캔틸레버 빔 측정 센서란 무엇인가

핵심 구조 분해

캔틸레버 빔 로드셀은 한쪽 끝이 고정되고 다른 쪽 끝이 자유로운 탄성 금속 빔이다. 주요 구성 요소는 다음과 같다:

1. 탄성 본체(민감한 보)

● 재질: 일반적으로 40CrNiMoA 합금강 또는 17-4PH 스테인리스강을 사용하며, 뛰어난 탄성과 피로 저항성을 제공한다.

● 형태: 직사각형 블록 형태이거나 단면이 변화하는 계단식 보 형태로, 일반적으로 길이는 50~300mm이다.

● 주요 설계 요소: 보의 중앙부는 변형을 집중시켜 감도를 향상시키기 위해 일반적으로 얇아진 영역(변형 구역)을 갖는다.

● 고정단: 베이스에 2~4개의 볼트를 사용해 강성 있게 고정한다.

● 하중단: 하중을 보 끝단에 수직으로 가하기 위해 상부에 하중 헤드(강구 또는 압입 헤드)가 장착된다.

2. 저항 응변 게이지

일반적으로 4개의 스트레인 게이지가 전위스트턴 브리지(풀 브리지)를 구성하기 위해 사용된다.

설치 위치:

● 보의 상면(인장 구역)에 2개의 게이지를 설치한다.

● 보의 하면(압축 구역)에 2개의 게이지를 설치한다.

● 또는 보의 측면, 중립축 근처에 설치할 수도 있다(전단 모드). 이 방식은 편심 하중에 대한 내성이 더 강하다.

● 정격 저항값은 일반적으로 350Ω이며, 120Ω 및 700Ω 사양도 제공된다.

● 격자 길이는 일반적으로 1mm에서 6mm 사이로, 보의 치수에 따라 선택한다.

3. 보상 및 밀봉

내부 온도 보상 저항을 포함한다(영점 보상 및 감도 보상용).

용접 밀봉 또는 접착제 밀봉 방식을 사용하며, IP67 또는 IP68 보호 등급을 달성한다.

케이블 옵션: 직접 연결 케이블 또는 커넥터(예: M12 항공 플러그).

주요 기술 사양

설치 및 사용 지침

올바른 설치 방법

고정단은 단단히 고정되어야 하며, 장착면의 평탄도는 ≤0.05mm여야 한다.

하중 헤드와 측정 대상 물체 사이에는 점 접촉 또는 선 접촉을 유지하여 측방력이 발생하지 않도록 해야 한다.

케이블은 적절히 고정하고 배선하여 흔들림으로 인한 신호 간섭을 방지해야 한다.

여러 개의 센서를 병렬로 사용할 경우(예: 4코너 플랫폼 저울), 모든 센서에 걸쳐 하중이 균등하게 분포되도록 보장하는 것이 필수적이다.

오차의 일반적인 원인

● 중심 이탈 하중 오차: 하중 지점에서 벗어난 하중은 추가적인 굽힘 모멘트를 유발하여 측정값 편차를 초래한다.

● 측방향 힘 / 비틀림: 캔틸레버 빔은 측방향 힘에 민감하므로 부적절한 설치 시 영점 이동이 발생할 수 있습니다.

● 온도 영향: 주변 온도 변화는 영점 및 감도 이동을 유발합니다.

● 크리프: 장시간 만하중 조건에서 출력이 서서히 변합니다.

● 기계적 진동: 동적 환경에서는 쇼크 업소버 또는 디지털 필터링이 필요합니다.

타 로드셀과의 비교

실용적인 적용 사례: 소형 플랫폼 저울

1톤 용량의 플랫폼 저울은 일반적으로 네 모서리에 캔틸레버 빔 로드셀 4개를 배치하여 사용한다:

센서당 용량: 각각 500kg (4 × 500kg = 총 2t, 안전 여유율 50% 확보).

● 4개 센서는 병렬로 배선되어 신호가 집합 상자(junction box)로 모아진다.

● 집합 상자 내부의 조절 가능 포텐시오미터는 코너 오차 보정에 사용된다.

● 출력 신호는 측정 지시기(weighing indicator)로 입력되며, 이 장치는 A/D 변환 및 교정 후 중량을 표시한다.

캘리브레이션 절차: 무하중 상태에서 제로 설정 → 표준 시험 중량 적용 → 중량 값 입력 → 지시기가 자동으로 교정 계수를 산출한다.