병렬 빔 형 무게 측정 센서 CZL601AA

제품 소개

병렬 빔 형 중량 센서는 변형 저항 원리를 기반으로 하는 힘 감지 검출 요소로, 이중 병렬 빔 또는 단일 병렬 빔 탄성체를 핵심 구조로 합니다. 하중을 받을 때 빔 본체의 굽힘 변형이 스트레인 게이지를 통해 저항 변화를 유도하며, 이는 이후 표준화된 전기 신호로 변환됩니다. 경량, 고정밀, 평면 외편하중 방지 및 설치 용이성 등의 장점을 지니며 소규모 중량 측정, 평면력 측정 및 내장형 측정 응용 분야에서 널리 사용됩니다. 다음은 핵심 차원별 상세 설명으로서 제품 제품 선정, 기술 평가 및 설계서 작성의 요구 사항을 충족시키기 위한 내용입니다.

1. 제품 특징 및 기능

주요 기능

• 구조 설계: 통합된 병렬 빔 구조(빔 본체 두께 2 - 15mm, 길이 20 - 150mm)를 채택하여 응력 분포가 빔 본체의 중앙 부위에 균일하게 집중되며, 평면 내 다각도 하중을 지지할 수 있고, 뛰어난 편심 하중 저항 성능(정격 하중의 ±20% - ±30% 범위 내 평면 편심 하중 견딤 가능)을 갖추고 있어 명확한 응력 사각지대가 없습니다.
• 정밀성 성능: 정밀도 등급은 C1 - C3까지 포함하며, 주류 모델은 C2 등급에 도달합니다. 비선형 오차는 ≤ ±0.01%FS, 반복성 오차는 ≤ ±0.005%FS, 영점 드리프트는 ≤ ±0.002%FS/℃이며, 0.1kg - 500kg의 소규모 범위 상황에서 유사 센서보다 더 우수한 정밀도 성능을 보여줍니다.
• 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/준동적 경하중 계량(응답 시간 ≤ 4ms)에 중점을 두며, 측정 범위는 0.1kg - 500kg까지 커버하고, 일반적인 적용 범위는 1kg - 200kg입니다. 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 기능(-10°C - 70°C)을 통합하여, 과부하 보호 기능(정격 하중의 150% - 200%, 알루미늄 합금 모델은 일반적으로 150%)을 갖추고 있으며, 일부 모델은 충격 완화용 버퍼 구조를 포함합니다.
• 장기적인 안정성: 피로 수명은 하중 사이클 ≥ 10⁷회, 정격 하중 조건에서 연간 드리프트는 ≤ ±0.01%FS이며, 슈퍼마켓 및 실험실과 같은 장기 연속 운전 환경에 적합합니다.

2. 해결하는 핵심 문제

• 경하중 상황에서 정확도 부족: 기존 센서가 10kg 이하의 소량 측정 시 과도한 오차를 발생하는 문제를 해결하기 위해, 빔 본체의 응력 구조를 최적화하여 측정 오차를 ±0.005%FS 이내로 억제하여 식품 무게 측정 및 의약품 계량과 같은 고정밀 요구사항을 충족합니다.

•평면 편심 하중의 측정 오류: 병렬 빔 구조는 균일한 응력 분포 특성을 가지며, 측정 대상 물체의 위치 편차로 인해 발생하는 편심 하중의 영향을 효과적으로 상쇄하여 데스크탑 저울기기 및 분류 장비에서 물질 배치 위치가 고정되지 않은 경우의 정확도 문제를 해결합니다.

• 장비 통합 및 설치의 어려움: 소형 구조와 유연한 설치 방식으로 자동화 장비 및 스마트 가전제품의 내장 설치 요구사항을 충족하여 장비의 주요 구조를 변경할 필요 없이 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 홀과 위치 기준면으로 전문 캘리브레이션 도구가 필요 없으며, 일반 드라이버만으로 설치가 가능하고 평탄도 요구 사항이 낮습니다(≤0.1mm/m). 한 명의 작업자가 10분 이내에 설치 및 시운전을 완료할 수 있습니다.
• 낮은 운영 요건: 저울기기의 원버튼 제로 세팅 및 단일 포인트 캘리브레이션을 지원합니다(정격 하중의 100%에 해당하는 표준 질량만 필요). 디지털 모델의 경우 컴퓨터 소프트웨어를 통해 신속하게 캘리브레이션할 수 있어 전문 지식이 없는 사용자도 쉽게 조작할 수 있습니다.
• 매우 낮은 유지보수 비용: 완전 밀폐 구조로 먼지와 습기 침투를 줄이며, 연간 평균 고장률이 ≤0.2%입니다. 알루미늄 합금 모델은 경량(최소 무게 5g)으로 교체가 용이하며, 정비 시 대형 구조물을 분해할 필요가 없습니다.
• 정밀한 데이터 피드백: 정적 측정 데이터 변동 범위 ≤±0.003%FS로 준동적 상황에서도 지연 현상이 없습니다. 디지털 모델은 내장형 제로 드리프트 보정 기능을 갖추고 있어 빈번한 캘리브레이션이 필요 없으며, 데이터 안정성을 높게 유지합니다.
• 우수한 통합성과 적응성: 마이크로 모델은 소형 사이즈(최소 크기 20mm×10mm×5mm)로 스마트 기기 내부에 내장 가능하여 외관 설계에 영향을 주지 않습니다. 신호 출력은 주요 소형 컨트롤러와 호환되며 플러그 앤 플레이 방식을 지원합니다.

4. 대표적인 활용 사례

1) 민·상업용 경량 저울

• 슈퍼마켓 가격표시용 저울/전자 플랫폼: 서로 다른 배치 위치에서도 높은 측정 정확도를 유지하며, 오차는 ±1g 이내입니다.

• 택배용 전자저울: 1-50kg 택배 무게 측정 장비로, 오염 방지 및 세척이 쉬운 스테인리스 스틸 재질이며, 택배 영업소의 습하고 먼지가 많은 환경에 적합한 IP67 보호 등급을 갖추고 있으며, 빠른 연속 측정이 가능합니다.

• 주방 저울/베이킹 저울: 0.01-5kg 고정밀 주방 저울로, 마이크로 병렬 빔 센서를 사용하여 밀리그램 수준의 정확도를 구현하며, 디지털 신호 출력으로 고품질 디스플레이와 호환되어 정확한 재료 배합 비율 측정 요구 사항을 충족시킵니다.

2）산업 자동화 장비

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

• 조립 라인 소재 감지: 전자 부품 조립 라인의 소재 부족 감지를 위해 무게 측정을 통한 누락 여부 판별 (예: 휴대폰 배터리 조립)으로, 응답 시간 ≤ 4ms로 고속 생산 라인에 적합함.

• 포장기기의 정량 제어: 소형 입자/분말 포장기기용 정량 계량으로, C2 등급 정확도 모델은 1봉지당 무게 오차를 ≤ ±0.2%로 유지하여 계량 기준을 충족함.

3) 식품 및 제약 산업

• 제약 원료 계량: 제약 산업에서 소량 투여 원료(0.1-10kg)의 무게 측정으로, 316L 스테인리스강 제작 및 GMP 인증 획득, 세균 잔여물이 생기지 않도록 코너 없는 광택 처리로 소독 및 살균이 용이하며, 정확도는 ≤ ±0.01%FS임.

• 수산물/육류 무게 측정: 도축장 및 수산시장을 위한 절단 및 무게 측정 장비로, 방수 및 내식성 설계(IP68)를 갖추고 직접 세척이 가능하여 습기와 물이 많은 작업 환경에 적합함.

4) 과학 연구 및 실험 장비

• 생물학 실험 무게 측정: 실험실 내 시약 및 샘플의 무게 측정으로, 초소형 범위 모델(0.01-1kg)이 미생물 배양 및 화학 시약 배합을 위한 고정밀 요구 사항을 충족시킴.

• 의료 기기 힘 측정: 재활 장비(예: 악력계) 및 의료용 저울(신생아 체중계)의 힘/무게 측정용으로, 알루미늄 합금 경량 설계가 장비의 휴대성을 향상시키며 정확도는 ±0.005%FS에 이르름.

5) 스마트 소비자 전자제품 및 사물인터넷(IoT) 기기

• 스마트 가전제품: 세탁기의 옷감 무게 감지 및 커피머신의 원두 찌꺼기 무게 측정에 활용되며, 마이크로 임베디드 센서가 장치의 지능형 제어를 가능하게 하여 사용자 경험을 향상시킴.

• IoT 엔드 포인트: 스마트 셰프 및 스마트 쓰레기통에 대한 무게 모니터링, 저전력 디지털 모델은 NB-IoT 무선 전송을 지원하며 IoT 원격 관리 시나리오에 적합합니다.

5. 사용 설명서(실용 가이드)

1) 설치 과정

• 준비: 설치 표면을 청소 (유 얼룩과 부러지를 제거), 센서 외모를 확인 (무선 몸의 변형, 케이블에 손상이 없습니다), 범위에 따라 적절한 장착 볼트를 선택 (알루미늄 합금 모델에 고강성 볼트를 사용하지 마십시오).

• 위치 및 고정: 센서를 부하 지표에 수평적으로 설치하고, 부하가 빔 몸 위에 수직으로 작용하도록 보장 (옆면 충돌을 피하십시오); 볼트 꽉 막기 위해 토크 랭치 (5-10N · m 알루미늄 합금 모델, 10-20N · m 합금 강철) 를 사용하십시오. 과

• 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 밀봉하고, 식품 산업에서 사용 후에는 잔류 물질로 인한 부식을 피하기 위해 센서 표면을 즉시 청소하십시오.

2） 교정 및 디버깅

• 제로 교정: 전원을 켠 후 10분간 예열하고, "제로 교정" 명령을 실행하십시오. 제로 출력이 ±0.001%FS 범위 내에 있는지 확인하십시오. 편차가 너무 클 경우 설치 면이 평평한지 확인하십시오.

• 부하 교정: 정격 부하의 100%에 해당하는 표준 중량을 올려놓고(소범위 상황의 경우 표준 중량 사용), 출력 신호 값을 기록한 후 계기 또는 소프트웨어를 통해 오차를 보정하여 오차가 해당 정확도 등급의 허용값 이하가 되도록 하십시오(C2 등급 ≤ ±0.01%FS).

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

3） 정기 유지보수

• 정기 점검: 센서 표면은 매주 청소하고, 배선 상태는 매월 느슨하지 않은지 점검한다. 상업용 계량기기는 분기마다, 실험실 장비는 매월 교정한다.

• 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 매개변수 결정

• 범위 선택: 실제 최대 중량의 1.2~1.4배에 따라 모델을 선택한다(예: 최대 측정 중량이 10kg인 경우, 12~14kg 센서를 선택 가능). 경하중 상황에서는 정확도 부족을 방지하기 위해 범위가 지나치게 큰 모델 선택을 피한다.

• 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 선택하고, 스마트 기기에는 디지털 신호(I2C/RS485)를, IoT 상황에는 무선 모듈이 장착된 모델을 선택한다.

2) 환경 적응성에 따른 선택

• 온도: 일반적인 상황에는 일반 모델을 선택하고(-10°C~60°C), 저온 냉장 상황에는 저온 내성 모델을 선택하며(-20°C~0°C), 고온 상황에는 고온 보상 모델을 선택하십시오(60°C~80°C).

• 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 기기는 볼트 고정 방식을 선택하고, 스마트 장치에는 매립형 설치를 선택하십시오. 공간이 제한된 상황에서는 길이가 30mm 이하인 마이크로 모델을 우선적으로 선택하십시오.

• 호환성: 센서의 전원 공급 전압 및 신호 유형이 컨트롤러와 일치하는지 확인하십시오. 마이크로 모델의 경우 핀 정의를 점검하여 배선 오류로 인해 모듈이 손상되는 것을 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 분류에는 응답 시간이 3ms 이하인 모델을 선택하고, 저전력 상황에는 대기 전류가 10μA 이하인 IoT 모델을 선택하며, 위생적인 상황에는 나사부나 사각지대가 없는 일체형 모델을 선택하십시오.

요약

병렬 빔 로드셀은 "경하중에서의 고정밀, 평면 편심하중 저항, 간편한 통합"이라는 핵심 장점을 지니며, 주로 소규모 범위에서의 정확한 계량, 재료의 편심하중, 장비의 내장형 설치와 같은 문제를 해결한다. 사용자 경험은 간단한 조작, 무상의 유지보수, 비용 통제에 중점을 둔다. 모델을 선택할 때는 측정 범위, 정확도, 설치 공간, 환경의 네 가지 핵심 요구사항을 먼저 명확히 하고, 그 후 시스템 호환성 및 추가 기능을 기반으로 결정을 내려야 한다. 사용 중에는 과부하와 측면 충격을 피하고 정기적인 교정 규정을 철저히 준수하여 장기간 안정적인 작동을 보장해야 한다. 경하중 계량기기, 자동화 장비, 식품 및 제약 산업 등에 적합하며, 소규모 및 평면 계량 시나리오에서 최적의 센싱 솔루션이다.

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