트럭 스케일(차량 저울) 영점 출력 과다 문제 처리 방법
1. 단일 바닥 저울의 입력·출력 임피던스 점검
컬럼형 및 브리지형 플랫폼 저울에는 일반적으로 4선식과 6선식 접속함이 사용됩니다.
6선식 시스템은 추가적인 피드백 라인을 포함하고 있어 저항을 줄이고 전압을 일정하게 유지하며, 케이블 길이로 인해 발생하는 신호 오류를 방지할 수 있으므로 4선식보다 성능이 우수합니다.
- 출력 임피던스: (350 ± 1)Ω
- 입력 임피던스: (382 ± 4)Ω
2. 영점 출력이 과도한지 판단하는 방법
저울이 무부하 상태(빈 저울)일 때, 전체 신호 케이블의 전압 신호를 측정하여 영점 출력이 정상 범위를 벗어났는지 판단할 수 있습니다.
3. 계측값이 심하게 변동될 경우
계기 표시값이 심하게 흔들릴 경우, 차폐선과 다른 선 간의 절연 저항을 측정해야 합니다.
이론적인 절연 저항 값은 5000MΩ 이상이어야 합니다.
멀티미터를 사용하여 차폐선과 다른 임의의 선 사이를 가장 높은 측정 범위(예: 20MΩ)로 측정했을 때, 표시값은 무한대(∞)가 되어야 합니다.
※ 측정 시 멀티미터 프로브를 손으로 만지지 않도록 주의하십시오.
트럭 스케일·바닥 저울·전자식 바닥 저울 센서의 드리프트(영점 이동) 처리
계량 브리지(웨이브리지) 센서의 영점 드리프트에는 여러 원인이 있습니다.
예를 들어, 압력식 로드셀 센서의 경우:
- 브리지 회로 내 부품 파라미터의 비대칭
- 탄성체 감지 격자 재질과 저항 스트레인 게이지의 온도 계수 차이
- 선형 팽창 계수의 차이
- 브리지 리드선 길이의 불균형
이러한 복합적인 요인으로 인해 전기 브리지를 형성한 후, 인접 브리지 암의 전체 온도 계수가 서로 달라지게 됩니다. 온도가 변화하면 각 암의 저항 변화량이 달라지면서 브리지 출력이 불균형해지고, 이로 인해 영점 드리프트가 발생합니다.
지능형 웨이브리지 센서의 경우에는 시간 드리프트가 발생할 수 있으며, 이는 시간이 지남에 따라 시스템이 노화되는 것과 동일한 효과를 가져와 구조적 특성이 변화하고 드리프트가 발생하게 됩니다.
차축 하중의 중요성과 측정 원리
차축 하중은 자동차 휠 베어링의 정적 하중 강도를 반영하며, 각 부품이 받는 교번 응력의 평균 응력 수준을 결정합니다. 설계 관점에서 차축 하중은 차량 성능과 밀접하게 관련된 매우 중요한 파라미터입니다.
차축 위치와 휠베이스는 차량의 무게중심 위치를 결정합니다. 따라서 휠베이스나 차축 하중이 변경되면 전체 차량 레이아웃을 재설계해야 하며, 특히 다음 요소들이 재조정되어야 합니다.
- 구동계 및 차체 부품 크기
- 서스펜션 시스템의 스프링 및 쇼크 업소버 파라미터
- 조향 시스템의 스티어링 트래피조이드 타이로드 크기
또한 휠베이스 변화는 전·후 차축 하중 분포의 변화를 초래하여 제동 성능, 조종 안정성, 승차감에 영향을 미치므로 반드시 종합적으로 고려해야 합니다.
이러한 이유로 휠베이스와 차축 하중은 자동차 기술 성능 표에 반드시 기재되는 중요한 참고 지표입니다.
차축 하중 계측기의 종류 및 특징
차축 하중 계측기는 측정 요구에 따라 4채널, 6채널, 8채널 등으로 구분됩니다.
경량, 소형, 높은 측정 정확도, 뛰어난 휴대성을 갖추고 있어 다음과 같은 명칭으로도 불립니다.
- 휴대용 계근기
- 휴대용 차축 하중 계측기
- 휴대용 차량 저울
- 휴대용 차축 하중 테스터
작동 원리
차량이 일정 폭의 계량 플랫폼 위에 정지하면, 각 바퀴의 하중이 플랫폼을 통해 측정됩니다. 이후 각 바퀴의 하중을 합산하여 차축 하중을 계산하고, 다시 차축 하중을 합산하여 차량 총중량을 산출합니다.
계량 과정은 강한 실시간 처리가 요구되며, 센서는 각 차축의 데이터를 신속하게 수집하고 계산해야 합니다.
- 하중이 계량 플랫폼에 가해지면 전압 신호가 출력됨
- 전압 신호는 하중에 비례
- 신호는 증폭기를 통해 증폭
- A/D 변환기를 통해 디지털 값으로 변환
- 디지털 값은 하중 크기에 비례
공식:
- 휠 하중 = K(비례 계수) × 디지털 값
- K 값은 컴퓨터에서 자동 선택
- 보정 디지털 값 = 보정 시 디지털 값 – 무부하 시 디지털 값
K 값과 무부하 디지털 값은 EPROM에 저장되며, 측정 시마다 이를 불러 계산한 후 결과를 디스플레이에 표시합니다.
각 휠 하중을 합산하면 차축 하중이 되고, 차축 하중을 다시 합산하면 차량 총중량이 됩니다.
휴대용 차축 하중 계측기 캔틸레버 빔 로드셀 예시
휴대용 차축 하중 계측기에 사용되는 캔틸레버 빔 로드셀을 예로 들면, 현재 캔틸레버 빔 로드셀을 구현하는 방식은 크게 세 가지가 있으며, 아래는 그중 하나입니다.
비일체형 캔틸레버 빔 로드셀
비일체형 캔틸레버 빔 로드셀은 다음 구성 요소를 결합한 시스템입니다.
- 전통적인 캔틸레버 빔 로드셀(정보 취득 기능만 수행)
- 신호 조정 회로
- 디지털 버스 인터페이스를 갖춘 마이크로프로세서
신호 조정 회로는 캔틸레버 로드셀에서 출력된 신호를 처리하고, 로드셀은 이를 증폭한 후 디지털 신호로 변환하여 마이크로프로세서로 전송합니다. 이후 디지털 버스 인터페이스를 통해 필드 디지털 버스에 연결됩니다.
이 방식은 캔틸레버 빔 로드셀을 구현하는 가장 빠르고 효율적인 방법입니다.
이러한 비일체형 캔틸레버 빔 로드셀은 필드버스 제어 시스템의 발전에 힘입어 빠르게 발전해 왔습니다. 이 제어 시스템은 계량 센서의 지능화를 요구하므로, 기존 생산 공정을 크게 변경하지 않고도 구현이 가능합니다. 따라서 자동화 계측기 제조사 입장에서는 가장 경제적이고 신속한 구현 방식이라 할 수 있습니다.