로드셀 (Loadcell) 용어

Calibraition

- 기준 시험 하중에 대한 로드셀 출력의 비교

Combined Error

- 하중 증가시와 감소시 측정된 값으로 무부하시와 초대 하중시 출력값 사이의 직선에서 벗어나는 최대 출력값을 최대 출력의 %로 표현함 (직선성, Hysteresis)

Creep

- 모든 주변 조건의 변화가 없는 상태에서 로드셀에 가해진 하중(무게)에 대한 시간에 따른 로드셀 출력의 변화 로드셀에 일정한 하중을 가하기 시작한 순간부터 로드셀의 출력값이 조금씩 변한다.
Creep은 계량 과정에서 매우 중요한 에러이고, 로드셀의 종류에 따라 시간이 다르게 정의된다. 예를 들면, Combined error가 0.05%인 잘 용접된 Stainless steel Bending beam은 30분 이상 지나는 동안 기껏해야 0.025% 밖에 변하지 않는다.

온도에 따라 Creep이 변할 수 있기 때문에 Creep을 한정하는 온도 범위 역시 중요하다.

Creep Recovery
- 정해진 시간 동안 가해진 하중을 제거한 후에 시간에 따라 발생하는 무부하 출력의 변화

Drift
- 일정한 하중에 대한 출력값(지시 값)이 불규칙하게 나타나는 것

Eccentric Load(편하중)
- 일반적인 하중 축에서 벗어나 로드셀에 가해지는 하중

Error
- 측정되어진 하중의 실제 값과 로드셀에서 발생되는 출력갑의 차이

Excitatio (인가전압)
- 로드셀의 입력 단자에 가해지는 전압. 대부분 로드셀은 직류 10V DC를 가지나, 일부 로드셀은 15,20V DC의 입력 전압을 이용하기도 하며, AC와 DC를 입력 전압으로 사용하는 로드셀도 있다.

Gross Weight (총중량)
- 구조물이나 용기, 콘테이너 용기와 내용물을 포함해서 로드셀에 가해진 총 중량

Hysteresis
- 무 부하 하중에서 하중을 증가시키며 얻은 측정값과 최대 하중에서 하중을 감소시키며 얻은 값 사이의 같은 하중 위치에서 발생한 로드셀 출력의 최대 편차를 최대 출력값의 %로 나타낸다.

Input Bridge Resistance
- 로드셀 입력 단자 저항. 저항 측정기로 입력 단자를 측정함. 입력 단자에 보상 회로가 삽입되면 일반적으로 출력 단자 저항보다 높다.

Insulation Resistance(절연저항)

- 로드셀 전선 피복은 로드셀 몸체에 정상적으로 접지 되지 않는다. 절연 저항은 각각의 전선과  로드셀 몸체(탄성체-금속)사이의 저항이다. 실리콘 형태의 구성요소로 코팅되지 않는다면, 일반적인 값은 50V 직류에 1,000㏁이상이어야 한다.

Linearity(직선성)

- 무하중과 최대하중 사이에 그려지는 이상적인 직선으로부터 벗어난 측정 곡선의 최대 편차로 최대 출력의 %로 표시함. 하중 증가의 출력값만을 측정함

Live Load/Net Weight/Net Load(실하중/순중량)

- 계량을 목적으로 하여 측정되는 로드셀상의 중량의 일부

Load Cycling and Fatigue(피로수명)

- 만약 일정 시간 동안 지속적이고 바르고 주기적인 반복 하중을 작용한다면, 결국 Load Cell 자체의 피로로 인해 손상이 발생할 것이고, 크기와 반복성 모두에서 영점 출력이 증가하는 증상을 나타낼 것이다. 계량 과정의 하나로 신속하게 채우고 비우는 반복 동작을 하는 기계에 Load Cell 선정과 설치에는 특별한 주의가 요구된다. 많은 경우 Vessel이나 Hopper를 비울 때, 거꾸로 작용하는 하중이 Load Cell Element에 상당한 피로를 축적시킨다.

Output

- 가해진 하중과 인가 전압에 비례적으로 로드셀에 의해서 나오는 전기 신호. 신호는 mV/V 또는 V/A로 나타낸다.

Output Resistance

- 로드셀 출력 단자 저항. 저항 측정기로 로드셀 출력 단자 사이의 저항을 측정함. 일반적인 단자 저항은 300, 700, 1,000Ω이다.

Overload Limit(과부하 한계)

- 로드셀은 일반적으로 최대 하중의 150%까지 영구적인 영점 변화없이 하중을 견디도록 되어있다. 그러나 이러한 과부하 한도를 넘으면, 하중을 제거한 후에 영구적인 영점 변화가 발생할 수 있다.

Overload to failure of mechanical integrity(최대 허용 과부하)

- Load Cell에 계속 증가하는 과부하를 걸면, 결국 문자 그대로 Load Cell이 끊어지는 지점에 도달한다. 이 지점은 Load cell의 종류나 제조업체에 따라 다르지만 일반적으로 부하용량(Load capacity)의 300%에서 500%가 될 것이다. 탄성 특성을 잃지 않고, 안전성을 유지하도록, 매달림 인장 하중에서는 항상 Jacking bolts, By-pass bolts 또는 Bracket를 거쳐 하중이 적용되도록 주의해서 사용해야 한다.

"얼마나 오랫동안 Load Cell을 사용할 수 있는가?"라는 물음에 완벽하게 대답할 수는 없다.

정기 검사와 교정이 되는 기능을 갖도록 잘 설비된 현대식 계량 시스템은 적어도 10년간은 아무런 문제없이 본래의 특성을 유지할 수 있을 것이다. 전기적인 설비를 몇 차례 바꿨음에도 불구하고 원래 특성을 지닌 채 여전히 같은 기능을 하고 있는 시스템이 전세계적으로 많다.

Overload to Zero Shift(과부하에 따른 영점 변화)

- 만약 로드셀에 허용 용량 이상의 하중을 점진적으로 가한다면, 하중을 제거한 상태에서도 무 하중 출력값에 영구적인 변화가 생기는 소성 점에 도달하게 될 것이다. 이 소성 점은 로드셀 종류와 제조업체에 따라 다르지만 일반적으로 부하 용량(Load capacity)의 150%에서 200% 정도가 되는데, 그 이유는 로드셀 Element의 탄성 한계가 초과돼서 Load Cell이 원 상태로 복원할 수 있는 능력을 잃었기 때문이다.

Physical Deformation(물리적 변형)

- 비록 일반적인 센서에서 움직이는 부분이 없을지라도, 로드셀은 변환기 동작의 일부로써 물리적인 변형을 요할 것이다. 최대 하중에 대한 일반적인 변형은 0.4mm 정도가 된다.

Rated Load/Output at Rated Load/Full Load Output/Full Scale Output(정격 하중)

- 최대 하중과 최대하중에 따른 로드셀 출력

Rationalization (출력조정)

- 대부분의 산업용 로드셀은 그 출력 값을 조정하기 위해서는 조정 전의 출력 오차가 ±10%에서 조정 후 ±0.1 ~ ±0.25%이하의 감도로 조정돼야 한다.

Remote Sense, Six Wire Circuit(6선 회로)

- 전선의 온도 변화나 전선 길이로부터의 Error를 없애기 위해 로드셀 연결 Junction box에서 로드셀 입력 단자에 한 쌍의 부수적인 전선을 사용하는 방법이다.

Repeatability(반복성)

- 같은 하중을 반복적으로 가할 때 나오는 로드셀 출력의 차이

Resolution(감도)

- 기계적으로 가장 작은 변화를 주었을 때 감지할 수 잇는 가장 작은 출력 신호의 변화

Safe Overload Reading(허용 과부하)

- 로드셀의 특성 변화없이 인가할 수 있는 최대하중. 최대 용량의 %로 표시. 일반적으로 허용 과부하율은 150%이다.

Sensitivity mV/V(감도 mV/V)

- 정격하중에서 인가 전압(V)당 로드셀 출력 전압(mV)

로드셀의 종류에 따라 다르지만 10V의 인가전압에서 18mV부터 33mV의 낮은 아날로그 전압이 나오면 2mV/V나 3mV/V로 특정 지워질 것이다.

주의 : 350ohm load cell bridge에 대해 입력 단자 저항은 일반적으로 350에서 400ohm이다. 출력 단자 저항은 일반적으로 350±3 ohm이 된다.

Sensitivity Tolerance(감도 오차)

- 로드셀 종류와 제조 업체에 따라 다르지만 일반적인 로드셀은 동일한 무게에 대해 정격 출력의 10%까지의 감도 오차를 가질 수 있다. 하중이 고르지 않게 분배될 때 게량 오차가 발생한다. 일반적으로 제조회사는 로드셀 “출력 조정”에 의해 정격 출력의 ±0.1%에 해당하는 모든 감도를 제조 옵션으로 지정할 수 있다. 이러한 조정은 균일하지 않은 하중 분배 시스템에서조차 에러를 0.5% 이내로 맞출 수 있다. 이러한 조정은 균일하지 않은 하중 분배 시스템에서 조차 에러를 0.05% 이내로 맞출 수 있다. 플랫폼 제작에서 4개의 로드셀 각각에 대한 감도나 4귀 조정에 따른 로드셀 출력 조정이 꼭 필요한 것은 아니다.

Shock Load (충격하중)

- 로드셀(저울) 위에 갑작스럽게 가해지는 하중. 예를 들면 물체의 낙하 등.

Side Load (측하중)

- 일반적으로 하중이 적용되는 방향에 직각으로 작용하는 하중, 일반적으로 정상적인 하중 방향은 아래로 작용하는 수직 방향이다.

Span Adjustment (출력 조정)

- 최대 실 하중에서 측정된 무게 값의 조정

Span Drift (출력 오차)

- 최대 실 하중에서 측정된 무게 값의 오차

Tare Weight / Back Weight (자중)

- 계량 과정에서 측정될 필요가 없는데 로드셀에 가해지는 중량의 일부로 예를 들면 구조물, 컨테이너 등을 들 수 있다.

Temperature Effect on Rated Output (온도에 따른 출력의 영향)

- 주변 온도의 변화에 의해 발생되는 정격 출력의 변화로 주변 온도 10℃ 또는 1℃ 온도 변화에 따른 정격 출력의 변화를 %로 표시한다.

Temperature Effect on Zero Balace (온도에 따른 영점의 영향)

- 주변 온도의 변화에 의해 발생되는 영점 출력의 변화로 주변 온도 10℃ 또는 1℃ 온도 변화에 따른 영점 출력의 변화를 %로 표시한다.

Temperature Range Compensated (온도보상 범위)

- 로드셀은 한정된 온도 범위 내에서 정격 출력과 영점이 보상되어져 있다.

Tolerance (오차)

- 로드셀 거동의 허용 오차는 제한되어져 있다. 그렇지 않으면 실제적인 특성을 보증할 수 없다.

Total Error (총오차)

- 하중을 점차 증가시켜 나갈 때와 점차 감소시켜 나가는 동안 무하중과 정격하중 사이의 출력값 사이에 그려지는 직선으로부터의 최대편차

Wheatstone Bridge / Full Bridge

- 사실상 모든 산업용 로드셀은 4장의 스트레인 게이지를 부착하고 Wheatstone bridge로 연결해 신호를 얻는다.

Ultimate Overload Rating (최대허용 과부하)

- 구조적 손상없이 로드셀에 인가할 수 있는 최대 하중으로 최대 용량의 %로 표시함.

Zero Balance (영점 조정)

- 무하중 상태에서나 실 하중 또는 용기를 제거한 후 측정 무게를 조절하는 것

Zero Drift (영점의 흔들림)

- 실 하중과 용기를 제거한 후 영점에 도달할 때 온도와 시간에 따른 계량 측정에서의 변화

Zero Load Output(영점 출력)

- 로드셀의 종류와 제조 업체에 따라 다르지만, 대부분의 로드셀에서는 일반적으로 무하중 상태에서 정격 출력의 1%에서 5%에 해당하는 출력이 나온다. 인디케이터 영점 조절 범위가 용기 무게뿐 아니라 이러한 출력을 받아들일 수 있는 범위에 있어야 한다.