로드셀의 종류

1. 로드셀이란

로드셀은 인장, 인장, 압축, 압력 및 토크를 전기 신호 또는 출력으로 변환하는 변환기입니다. 로드셀에 물건을 올려 놓으면 무게의 중력을 감지하고 전자 회로가 이를 처리하여 데이터로 표시합니다. 로드셀은 측정 및 판독값을 제공하는 데 사용되는 매우 정확한 기계식 변환기입니다.

 

힘 변환기는 힘을 측정 및 표준화할 수 있는 전기 디지털 판독값으로 변환하는 메커니즘을 설명하는 용어입니다. 트랜스듀서 또는 로드셀에 가해지는 힘의 증가는 그에 상응하는 전기 신호의 증가를 생성합니다.

 

체중 측정의 세계 표준은 킬로그램(kg) 단위이며 로드셀은 측정을 위해 이 표준을 사용하며 질량이 평균 중력에서 가하는 힘인 뉴턴(N)도 사용합니다. 1kg은 9.8N과 같습니다.

로드셀 측정값은 뉴턴(N), 메가뉴턴(MN) 또는 킬로뉴턴(KN)으로 표시하여 가장 정확한 측정을 제공할 수 있습니다.

 

2. 로드셀의 매커니즘

스트레인 게이지가 있는 강철 또는 알루미늄으로 만든 스프링은 매우 견고하지만 최소한의 탄성을 가지며 아무리 작더라도 모든 하중에 반응합니다. 스트레인 게이지는 매우 작으며 내부 변형을 무게, 힘, 장력 또는 변형률을 정밀하게 측정하는 전기 신호로 변환하여 물체의 변형률을 측정합니다.

 

감지 요소는 다른 재료의 전하를 변환하는 전기 음향 변환기인 압전 센서일 수도 있습니다. 스트레인 게이지를 사용하면 전기 전도체가 필름에 부착되며 필름을 당기면 길어지고 수축하면 짧아지며 연신율과 수축의 변화는 도체에 저항을 생성하고 필름이 길어질수록 변형은 저항을 증가시킵니다. 필름이 수축하면 저항이 줄어들며 저항은 로드셀이 디지털 판독값으로 변환하는 것입니다

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로드셀 출력 유형에는 아날로그 전압, 전류, 주파수, 스위치 또는 알람, 직렬 및 병렬이 포함됩니다. 로드셀의 기본 설계에는 4개의 게이지가 있는 반면, 휘트스톤 브리지와 같은 복잡한 로드셀에는 회로 측정을 위한 최대 30개의 게이지가 있을 수 있습니다. 로드셀에 게이지가 많을수록 측정값이 더 민감해집니다.

 

로드셀의 용량을 결정할 때, 제조업체는 힘 값, 시스템의 역학, 힘 경로에 변환기를 배치하는 효과, 로드셀이 처리할 수 있는 최대 외부 하중을 조사합니다.

로드셀이 제대로 작동하려면 모든 하중 또는 힘이 로드셀을 통해 직접 전달되어야 합니다. 방향성 문제는 적절하고 정확한 판독값을 받는 데 매우 중요합니다. 물리적 제약에는 크기, 장착 또는 프레임, 정확도 수준, 진동 및 환경 조건이 포함됩니다. 이러한 요소를 평가하면 로드셀이 제대로 작동할 수 있습니다.

 

 

로드셀에는 A, B, C, D의 4가지 정확도 등급이 있으며, 클래스 A가 가장 정확하고, 최대 범위에서 검증 간격 수가 가장 많으며, 클래스 D가 가장 낮습니다. 국제법도량형기구(OIML)와 미국 상무부의 국립표준기술연구소(NIST)는 로드셀 분류와 공통 로드셀 기호를 제정했습니다.

 

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3. 로드셀의 종류

로드셀은 출력 신호 또는 중량 감지 방법에 따라 분류할 수 있습니다. 모든 경우에 로드셀은 기계적 힘을 측정하고 측정값을 읽고 기록할 수 있는 디지털 값으로 변환하는 방법입니다.

 

1) 유압 로드셀

유압 로드셀은 내부 유체에 가해지는 압력의 변화에 따라 무게를 측정합니다. 다이어프램 유압력 센서를 사용하면 피스톤이 제한된 탄성 중합체 다이어프램 챔버에서 유체를 압축하도록 하는 하중이 로딩 헤드에 작용합니다. 힘이 증가함에 따라 유체에 가해지는 압력이 상승합니다. 출력은 선형이며 유체의 양이나 유체 온도의 영향을 받지 않습니다.

 

2) 공압 로드셀

공압 로드셀은 힘의 균형 원리에 따라 작동하며 매우 정확한 판독값을 제공하는 여러 개의 댐퍼 챔버를 사용합니다. 플랫폼 표면에 부착된 탄성 다이어프램이 있으며  물체를 로드셀에 올려놓으면 압축된 공기 또는 가스가 무게의 균형을 맞춥니다. 무게의 균형을 맞추는 데 필요한 공기가 물체의 무게를 결정합니다.

 

공압 로드셀은 작은 중량을 측정하고 청결과 안전이 중요한 산업에서 사용됩니다. 방폭형이며 온도 변화의 영향을 받지 않으며 로드셀의 다이어프램이 파열될 경우 공정을 오염시킬 수 있는 유체가 없습니다.

 

3) 스트레인 게이지 로드셀

스트레인 게이지 로드셀은 5 N에서 50 MN 이상의 용량 등급을 가진 가장 일반적인 유형의 로드셀이며 고해상도 디지털 표시기를 가지고 있습니다. 스트레인 게이지 로드셀은 응력이나 변형을 받을 때 셀에 가해지는 변형률에 비례하는 저항으로 전기 저항을 변경하는 트랜스듀서입니다. 스트레인 게이지 로드셀의 판독값은 선형이며 힘과 무게로 변환될 수 있습니다.

 

4) 캐니스터 로드셀

캐니스터 로드셀은 단일 및 다중 계량 어플리케이션에 사용되는 작고 비용 효율적인 로드셀입니다. 많은 로드셀과 마찬가지로, 캐니스터 로드셀은 완전히 밀봉되어 있으며 방수가 되며 가혹한 열악한 환경을 견딜 수 있습니다. 캐니스터 로드셀은 축방향 압축 어플리케이션에 이상적이며 탱크, 호퍼 및 차량과 같은 다양한 용량을 측정할 수 있습니다.

 

5) 압축 로드셀

압축 로드셀에는 음의 힘으로 표시되는 단일 축을 따라 미는 힘을 측정하기 위한 스트레인 게이지가 있습니다. 공간이 제한된 응용 분야에 적합하며 장기적 안정성이 뛰어납니다.

 

 

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6) 장력 로드셀

장력 로드셀에는 단일 축을 따라 당기는 힘 또는 양의 힘을 측정하기 위한 스트레인 게이지가 있습니다.

 

7) 힘 센서

힘 센서는 스트레인 게이지를 사용하여 푸시-풀을 테스트하고 유량을 측정합니다. "로드 셀"과 유사하지만 모든 방향의 하중을 측정합니다. 

 

8) 압력 센서

압력 센서는 압력, 적용된 힘 및 가스 압력, 고도 및 액체 압력의 변형률을 측정하는 로드 셀과 유사한 변환기이며 압전입니다.

 

9) 압전 크리스탈 포스 트랜스듀서

압전 결정력 변환기는 결정질 재료를 측정하는 데 사용됩니다. 결정질 물질에 힘이 가해지면 전하가 생성되며 압전 힘 변환기는 전하 증폭기가 있어 전하를 측정하고 측정값을 디지털 신호로 변환합니다.

 

10) 미니어처 로드셀

미니어처 로드셀은 최소한의 공간이 있는 고용량 하중에서 작동하도록 설계된 압축 로드셀이며 직경이 51mm 또는 2인치인 미니어처 또는 초미니어처일 수 있습니다. 크기와 직경이 작기 때문에 테스트 벤치, 산업용 계량 및 프로토타입에 이상적입니다. 미니어처 로드셀에는 0 - 100 N에서 0 - 50,000 N 범위의 미터법 구성을 가진 트위스트 락 커넥터와 케이블 연결이 있습니다.

 

11) 도넛 로드셀

스루홀 로드셀이라고도 하며 압축력을 측정하며 모양 때문에 도넛 로드셀이라고 합니다. 매끄럽고 둥글며 중간에 부품이나 볼트용 구멍이 있으며 석유 및 가스 펌프에 사용됩니다.

 

 

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12) 전단 빔 로드셀(S-빔 로드셀)

한쪽 끝에 고정된 직선 재료 블록이 있고 다른 쪽 끝에는 하중이 가해진 재료가 있습니다. 절곡 로드셀로 알려진 빔 로드셀은 산업용 바닥 저울 및 탱크, 사일로 및 온보드 차량 계량을 포함한 산업용 계량에 사용됩니다. 벤딩 빔 로드셀은 1 - 500 kg의 용량을 가진 알루미늄 합금으로 만들어진 저용량 로드셀입니다.

 

 

13) 용량성 로드셀

용량성 로드셀은 측정 방법으로 전하를 저장하는 능력인 커패시턴스를 사용하며 두 개의 평평한 평행 판을 가지고 있습니다. 전류가 플레이트에 가해지면 플레이트 사이에 저장되며 저장되는 전하의 양인 커패시턴스는 플레이트 사이의 거리가 얼마나 큰지를 결정합니다. 플레이트에 하중이 가해지면 플레이트 사이의 거리가 줄어들어 무게로 계산할 수 있습니다.

 

용량성 로드셀에는 저조와 중의 두 가지 유형이 있습니다.

  1. 저용량 트랜스듀서

저용량 변환기는 의료 테스트 장비, 풍동 센서 및 중량 계수기에 사용되는 소형 변환기입니다. 0.9온스에서 150파운드 사이의 무게를 측정하도록 제한되어 주거용 및 소매 기계에 적합합니다.

 

  2. 중간 용량 트랜스듀서

중간 용량 트랜스듀서는 200에서 20,000파운드 사이의 무게를 정확하게 측정할 수 있으며 산업 및 제조 응용 분야에 이상적입니다. 일반적인 용도는 산업용 저울, 트럭 및 트럭 계량, 볼트 힘 측정 기계 및 플랫폼 저울입니다.

 

 

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14) 마이크로 로드셀

마이크로 로드셀은 제로 피에조 저항의 원리를 사용하는 저항성 로드셀입니다. 센서에 부하, 힘 또는 응력이 가해지면 저항이 변경되어 입력 전압이 변경되어 출력 전압이 변경됩니다.

 

15) 다축 로드셀

다축 로드셀은 단일 로드셀을 사용하여 동시에 다수의 힘을 측정하도록 설계 및 제작되었으며 다른 힘이나 모멘트의 누화가 거의 또는 전혀 없이 한 방향에서 힘을 정확하게 측정하는 여러 브리지를 제공합니다.

 

16) 고용량 로드셀

고용량 로드셀은 광산의 지붕 및 로켓의 추력과 같은 극한의 하중을 측정할 수 있으며 기계, 시스템 및 기기에 통합되어 있으며 작고 가벼우며 컴팩트합니다. 고용량 로드셀은 각 개별 어플리케이션의 요구 사항에 맞게 맞춤 설계되었으며 기존 메커니즘에 삽입해야 할 수도 있습니다.

 

17) 특수 트랜스듀서

특수 변환기는 수중 또는 우주 공간에서 사용되며 압축, 장력, 압력, 용량 등을 측정할 수 있습니다.

 

18) 핀 로드셀

핀 로드셀은 로드셀의 중심을 관통하는 작은 구멍에 설치된 스트레인 게이지를 사용하여 가해지는 힘을 감지하는 하중 측정 핀 또는 로드핀으로 만들어지며 앵커, 걸쇠, 단, 베어링 블록 및 피벗에 사용됩니다. 핀이 보호되어 있기 때문에 수중에서 잘 작동하며, 로드 셀은 케이블과 스테인리스 스틸로 만들어졌으며 엔드 캡이 완전히 밀봉되어 있습니다.

 

19) 팬케이크 로드셀

팬케이크 로드셀은 재료 및 부품 피로 시험의 장력 및 압축 측정뿐만 아니라 높은 정확도의 로우 프로파일 장치가 필요한 축방향 힘 측정에도 사용할 수 있습니다. 중앙을 관통하는 암나사가 있고 장착 목적으로 외부 링 주위에 여러 개의 구멍이 있습니다. 팬케이크 로드셀은 50 lbs에서 최대 100만 lbs까지 측정할 수 있습니다.

 

 

 

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20) 동력계 로드셀

동력계 로드셀 또는 다이노, 힘, 토크 및 동력을 측정합니다. 로드셀 감지 기술과 결합된 다이노는 엔진 출력을 측정하는 데 사용되는 다이노 로드셀을 생성합니다.

 

21) 싱글 포인트 로드셀

싱글 포인트 로드셀은 하나의 작동 로드셀만 가지며 슈퍼마켓 스케일과 같은 개별 장치 Application에 사용됩니다.

 

22) S 빔 로드셀

S 빔 로드셀은 50 lb 또는 22 kg 미만의 계량 어플리케이션에 사용되는 벤딩 빔 로드셀이며 로드셀에 힘이나 무게가 가해질 때 변형되는 금속 스프링 요소를 가지고 있습니다. 하중의 스트레인 게이지는 변형 길이의 부분적인 변화를 측정합니다. S 빔 로드셀은 스케일 및 인장 어플리케이션에 사용됩니다.

 

S 빔 로드셀은 정밀성, 저렴한 가격 및 설치 용이성으로 인해 매우 인기가 있습니다. 인라인 응용 분야를 위해 설계되었으며 외부 부하와 토크에 민감합니다. S 빔 로드셀은 하중의 중심에 있어야 하며 적절한 방향성을 가져야 합니다.

 

23) 다축 로드셀

다축 로드셀은 모든 방향에서 장력, 압축 및 토크를 측정할 수 있습니다. 여러 개의 스트레인 게이지 브리지가 있어 다른 방향으로 가해지는 힘의 간섭이 거의 또는 전혀 없이 한 방향의 힘과 토크를 측정합니다. 다축 로드셀은 조립 및 설치 시간을 절약합니다.