병렬 빔 저울 센서 CZL619EA

제품 소개

병렬 빔 로드셀 변형 저항 원리를 기반으로 하는 힘 감지용 검출 요소로, 이중 병렬 빔 또는 단일 병렬 빔 엘라스토머를 핵심 구조로 한다. 힘이 가해지면 빔의 굽힘 변형이 스트레인 게이지를 통해 저항 변화를 발생시키고, 이는 이후 표준화된 전기 신호로 변환된다. 이러한 요소는 경하중에서의 높은 정밀도, 평면 구조에서의 비대칭 하중 저항 능력, 설치의 편의성 등의 장점을 결합하고 있으며, 소규모 범위의 무게 측정, 평면 힘 측정 및 내장형 측정 응용 분야에서 널리 사용된다. 다음은 핵심 차원별 상세 설명을 제공하여 다양한 요구 사항을 충족시키고자 한다. 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 구간에 균일하게 집중되며, 평면 내 다각도 하중을 지지하고 뛰어난 비대칭 하중 저항 성능을 갖추고 있습니다(정격 하중의 ±20% - ±30% 범위 내 평면상 비대칭 하중을 견딜 수 있음). 응력 사각지대가 명확히 존재하지 않습니다.

• 정밀성 성능: 정확도 등급은 C1 - C3까지 포함하며, 주류 모델은 C2 등급에 도달합니다. 비선형 오차는 ≤ ±0.01%FS, 반복성 오차는 ≤ ±0.005%FS, 제로 드리프트는 ≤ ±0.002%FS/℃이며, 0.1kg - 500kg의 소규모 범위에서 유사 센서 대비 우수한 정확도 성능을 제공합니다.

•재료 및 보호: 엘라스토머는 일반적으로 경량화가 요구되는 경우 알루미늄 합금, 일반 산업용은 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 매끄러운 구멍)이 제공되어 볼트 고정 또는 접착제 설치를 지원합니다. 일부 마이크로 모델은 내장 방식으로 설치할 수 있어 데스크탑 저울 장비 및 자동화 장비의 좁은 설치 공간에 적합하며, 단일 유닛으로 평면 측정 요구 사항을 충족할 수 있습니다.

핵심 기능

• 경하중 힘 측정: 정적/준동적 경하중 계량(응답 시간 ≤ 4ms)에 중점을 두며, 측정 범위는 0.1kg - 500kg를 커버하고 일반적으로 1kg - 200kg 범위 내에서 주로 사용됩니다. 마이크로 모델은 0.01kg의 초소형 범위 측정도 가능합니다.

• 다양한 신호 출력 유형: 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 연결할 수 있습니다.

• 안전 보호 기능: 광범위한 온도 범위 보상(-10℃ ~ 70℃)을 통합하여 과부하 보호 기능(정격 하중의 150% - 200%, 일반적으로 알루미늄 합금 모델은 150%)을 제공하며, 일부 모델은 충격 방지 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 정밀도 부족: 10kg 이하의 소규모 범위 측정 시 기존 센서의 과도한 오차 문제를 해결하기 위해 빔 응력 설계를 최적화하여 측정 오차를 ±0.005%FS 이내로 억제하며, 식품 무게 측정, 제약 제품 수량 계산 등 고정밀도가 요구되는 분야의 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 방식으로 자동화 장비 및 스마트 가전제품에 내장 설치 요구사항을 해결하며, 장비 본체 구조의 변경이 필요 없어 통합 비용을 절감함.

• 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 계량 요구사항을 충족시켜 다중 조합이 필요하지 않습니다. 또한 알루미늄 합금 소재를 사용해 제품의 무게와 비용을 줄여 소형 계량기기 및 소비자 전자제품의 비용 관리 문제를 해결합니다.

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: 저울 계측기의 일원화 제로 설정 및 단일 지점 보정을 지원합니다(정격 하중의 100%에 해당하는 표준 질량만 필요). 디지털 모델은 컴퓨터 소프트웨어를 통해 신속하게 보정할 수 있어 전문 지식이 없는 사용자도 쉽게 조작할 수 있습니다.

• 매우 낮은 유지보수 비용: 완전 밀봉 구조로 인해 먼지와 습기의 유입이 줄어들어 연간 평균 고장률이 ≤0.2%입니다. 알루미늄 합금 모델은 경량(최소 5g)으로 교체가 용이하며, 유지보수 시 대형 구조물을 분해할 필요가 없습니다.

• 정확한 데이터 피드백: 정적 측정 데이터 변동폭은 ≤±0.003%FS 이하이며, 준동적 상황에서도 히스테리시스가 없습니다. 디지털 모델은 제로 드리프트 보정 기능을 내장하고 있어 빈번한 보정이 필요 없으며, 데이터 안정성이 우수합니다.

• 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.

• 택배 전자저울: 1-50kg 택배 물량 측정 장비로, 스테인리스 스틸 재질을 사용하여 청소가 용이하고 오염에 강합니다. IP67 보호 등급으로 택배 영업소의 습기와 먼지가 많은 환경에도 적합하며, 빠르고 연속적인 무게 측정을 지원합니다.

• 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 산업에서 사용하는 무게 기반 분류기로, 분류용 컨베이어 벨트 하부에 설치되어 제품의 무게를 실시간으로 감지하고 분류 장치와 연동되며, 분류 정확도는 ±0.1g까지 가능합니다.

• 생산라인 소재 감지: 전자 부품 조립 라인에서의 소재 누락 감지로, 무게 측정을 통해 부품 누락 여부를 판단함(예: 휴대폰 배터리 조립). 응답 시간 ≤4ms로 고속 라인에 적합함.

• 포장기기의 정량 제어: 소형 입자/분말 포장기기를 위한 정량 계량으로, C2 정확도 등급 모델을 통해 봉지당 무게 오차를 ≤ ±0.2% 이내로 유지하여 계량 기준을 충족함.

3) 식품 및 제약 산업

• 의약품 원료의 무게 측정: 제약 산업에서 소량 투여 원자재(0.1 - 10kg)의 중량 측정용으로, 316L 스테인리스강 재질에 GMP 인증을 적용하였으며, 세균 잔존이 없는 코너가 없는 연마 처리된 표면으로 소독 및 살균이 용이하며, 정확도는 ≤ ±0.01%FS.

• 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 실험에서의 무게 측정: 실험실 내 시약 및 시료의 무게 측정으로, 초소형 범위 모델(0.01 - 1kg)은 미생물 배양 및 화학 시약 혼합 비율 조절과 같은 고정밀 요구사항을 충족시킬 수 있음.

• 의료기기에서의 힘 측정: 재활 장비(예: 악력계) 및 의료용 저울(신생아 체중계)의 힘/무게 측정용으로, 경량 알루미늄 합금 설계를 통해 장비의 휴대성을 향상시키며, 정확도는 최대 ±0.005%FS.

5) 지능형 소비자 전자제품 및 사물인터넷(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 쓰레기통의 무게 모니터링으로, NB-IoT 무선 전송을 지원하는 저전력 디지털 모델을 갖추고 있어 IoT 원격 관리 시나리오에 적합함.

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 고정 및 설치: 센서를 지지면에 수평으로 설치하고, 하중이 빔 본체 정확히 위쪽에서 수직으로 작용하도록 하며(측면 충격은 피해야 함); 볼트 조임 시 토크 렌치를 사용하여 알루미늄 합금 모델은 5~10N·m, 합금강 모델은 10~20N·m 범위 내에서 조임. 과도한 조임으로 인한 빔 본체 손상을 방지해야 합니다.

• 배선 사양: 아날로그 신호의 경우, "빨강 - 전원 +, 검정 - 전원 -, 초록 - 신호 +, 흰색 - 신호 -"에 따라 연결; 디지털 신호의 경우 핀 정의에 따라 연결. 마이크로 모델 배선 시 케이블을 당기지 말고, 여유 길이 5cm 정도를 남기는 것이 권장됨.

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

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 중량을 올려놓고(소규모 범위의 경우 표준 중량 사용), 출력 신호 값을 기록한 후 계기 또는 소프트웨어를 통해 오차를 보정하며, 오차는 해당 정확도 등급에서 허용되는 값 이내(예: C2 등급 ≤ ±0.01%FS)가 되도록 해야 합니다.

• 비중심 부하 시험: 센서의 지지면 위 다양한 위치에 동일한 무게를 올려놓고 측정값의 일관성을 확인하며, 편차는 ±0.02% FS 이하여야 합니다. 그렇지 않을 경우 설치 수평을 조정해야 합니다.

3) 일상 유지보수

• 정기 점검: 매주 센서 표면을 청소하고, 매월 배선의 느슨함을 점검합니다. 슈퍼마켓 저울은 분기마다, 실험실 장비는 매월 보정을 실시합니다.

• 고장 처리: 데이터가 드리프트될 경우 우선 전원 공급 전압을 확인하세요(5-24V DC에서 안정적이어야 하며, 일반적으로 소형 모델은 5V입니다). 측정값이 비정상일 경우 과부하 여부를 점검하세요(알루미늄 합금 모델은 과부하로 인해 영구 변형이 발생하기 쉬움). 필요 시 센서를 교체하세요.

6. 선택 방법(요구사항에 정밀하게 매칭)

1) 핵심 파라미터 결정

• 범위 선택: 실제 최대 중량의 1.2~1배를 기준으로 선택하십시오(예: 최대 중량이 10kg인 경우, 12~14kg 센서 선택 가능). 경하중 상황에서 범위가 너무 크면 정확도가 떨어질 수 있으므로 주의하십시오.

• 정확도 등급: 실험실/의료용은 C1 등급(오차 ≤ ±0.005% FS)을 선택하고, 산업계량용은 C2 등급(오차 ≤ ±0.01% FS)을, 민수용 계량기기는 C3 등급(오차 ≤ ±0.02% FS)을 선택하십시오.

• 신호 유형: 민수용 계량기기는 아날로그 신호(0-5V)를 선택하고, 지능형 장치는 디지털 신호(I2C/RS485)를 선택하며, IoT 상황에서는 무선 모듈이 장착된 모델을 선택하십시오.

2)환경 적응성 선택

• 온도: 일반적인 상황(-10℃~60℃)에서는 일반 모델을 선택하고, 저온 냉장 상황(-20℃~0℃)에서는 저온 내성 모델을, 고온 상황(60℃~80℃)에서는 고온 보상형 모델을 선택하십시오.

• 재질: 건조한 환경의 경우 알루미늄 합금을 선택하고, 습기 있는/식품 산업 환경의 경우 304 스테인리스강을 선택하며, 화학적으로 부식성이 강한 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.

3) 설치 및 시스템 호환성

•설치 방법: 데스크탑 저울의 경우 볼트 고정 방식을 선택하고, 스마트 장치의 경우 내장형 설치를 선택하며, 공간이 제한된 환경에서는 길이가 30mm 이하인 마이크로 모델을 우선적으로 선택하십시오.

• 호환성: 센서의 전원 공급 전압 및 신호 유형이 컨트롤러와 일치하는지 확인하십시오. 마이크로 모델의 경우 핀 정의를 확인하여 배선 오류 및 모듈 소손을 방지하십시오.

4) 추가 요구사항 확인

• 인증 요구사항: 식품 및 제약 산업의 경우 FDA/GMP 인증이 필요하며, 측정 응용 분야에는 CMC 인증이 필요하고, 수출 제품에는 OIML 인증이 필요합니다.

• 특수 기능: 고속 분류의 경우 응답 시간이 ≤ 3ms인 모델을 선택하고, 저전력 소비 응용 분야의 경우 대기 전류가 ≤ 10μA인 IoT 모델을 선택하며, 위생 관련 응용 분야의 경우 나사나 사각지대가 없는 일체형 모델을 선택하십시오.

요약

병렬 빔 중량 센서는 '경하중 고정밀, 평면 편심 하중 저항, 간편한 통합'이라는 핵심 장점을 지니고 있습니다. 이 솔루션의 핵심은 소규모 범위의 정밀 계량, 물질의 편심 하중, 장비의 내장형 설치 등 문제를 해결하는 데 있습니다. 사용자 경험 측면에서는 간단한 조작, 무상의 유지보수, 비용 통제 가능성을 중심으로 합니다. 제품 선정 시 범위, 정확도, 설치 공간, 환경 등의 네 가지 핵심 요구사항을 우선 고려해야 하며, 시스템 호환성과 추가 기능 여부도 함께 검토해야 합니다. 사용 중에는 과부하와 측면 충격을 피하고, 정기적인 교정 규정을 철저히 준수하여 장기간 안정적인 운용이 가능하도록 해야 합니다. 경하중 계량기기, 자동화 설비, 식품 및 의약품 등 다양한 분야에 적합하며, 소규모 범위 및 평면 계량 상황에서 최적의 센싱 솔루션입니다.

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