병렬 빔 무게 측정 센서 CZL602A

제품 소개

병렬 빔 로드셀 변형 저항 원리를 기반으로 하는 힘 감지용 검출 소자로, 쌍 병렬 빔 또는 단일 병렬 빔 엘라스토머를 핵심 구조로 한다. 하중이 가해질 때 빔의 굽힘 변형이 스트레인 게이지 저항 변화를 발생시키며, 이는 이후 표준화된 전기 신호로 변환된다. 이러한 소자는 경하중 조건에서의 높은 정밀도, 평면적 비대칭 하중에 대한 내성, 설치 용이성 등의 장점을 결합하고 있으며, 소규모 범위의 무게 측정, 평면력 측정 및 내장형 측정 응용 분야에서 널리 사용된다. 다음은 핵심 차원별 상세 설명을 통해 다양한 요구 사항을 충족시키기 위한 정보를 제공한다. 제품 선택, 기술 평가 및 솔루션 작성의 요구 사항을 충족하기 위한 내용입니다:

1. 제품 특징 및 기능

주요 기능

• 구조 설계: 통합된 병렬 빔 구조(빔 두께 2-15mm, 길이 20-150mm)를 채택하여 응력 분포가 빔의 중앙 부위에 고르게 집중되며, 평면 내 다각도 하중을 지지하고 우수한 비편심 하중 저항 성능을 제공합니다(정격 하중의 ±20%~±30% 범위 내 평면 비편심 하중 견딤). 명확한 응력 사각지대가 없습니다.

• 정밀성 성능: 정확도 등급은 C1에서 C3까지 적용되며, 주류 모델은 C2 등급에 도달합니다. 비선형 오차는 ±0.01%FS 이하, 반복성 오차는 ±0.005%FS 이하, 제로 드리프트는 ±0.002%FS/℃ 이하이며, 0.1kg~500kg의 소규모 범위에서 유사 센서 대비 더 우수한 정밀도 성능을 제공합니다.

• 재료 및 보호 : 엘라스토머는 일반적으로 경량화 적용 분야에서는 알루미늄 합금, 일반 산업용 분야에서는 합금강, 부식성 환경에서는 304/316L 스테인리스강을 사용하며, 표면 처리는 양극산화, 니켈 도금 또는 패시베이션 처리됩니다. 보호 등급은 일반적으로 IP65/IP67이며, 식품 등급 모델은 IP68까지 가능하여 다양한 복잡한 환경에 적합합니다.

• 설치 호환성: 하단부에는 표준화된 장착 구멍(나사 구멍 또는 단순 구멍)이 제공되어 볼트 고정 또는 접착제 설치를 지원합니다. 일부 소형 모델은 내장 방식으로 설치할 수 있어 데스크탑 저울 장비 및 자동화 장비의 좁은 설치 공간에 적합하며, 단일 유닛으로 평면 측정 요구 사항을 충족시킬 수 있습니다.

핵심 기능

• 경하중 힘 측정: 정적/준동적 경량 측정(응답 시간 ≤4ms)에 중점을 두며, 측정 범위는 0.1kg~500kg까지 커버하고, 일반적인 적용 범위는 1kg~200kg 구간에 집중되어 있습니다. 소형 모델은 0.01kg의 초소형 범위 측정도 가능합니다.

• 다양한 유형의 신호 출력: 아날로그 신호(4-20mA, 0-3V, 0-5V) 및 디지털 신호(RS485/Modbus RTU, I2C)를 제공합니다. 소형 지능형 모델은 신호 조정 모듈을 통합하여 단일 칩 마이크로컴퓨터 및 IoT 모듈에 직접 연결할 수 있습니다.

•안전 보호 기능: 광범위한 온도 범위 보상 기능(-10℃~70℃)을 통합하였으며, 과부하 보호 기능(정격 부하의 150%~200%, 일반적으로 알루미늄 합금 모델은 150%)을 갖추고 있으며, 일부 모델은 충격 방지 버퍼 구조를 포함합니다.

• 장기적인 안정성: 피로 수명이 ≥10⁷ 사이클의 하중을 견디며, 정격 하중 조건에서 연간 드리프트는 ≤±0.01%FS 이하로, 슈퍼마켓 및 실험실과 같은 장기적이고 지속적인 운용 환경에 적합합니다.

2. 해결하는 핵심 문제

• 경하중 상황에서 정밀도 부족: 기존 센서가 10kg 이하 소량 측정 시 발생하는 과도한 오차 문제를 해결하기 위해 빔 응력 설계를 최적화하여 측정 오차를 ±0.005%FS 이내로 억제하며, 식품 무게 측정 및 약품 계량 등의 고정밀 요구 사항 문제를 해결합니다.

• 평면 편심 하중의 측정 오류: 평행 빔 구조의 균일한 응력 분포 특성을 통해 무게를 재는 물체의 위치 이탈로 인해 발생하는 편심 하중의 영향을 효과적으로 상쇄시켜, 데스크탑 저울기기 및 분류 장비에서 물질 배치 위치가 고정되지 않은 경우의 정확도 문제를 해결함.

•장비 일체형 설치의 어려움: 콤팩트한 구조와 유연한 설치 방식은 자동화 장비 및 스마트 가전제품의 내장형 설치 요구사항을 해결하며, 장비 본체 구조를 변경할 필요 없이 통합 비용을 절감한다.

• 다양한 환경에 대한 적응성 부족: 소재 및 보호 등급을 업그레이드함으로써 습도(예: 양식업 계량), 부식(예: 화학 시약 계량), 먼지(예: 밀가루 가공)와 같은 상황에서 발생하는 센서 손상 및 신호 드리프트 문제를 해결합니다.

• 소형 장비에 대한 비용 압박: 단일 센서로 평면 무게 측정 요구사항을 충족할 수 있어 여러 센서를 조합하여 사용할 필요가 없습니다. 동시에 알루미늄 합금 소재를 사용함으로써 제품의 무게와 비용을 줄여 소형 저울 및 소비자 전자기기의 비용 통제 문제를 해결합니다.

3. 사용자 경험

• 극도로 간소화된 설치: 표준화된 장착 홀과 위치 기준면은 전문 캘리브레이션 도구가 필요하지 않게 해준다. 일반 드라이버만으로 설치가 가능하며, 평탄도 요구 사양이 낮음(≤0.1mm/m)이고, 한 명의 작업자가 10분 이내에 디버깅을 완료할 수 있다.

• 낮은 운영 요건: 무게 측정계기의 일키 제로 설정 및 단일점 보정 기능을 지원하며, 이때 정격 부하의 100%에 해당하는 표준 중량물만 필요합니다. 디지털 모델은 컴퓨터 소프트웨어를 통해 신속하게 보정할 수 있으며, 전문가가 아니더라도 쉽게 조작할 수 있습니다.

•매우 낮은 유지보수 비용: 완전 밀폐 구조는 먼지와 습기의 유입을 줄여주며, 연간 평균 고장률은 ≤0.2%이다. 알루미늄 합금 모델은 경량(최소 5g)으로 교체가 용이하며, 정비 시 대형 구조물을 분해할 필요가 없다.

• 정확한 데이터 피드백: 정적 측정 데이터 변동 범위 ≤±0.003%FS, 준동적 상황에서 히스테리시스가 없음. 디지털 모델은 제로 드리프트 보정 기능을 내장하여 빈번한 캘리브레이션이 필요 없으며, 데이터 안정성이 뛰어납니다.

•우수한 통합 적응성: 마이크로 모델은 소형 사이즈(최소 크기 20mm×10mm×5mm)로 스마트 기기 내부에 장착 시 외관 설계에 영향을 주지 않으며, 신호 출력은 주류 소형 컨트롤러와 호환되어 플러그 앤 플레이가 가능합니다.

4. 일반적인 적용 사례

1) 민간 및 상업용 경량 하중 계량기

• 슈퍼마켓 계량저울/전자 플랫폼 저울: 3-30kg 계량저울의 핵심 감지 유닛으로 알루미늄 합금 소재를 사용해 경량화 설계되었습니다. 비대칭 하중 방지 특성 덕분에 다양한 위치에 두어도 일정한 계량 정확도를 유지하며 오차는 ≤±1g입니다.

• 택배용 전자저울: 1-50kg 택배 물량 측정 장비로, 스테인리스 소재를 사용하여 오염 방지 및 청소가 용이함. IP67 보호 등급으로 택배 영업점의 습기와 먼지가 많은 환경에도 적합하며, 빠르고 연속적인 무게 측정을 지원함.

• 주방 저울/제과용 저울: 0.01-5kg 고정밀 주방 저울로, 마이크로 병렬 빔 센서를 사용하여 밀리그램 수준의 정확도를 구현합니다. 디지털 신호 출력은 고품질 디스플레이와 호환되며 정확한 재료 배합 요구사항을 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 감지: 전자부품 조립 라인에서의 소재 부족 감지. 중량 측정을 통해 소재 누락 여부를 판단 (예: 휴대폰 배터리 조립), 응답 시간 ≤4ms로 고속 라인에 적합.

• 포장기기의 정량 제어: 소형 입자/분말 포장기기용 정량 무게 측정으로, C2급 정밀도 모델을 통해 1봉지당 무게 오차를 ≤ ±0.2% 이내로 유지하여 계량 기준을 충족합니다.

3) 식품 및 제약 산업

• 의약품 원료 계량: 제약 산업에서 소량 투여 원자재(0.1 - 10kg)의 계량용으로, 316L 스테인리스강 제작 및 GMP 인증 완비. 세균 잔류가 없는 코너 없이 표면 연마 처리하여 소독 및 살균이 용이하며, 정밀도는 ±0.01%FS 이하.

• 수산물/육류 계량: 도축장 및 수산물 시장에서의 절단 및 계량 장비로, 방수 및 내식성 설계(IP68)를 갖추어 직접 물세척이 가능하며, 습기와 수분이 많은 작업 환경에 적합함.

4) 과학 연구 및 실험 장비

• 생물학 실험용 계량: 실험실 내 시약 및 시료의 계량으로, 초소형 범위 모델(0.01 - 1kg)이 미생물 배양 및 화학 시약 배합의 고정밀 요구사항을 충족시킴.

• 의료기기의 힘 측정: 재활 장비(예: 악력계) 및 의료용 저울(신생아 체중계)의 힘/무게 측정에 사용되며, 경량 알루미늄 합금 설계로 장비의 휴대성을 향상시키고, 정밀도는 ±0.005%FS에 이릅니다. 5. 지능형 소비자 전자제품 및 IoT 기기

• 스마트 가전제품: 세탁기 내 빨래 무게 감지 및 커피 메이커의 커피 원두 용기 무게 측정에 마이크로 임베디드 센서를 활용하여 장비의 지능형 제어를 가능하게 하고 사용자 경험을 향상시킵니다.

• IoT 엔드포인트: 스마트 선반 및 스마트 휴지통의 무게 모니터링. 저전력 디지털 모델이 NB-IoT 무선 전송을 지원하여 IoT 원격 관리 환경에 적합합니다.

5. 사용 방법(실용 가이드)

1) 설치 과정

• 준비: 설치 표면을 청소하고(기름때와 뾰족한 부분 제거), 센서 외관을 점검하세요(빔 본체의 변형 없음, 케이블 손상 없음). 범위에 따라 적절한 장착 볼트를 선택하세요(알루미늄 합금 모델에는 고강도 볼트 사용을 피하십시오).

• 위치 결정 및 고정: 센서를 지지면에 수평으로 설치하고, 하중이 빔 본체 정중앙 위로 수직으로 작용하도록 하세요(측면 충격을 피함). 볼트 조임 시 토크 렌치를 사용하여 알루미늄 합금 모델은 5~10N·m, 합금강 모델은 10~20N·m로 조이되, 과도한 조임으로 인한 빔 본체 손상을 방지하세요.

• 배선 사양: 아날로그 신호의 경우, '빨강 - 전원 +, 검정 - 전원 -, 초록 - 신호 +, 흰색 - 신호 -'를 따르세요. 디지털 신호의 경우 핀 정의에 따라 연결하세요. 마이크로 모델 배선 시 케이블을 당기지 말고, 여유 길이 5cm 정도를 남기는 것이 좋습니다.

• 보호 처리: 습한 환경에서는 케이블 커넥터를 방수 테이프로 밀봉하고, 식품 산업에서는 사용 후 잔류 물질에 의한 부식을 방지하기 위해 센서 표면을 즉시 청소해야 함.

2) 캘리브레이션 및 조정

• 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 캘리브레이션: 정격 부하의 100%에 상응하는 표준 중량물을 올려놓고(소범위 측정 시 표준 중량물을 사용), 출력 신호 값을 기록한 후 미터 또는 소프트웨어를 통해 오차를 보정하며, 오차가 해당 정밀도 등급의 허용치 이내가 되도록 확인함(C2 등급 ≤ ±0.01%FS).

• 편심 하중 시험: 센서의 하중 지지면 위 다른 위치들에 동일한 무게를 올려놓고, 측정값의 일관성을 확인하며, 편차는 ±0.02%FS 이하가 되어야 하며, 그렇지 않을 경우 설치 수평을 조정해야 합니다.

3) 정기 유지보수

• 정기 점검: 센서 표면은 매주 청소하고, 배선의 느슨함은 매월 점검하며, 상업용 저울은 분기별로, 실험실 장비는 매월 교정합니다.

• 오류 처리: 데이터 드리프트 발생 시, 먼저 전원 공급 전압을 점검하십시오(5-24V DC에서 안정적으로 작동하며, 소형 모델의 경우 일반적으로 5V 사용). 측정값이 비정상일 경우 과부하 여부를 확인하고(알루미늄 합금 모델은 과부하 시 영구 변형이 발생하기 쉬움), 필요 시 센서를 교체하십시오.

6. 선택 방법(요구사항에 정확히 부합)

1) 핵심 파라미터의 결정

• 범위 선택: 실제 최대 중량의 1.2~1.4배 범위를 가진 모델을 선택하십시오 (예: 최대 측정 중량이 10kg인 경우, 12~14kg 센서를 선택할 수 있음). 경하중 상황에서 정확도 부족을 방지하기 위해 과도한 범위를 피하십시오.

• 정확도 등급: 실험실/의료용도에는 등급 C1(오차 ≤ ±0.005%FS), 산업계 측정에는 등급 C2(오차 ≤ ±0.01%FS), 민수용 저울에는 등급 C3(오차 ≤ ±0.02%FS)를 선택하십시오.

• 신호 유형: 민수용 저울에는 아날로그 신호(0-5V), 스마트 기기에는 디지털 신호(I2C/RS485), IoT 응용에는 무선 모듈이 장착된 모델을 선택하십시오.

2) 환경 적응성에 따른 선택

• 온도: 일반적인 상황의 경우 일반 모델을 선택하고(-10°C~60°C), 저온 냉장 상황의 경우 저온 내성 모델을 선택하며(-20°C~0°C), 고온 상황의 경우 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 환경에는 ≥IP65, 습기 있는/세척 환경에는 ≥IP67, 수중 또는 고도로 부식성 환경에는 ≥IP68 이상을 선택하십시오.

3) 설치 및 시스템 호환성

• 설치 방법: 데스크탑 저울의 경우 볼트 고정 방식을 선택하고, 스마트 장치의 경우 매입 설치 방식을 선택합니다. 공간이 제한된 환경에서는 길이가 30mm 이하인 마이크로 모델을 우선적으로 선택하세요.

• 호환성: 센서의 전원 공급 전압 및 신호 유형이 컨트롤러와 일치하는지 확인하고, 마이크로 모델의 핀 정의를 점검하여 배선 오류로 인한 모듈 손상을 방지하세요.

4) 추가 요구 사항 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 '경하중 고정밀, 평면 오프센터 하중 저항, 간편한 통합'이라는 핵심 장점을 가지며, 주로 소규모 정밀 계량, 물질의 중심 이탈 하중, 장비의 내장형 설치 등의 문제를 해결한다. 사용자 경험 측면에서는 간단한 조작, 무상 유지보수, 비용 통제가 중요하다. 모델 선택 시 범위, 정확도, 설치 공간 및 환경의 네 가지 핵심 요구사항을 먼저 명확히 한 후, 시스템 호환성과 추가 기능을 바탕으로 결정해야 한다. 사용 중에는 과부하와 측면 충격을 피하고 정기적인 교정 규정을 철저히 준수하여 장기간 안정적인 작동을 보장해야 한다. 경하중 저울, 자동화 장비, 식품 및 제약 산업 등에 적합하며, 소규모 및 평면 계량 응용 분야에서 최적의 센싱 솔루션이다.

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