병렬 빔 로드셀 CZL601

제품 소개

병렬 빔 로드셀 스트레인 저항 원리를 기반으로 하는 힘 감지 요소로, 이중 병렬 빔 또는 단일 병렬 빔 엘라스토머를 핵심 구조로 사용합니다. 하중이 가해지면 빔의 굽힘 변형이 스트레인 게이지를 작동시켜 저항 변화를 발생시키고, 이는 이후 표준화된 전기 신호로 변환됩니다. 이러한 로드셀은 경하중에서의 높은 정밀도, 평면 오프센터 하중 방지 기능, 설치 용이성 등의 장점을 결합하여 소규모 측정 범위, 평면력 측정, 내장형 측정 시나리오 등에 널리 사용됩니다. 다음은 핵심 치수별 상세 정보를 제시하여 제품 선택, 기술 평가 및 솔루션 작성의 요구 사항을 충족하기 위한 내용입니다:

1. 제품 특징 및 기능

주요 기능

• 구조 설계: 일체형 평행 빔 구조(빔 본체 두께 2-15mm, 길이 20-150mm)를 채택하여 응력 분포가 빔 본체의 중앙 부위에 균일하게 집중되며, 평면 내 다각도 하중을 지원하고 뛰어난 비편심 하중 저항 성능을 갖추고 있습니다(정격 하중의 ±20%~±30% 범위 내 평면 비편심 하중 견딤 가능). 응력 사각지대가 없습니다.
• 정밀성 성능: 정밀도 등급은 C1-C3까지 적용되며, 주류 모델은 C2 등급에 도달합니다. 비선형 오차는 ≤±0.01%FS, 반복성 오차는 ≤±0.005%FS, 제로 드리프트는 ≤±0.002%FS/℃이며, 정확도 성능은 0.1kg에서 500kg 범위의 소규모 응용 분야에서 유사 센서보다 우수합니다.
• 재료 및 보호: 탄성체는 일반적으로 경량화가 필요한 환경에서는 알루미늄 합금을, 기존 산업용 환경에서는 합금강을, 부식성이 있는 환경에서는 304/316L 스테인리스강을 사용하며, 표면은 양극산화 처리, 니켈 도금 또는 패시베이션 처리를 거칩니다. 보호 등급은 일반적으로 IP65/IP67이며, 식품 등급 모델의 경우 IP68까지 가능하여 다양한 복잡한 환경에 적합합니다.
• 설치 호환성: 하단부에는 표준 마운팅 홀(나사 홀 또는 스무스 홀)이 제공되어 볼트 고정 또는 접착제 설치를 지원합니다. 일부 마이크로 모델은 내장형으로 설치할 수 있어 데스크탑 저울기기 및 자동화 설비의 좁은 설치 공간에 적합하며, 단일 유닛만으로도 평면 측정 요구사항을 충족할 수 있습니다.

핵심 기능

• 경하중 힘 측정: 정적/준정적 가벼운 하중 측정(응답 시간 ≤ 4ms)에 중점을 두며, 측정 범위는 0.1kg - 500kg를 포함합니다. 일반적인 적용 범위는 1kg - 200kg 사이이며, 마이크로 모델은 0.01kg의 초소형 범위 측정이 가능합니다.
• 다양한 유형의 신호 출력: 아날로그 신호(4 - 20mA, 0 - 3V, 0 - 5V) 및 디지털 신호(RS485/Modbus RTU, I2C)를 제공합니다. 마이크로 인텔리전트 모델은 신호 조정 모듈을 내장하고 있어 단일 칩 마이크로컴퓨터 및 IoT 모듈에 직접 연결이 가능합니다.
• 안전 보호 기능: 광범위한 온도 범위 보상(-10°C ~ 70°C) 기능을 통합하였으며, 과부하 보호 기능(정격 하중의 150% - 200%, 알루미늄 합금 모델의 경우 일반적으로 150%)을 갖추고 있고, 일부 모델은 충격 방지 버퍼 구조를 포함합니다.
• 장기적인 안정성: 피로 수명 ≥ 10⁷회 이상의 하중 사이클에서 정격 하중 시 연간 드리프트 ≤ ±0.01%FS이며, 슈퍼마켓 및 실험실과 같은 장기 지속 운전 환경에 적합합니다.

2. 해결하는 핵심 문제

• 경하중 상황에서 정확도 부족: 10kg 미만의 소규모 측정 상황에서 기존 센서의 과도한 오차 문제를 해결하기 위해, 빔 본체의 응력 구조를 최적화하여 측정 오차를 ±0.005%FS 이내로 억제하며 식품 무게 측정, 의약품 계량 등의 고정밀 요구 사항을 충족합니다.

•평면에서 중심이 벗어난 하중의 측정 오류: 병렬 빔 구조는 균일한 응력 분포 특성을 가지며, 물체의 위치 이탈로 인해 발생하는 비대칭 하중의 영향을 효과적으로 상쇄시켜, 데스크탑 저울기기 및 분류 장비에서 물질 배치 위치가 고정되지 않은 경우의 정확도 문제를 해결합니다.

•장비 통합 및 설치의 어려움: 콤팩트한 구조와 유연한 설치 방식은 자동화 장비 및 스마트 가전제품의 내장형 설치 요구사항을 충족시키며, 장비 본체 구조의 변경을 필요로 하지 않아 통합 비용을 절감할 수 있습니다.

• 다양한 환경에 대한 적응성 부족: 소재 및 보호 등급을 개선하여 습도(예: 수산물 계량), 부식(예: 화학약품 계량), 먼지(예: 밀가루 가공)와 같은 상황에서 센서 손상 및 신호 드리프트 문제를 해결하였습니다.

•소형 장치의 비용 압력: 단일 센서로 평면 계량 요구사항을 충족시켜 다수의 센서를 조합하여 사용할 필요가 없습니다. 또한 알루미늄 합금 소재를 사용함으로써 제품의 무게와 비용을 줄여 소형 계량기기 및 소비자 전자제품의 원가 통제 문제를 해결하였습니다.

3. 사용자 경험

• 극도로 간소화된 설치: 표준화된 장착 구멍과 위치 기준면을 통해 전문 캘리브레이션 도구가 불필요하며, 일반 드라이버만으로 설치가 가능합니다. 평탄도 요구 사항이 낮으며(≤0.1mm/m), 한 명의 작업자가 10분 이내에 디버깅을 완료할 수 있습니다.

• 낮은 운영 요건: 한 번의 키 조작으로 제로 세팅 및 단일 포인트 캘리브레이션을 지원하며, 무게 측정 장비의 경우 정격 부하의 100%에 해당하는 표준 중량체만 있으면 됩니다. 디지털 모델은 컴퓨터 소프트웨어를 통해 신속하게 캘리브레이션할 수 있어 전문가가 아니더라도 쉽게 조작이 가능합니다.

• 매우 낮은 유지보수 비용: 완전 밀봉 구조로 인해 먼지와 습기 침투가 줄어들어 연 평균 고장률이 ≤0.2%입니다. 알루미늄 합금 모델은 가볍고(최소 무게 5g) 교체가 용이하며, 유지보수 시 대형 구조물을 분해할 필요가 없습니다.

•정밀한 데이터 피드백: 정적 측정 데이터 변동폭은 ±0.003%FS 이하이며, 준동적 상황에서도 지연 현상이 없습니다. 디지털 모델은 내장된 제로 드리프트 보정 기능을 갖추고 있어 빈번한 캘리브레이션이 필요 없으며, 안정적인 데이터 유지가 가능합니다.

• 뛰어난 통합 호환성: 마이크로 모델은 크기가 작으며(최소 치수 20mm×10mm×5mm) 스마트 기기 내부에 장착하더라도 기기 외관 디자인에 영향을 주지 않습니다. 신호 출력은 주류 소형 컨트롤러와 호환되며 플러그 앤 플레이를 지원합니다.

4. 일반적인 적용 사례

1) 민·상업용 경량 저울

• 슈퍼마켓 가격표시 저울/전자 플랫폼 저울: 3~30kg 가격표시 저울의 핵심 센싱 유닛으로, 알루미늄 합금 소재를 사용하여 경량화 설계를 구현했으며, 편심 하중 방지 특성 덕분에 다양한 위치에 올려도 일정한 무게 측정 정확도를 유지하며 오차는 ±1g 이내입니다.

• 택배 전자저울: 1~50kg 택배 물량 측정 장비로, 스테인리스강 재질을 사용하여 오염 방지 및 청소가 용이하며, IP67 보호 등급으로 택배 영업소의 습하고 먼지 많은 환경에도 적합하고, 빠르고 연속적인 무게 측정이 가능합니다.

• 주방 저울/베이킹 저울: 0.01-5kg 고정밀 주방 저울로, 마이크로 병렬 빔 센서를 사용하여 밀리그램 수준의 정확도를 달성하며, 고해상도 디스플레이와 호환되는 디지털 신호 출력을 제공하여 정확한 재료 배합 비율 요구 사항을 충족합니다.

2）산업 자동화 장비

• 자동 분류 장비: 식품 및 하드웨어 산업용 중량 분류기로, 분류 컨베이어 벨트 아래에 설치되어 제품 무게를 실시간으로 감지하고 분류 메커니즘과 연동되며, 분류 정확도는 ±0.1g까지 가능합니다.

• 생산라인 소재 검출: 전자 부품 조립 라인의 자재 누락 감지로, 무게 측정을 통해 자재가 누락되었는지 여부를 판단합니다(예: 휴대폰 배터리 조립). 응답 시간은 ≤ 4ms이며, 고속 조립 라인에 적합합니다.

• 포장기기의 정량 제어: 소입자/분말 포장기기용 정량 계량에서 C2 등급 정확도 모델은 1봉지당 무게 오차를 ≤ ±0.2% 이내로 유지하여 계량 기준을 충족합니다.

3) 식품 및 제약 산업

• 의약 원료 계량: 제약 산업에서 소량 투여 원료(0.1-10kg)의 계량에 사용되며, 316L 스테인리스강 소재와 GMP 인증을 적용하여 표면을 코너 없는 폴리싱 처리하여 소독 및 살균이 용이하며, 정확도는 ≤ ±0.01%FS입니다.

• 수산물/육류 계량: 도축장 및 수산시장의 절단 및 계량 장비로, 방수 및 내식성 설계(IP68)를 적용하여 직접 세척이 가능하며 습하고 수분이 많은 작업 환경에 적합합니다.

4) 과학 연구 및 실험 장비

• 생물학적 실험 무게 측정: 실험실 내 시약 및 시료의 무게 측정에 사용되며, 초소형 범위 모델(0.01-1kg)은 미생물 배양 및 화학 시약 배합의 고정밀 요구사항을 충족시킵니다.

• 의료기기 힘 측정: 재활 장비(예: 악력계) 및 의료용 저울(신생아 체중계)의 힘/무게 측정에 활용되며, 경량 알루미늄 합금 설계로 장비의 휴대성을 높이고 정확도는 ±0.005%FS까지 가능합니다.

5) 스마트 소비자 전자제품 및 사물인터넷(IoT) 기기

• 스마트 가전제품: 세탁기의 빨래 무게 감지 및 커피머신의 커피 원두함 무게 측정에 활용되며, 마이크로 임베디드 센서를 통해 장치의 지능형 제어를 가능하게 하여 사용자 경험을 향상시킵니다.

• 사물인터넷(IoT) 단말기: 스마트 선반 및 스마트 쓰레기통의 무게 모니터링에 사용되며, 저전력 디지털 모델은 NB-IoT 무선 전송을 지원하여 IoT 원격 관리 시나리오에 적합합니다.

5. 사용 설명서(실용 가이드)

1) 설치 과정

• 준비: 설치 표면을 청소하고(기름때와 모서리의 깨짐 제거), 센서 외관을 점검(빔 본체의 변형 없음, 케이블 손상 없음)하며, 측정 범위에 따라 적절한 장착 볼트를 선택하십시오(알루미늄 합금 모델에는 고강도 볼트 사용 금지).

• 위치 결정 및 고정: 센서를 지지면에 수평으로 설치하여 하중이 빔 본체 정중앙 위로 수직 방향으로 작용하도록 하며(측면 충격 피하기); 토크 렌치를 사용해 볼트를 조이십시오(알루미늄 합금 모델은 5-10 N·m, 합금강 모델은 10-20 N·m). 과도한 조임으로 인한 빔 본체 손상을 방지하십시오.

• 배선 사양: 아날로그 신호의 경우, "빨강 - 전원 +, 검정 - 전원 -, 초록 - 신호 +, 흰색 - 신호 -" 순서를 따르고, 디지털 신호의 경우 핀 정의에 따라 연결하십시오. 마이크로 모델 배선 시 케이블을 당기지 말고, 여유 길이 5cm 정도 확보하는 것이 좋습니다.

• 보호 처리: 습한 환경에서는 케이블 커넥터를 방수 테이프로 밀봉하십시오. 식품 산업의 경우 사용 후 잔류 물질로 인한 부식을 방지하기 위해 센서 표면을 즉시 청소하십시오.

2）교정 및 디버깅

• 제로 교정: 전원을 켠 후 10분간 예열하고 "제로 교정" 명령을 실행하십시오. 영점 출력이 ±0.001%FS 이내에 있는지 확인하며, 편차가 너무 클 경우 설치 면이 평탄한지 여부를 점검하십시오.

• 부하 교정: 정격 부하의 100%에 해당하는 표준 질량을 올려놓고(측정 범위가 작은 경우에는 표준 중량체 사용), 출력 신호 값을 기록한 후 미터기 또는 소프트웨어를 통해 오차를 보정하여 오차가 해당 정밀도 등급에서 허용되는 값 이하가 되도록 하십시오(C2 등급 ≤ ±0.01%FS).

• 편심 하중 시험: 센서의 지지 표면에 동일한 무게를 서로 다른 위치에 놓고, 측정값의 일관성을 확인하며, 편차는 ≤ ±0.02%FS이어야 한다. 그렇지 않을 경우 설치 수평을 조정한다.

3) 정기 유지보수

• 정기 점검: 센서 표면은 매주 청소하고, 배선 상태는 매월 느슨함 여부를 확인한다. 상업용 계량기는 분기별로, 실험실 장비는 매월 보정한다.

• 고장 처리: 데이터 드리프트 발생 시 먼저 전원 전압을 확인한다(5-24V DC에서 안정적임, 일반적으로 마이크로 모델은 5V 사용). 측정값이 비정상일 경우 과부하 여부를 점검하며(알루미늄 합금 모델은 과부하 시 영구 변형이 발생하기 쉬움), 필요 시 센서를 교체한다.

6. 선택 방법(요구사항에 정확히 부합)

1) 핵심 파라미터의 결정

• 범위 선택: 실제 최대 중량의 1.2 ~ 1.4배에 따라 모델을 선택하십시오 (예: 최대 측정 용량이 10kg인 경우, 12 ~ 14kg 센서를 선택 가능). 경하중 상황에서 정확도 부족을 방지하기 위해 과도하게 큰 범위를 선택하지 마십시오.

• 정밀도 등급: 실험실/의료용도에는 등급 C1(오차 ≤ ±0.005%FS)을 선택하고, 산업계측용도에는 등급 C2(오차 ≤ ±0.01%FS), 민수용 계량기기에는 등급 C3(오차 ≤ ±0.02%FS)를 선택하십시오.

• 신호 유형: 민수용 계량기기는 아날로그 신호(0 ~ 5V)를, 스마트 기기는 디지털 신호(I2C/RS485)를, IoT 응용 분야는 무선 모듈이 장착된 모델을 선택하십시오.

2) 환경 적응성에 따른 선택

• 온도: 일반적인 상황에는 일반 모델(-10°C ~ 60°C), 저온 냉장 상황에는 내저온 모델(-20°C ~ 0°C), 고온 상황에는 고온 보상 모델(60°C ~ 80°C)을 선택하십시오.

• 매체: 건조한 환경의 경우 알루미늄 합금을 선택하고, 습기 있는/식품 산업의 경우 304 스테인리스강을, 화학 부식 환경의 경우 316L 스테인리스강을 선택하십시오.

• 보호 등급: 실내 건조 환경의 경우 ≥IP65, 습기 있는/세척 환경의 경우 ≥IP67, 수중 또는 고도로 부식성 환경의 경우 ≥IP68 이상이어야 합니다.

3）설치 및 시스템 호환성

• 설치 방식: 데스크탑 저울 기기에는 볼트 고정 방식을 선택하고, 스마트 장치에는 내장형 설치를 선택하십시오. 공간이 제한된 상황에서는 길이가 30mm 이하인 마이크로 모델을 우선적으로 고려하십시오.

• 호환성: 센서의 전원 공급 전압과 신호 유형이 컨트롤러와 일치하는지 확인하십시오. 마이크로 모델의 경우 핀 정의를 점검하여 배선 오류로 인한 모듈 손상을 방지하십시오.

4）추가 요구사항 확인

• 인증 요구사항: 식품 및 제약 산업은 FDA/GMP 인증을 필요로 하며, 계량 응용 분야는 CMC 인증을, 수출 제품은 OIML 인증을 필요로 합니다.

• 특수 기능: 고속 분류를 위해 응답 시간이 3ms 이하인 모델, 저전력 상황을 위한 대기 전류가 10μA 이하인 IoT 모델, 위생적인 상황을 위한 나사와 사각지대가 없는 일체형 모델을 선택하세요.

요약

병렬 빔 로드셀은 '경하중 고정밀, 평면 오프센터 하중 저항, 간편한 통합'을 핵심 장점으로 하며, 주로 소규모 범위의 정확한 계량, 물질의 중심 이탈 하중, 장비의 내장형 설치와 같은 문제를 해결합니다. 사용자 경험 측면에서는 간단한 조작, 유지보수에 대한 걱정 없음, 비용 통제 가능성을 강조합니다. 로드셀을 선택할 때는 먼저 측정 범위, 정확도, 설치 공간, 환경의 네 가지 핵심 요구사항을 명확히 하고, 시스템 호환성 및 추가 기능과 함께 종합적으로 판단하여 결정해야 합니다. 사용 중에는 과부하 및 측면 충격을 피하고 정기적인 교정 규정을 철저히 준수하여 장기간 안정적인 작동을 보장해야 합니다. 경하중 계량기기, 자동화 설비, 식품 및 의약 분야 등 다양한 분야에 적합하며, 소규모 범위 및 평면 계량 상황에서 최적의 센싱 솔루션입니다.

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