고 보정할 수 있습니다.
2. 2점 교정 (Two Point Calibration)
2점 교정은 단일점 교정보다 더 정밀하고 신뢰도 높은 교정 방식입니다.
서로 다른 두 개의 출력 값에서 로드셀의 오프셋을 보정하여, 측정 범위 전체에 걸쳐 보다 정확한 직선 특성을 얻을 수 있습니다.
일반적으로 하중 센서나 토크 센서는 정격 출력 범위 내에서 비교적 우수한 선형성을 가지므로, 2점 교정이 권장되는 경우가 많습니다.
이 교정 방식은 다음 두 가지를 동시에 보정합니다.
- 감도 오차 (Slope / Sensitivity)
- 영점 오차 (Zero Balance)
새로운 영점 값과 기울기를 적용하면, 로드셀 출력 특성을 나타내는 선형 방정식을 정확하게 도출할 수 있습니다.
3. 5점 교정 (Five Point Calibration)
일부 고정밀·고신뢰성이 요구되는 응용 분야에서는 특정 측정 구간 내에서 매우 높은 정확도가 필요합니다. 이러한 경우에는 **5점 교정과 곡선 피팅(curve fitting)**을 통해 로드셀의 출력 특성을 정밀하게 정의해야 합니다.
일반적인 5점 교정 구간은 다음과 같습니다.
- 0%
- 20%
- 40%
- 60%
- 80%
- 100% (측정 범위 기준)
5점 교정 시 고려 사항
5점 교정 과정에서는 출력 값을 증가 및 감소시키며 측정하여,
다음 항목을 평가합니다.
- 반복성(Repeatability)
- 히스테리시스(Hysteresis)
대부분의 로드셀은 **표시기(Display) 또는 신호 증폭기(Signal Conditioner)**와 함께 하나의 완성된 계측 시스템으로 사용되므로, 교정 시에는 반드시 센서와 계측기를 함께 연결한 상태에서 표준 교정 장비를 사용하여 시스템 전체를 교정해야 합니다.
응용 분야에 따라 이 과정은 2회 이상 반복될 수 있으며,
출력 값의 차이를 통해 **비반복성(Repeatability 오차)**과 **선형성(정확도)**을 계산합니다.