산업현장에서는 원료들의 배합을 맞추는 일들이 빈번하게 일어납니다. 그럼 그 원료들의 배합비는 어떻게 맞출까요? 단순히 한 통, 두 통 정해진 일정한 용기로 투입하는 식의 방법으로 맞출 수 있습니다. 하지만 그보다 더 정확하게 무게를 인지해서 총량이 변해도 배합비를 일정하게 유지할 수 있는데요. 오늘은 그것을 가능하게 하는 로드셀(Load Cell)에 대해 알아보겠습니다.
로드셀(Load Cell)이란
로드셀은 힘 또는 무게를 측정하는데 사용되는 전기적 센서입니다. 측정 대상으로서 하중(힘)을 전기 신호로 변환하기 쉬운 양, 예컨대 변위나 변형으로 변환하는 1차 변환 요소와, 1차 변환 출력(변위/변형)을 전기 신호로서 출력 가능한 양, 예컨대 인덕턴스 변화, 용량 변화, 저항 변화 등으로 변환하는 2차 변환 요소로 구성됩니다.
로드셀은 전원 입력선과 출력선으로 결선하게 되어있고, 대개 로드셀은 2mV/V의 정격 출력 사양을 가지고 있습니다. 이 말인 즉, 인가전압 1V 당 2mV의 출력이 나오는 뜻입니다.
스트레인 게이지( Strain gauge)의 원리
로드셀의 원리를 이해하고자 한다면 빠질 수 없는 것이 스트레인 게이지입니다. 스트레인 게이지는 저항으로 이루어진 센서로서 피 측정물에 부착되어 피 측정물의 물리적 변형률을 휘스톤 브릿지 방식으로 전기적인 신호로 바꾸어 측정물의 변형량을 측정하는 저항 센서입니다.
로드셀에 부착된 스트레인 게이지는 4개로 각각 R1, R2, R3, R4로 표현할 수 있고 로드셀이 하중을 받아 늘어나는 스트레인 게이지가 있고, 압축되는 스트레인 게이지가 생깁니다. 저항은 얇고 길수록 저항값이 커지고 짧고 굵을수록 저항값이 작아지는 원리가 적용되어 휘스톤 브릿지 회로 내에서 전위차가 발생하게 됩니다. 이를 측정하여 어느 정도의 힘 혹은 무게가 가하여 졌는지 측정이 됩니다.
로드셀 적용 분야
로드셀은 각종 많은 산업군에서 사용되고 있습니다. 그 중 가장 많이 사용되는 것이 우리 주변에서 흔히 볼 수 있는 저울입니다. 저울은 사람의 무게 뿐만 아니라 작게는 음식 계량저울에서 대형 트럭들의 적재량을 측정하는 저울까지 다양하게 사용됩니다. 그리고 공정 계량도 빠질 수 없는 분야입니다. 원료 혹은 연료의 투입 과정에서 투입량을 측정하는 Belt Scale, 투입량을 조정하는 Weigh Feeder 등 다양한 공정 계량 장치에도 사용됩니다. 이밖에도 의료, 농업 등에서도 다양하게 사용되고 있습니다.
오늘은 로드셀의 원리에 대하여 알아보았습니다. 무게(힘)를 측정하여 다양한 산업군에서 활발히 사용되는 센서인 만큼 알아두시면 여러 분야에 적용하기 원활할 것으로 생각됩니다. 다음 시간에는 이 로드셀을 활용한 여러 설비에 대해서도 알아보는 포스팅으로 만나뵙겠습니다.
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