병렬 빔 저울 센서 CZL628

제품 소개

병렬 빔 로드셀 변형 저항 원리를 기반으로 하는 힘 감지용 검출 소자로, 쌍병렬 빔 또는 단일 병렬 빔 엘라스토머를 핵심 구조로 한다. 힘이 가해지면 빔의 굽힘 변형이 스트레인 게이지를 작동시켜 저항 변화를 발생시키고, 이는 이후 표준화된 전기 신호로 변환된다. 이러한 소자는 경하중에서의 높은 정밀도, 평면 구조에서의 비대칭 하중에 대한 저항성, 설치의 용이성 등의 장점을 결합하고 있으며, 소규모 범위의 무게 측정, 평면 힘 측정 및 내장형 측정 응용 분야에서 널리 사용된다. 다음은 핵심 차원별 상세 내용을 제시하여 다양한 요구 사항을 충족하고자 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 중앙부에 균일하게 집중되며, 평면 내 다각도 하중을 지원하고 탁월한 비대칭 하중 저항 성능을 제공합니다(정격 하중의 ±20% - ±30% 범위 내 평면 비대칭 하중 견딤 가능). 명확한 응력 사각지대가 없습니다.

• 정밀성 성능: 정확도 등급은 C1 - C3까지 적용되며, 주류 모델은 C2 등급에 도달합니다. 비선형 오차는 ±0.01%FS 이하, 반복성 오차는 ±0.005%FS 이하, 제로 드리프트는 ±0.002%FS/°C 이하이며, 0.1kg - 500kg의 소량 정밀 측정 상황에서 유사 센서 대비 더 높은 정밀도 성능을 제공합니다.

•재료 및 보호: 탄성체 재질은 일반적으로 알루미늄 합금(경량화 요구 조건), 합금강(일반 산업용 조건) 또는 304/316L 스테인리스강(부식성 환경)을 사용하며, 표면 처리는 양극산화, 니켈 도금 또는 패시베이션 방식입니다. 보호 등급은 일반적으로 IP65/IP67이며, 식품 등급 모델은 IP68까지 가능하여 다양한 복잡한 환경에 적합합니다.

•설치 호환성: 하단부에는 표준 마운팅 홀(나사 홀 또는 빈 홀)이 제공되어 볼트 고정 또는 접착제 설치를 지원합니다. 일부 마이크로 모델은 내장형 설치가 가능하여 데스크탑 저울 장비 및 자동화 설비의 좁은 설치 공간에 적합하며, 단일 유닛으로 평면 측정 요구사항을 충족시킬 수 있습니다.

핵심 기능

• 경하중 힘 측정: 정적/준동적 경하중 무게 측정(응답 시간 ≤ 4ms)에 중점을 두며, 측정 범위는 0.1kg - 500kg까지 커버하고, 일반적인 적용 분야는 주로 1kg - 200kg 범위에 집중되어 있다. 마이크ro 모델은 0.01kg의 초소형 범위 측정이 가능하다.

• 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 연결할 수 있습니다.

• 안전 보호 기능: 광범위한 온도 범위 보상 기능(-10°C ~ 70°C)을 통합하여 과부하 보호(정격 하중의 150% - 200%, 알루미늄 합금 모델의 경우 일반적으로 150%)를 제공하며, 일부 모델은 충격 방지 완충 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 미만의 소규모 측정 영역에서 전통 센서의 오차가 큰 문제를 해결하기 위해 빔 응력의 최적화 설계를 통해 측정 오차를 ±0.005%FS 이내로 억제하여 식품 무게 측정, 약품 개수 계산 등 고정밀도 요구 사항을 충족시킵니다.

•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 통합 설치의 어려움 콤팩트한 구조와 유연한 설치 방식을 통해 자동화 장비 및 스마트 가전제품의 내장형 설치 요구사항을 해결하며, 장비 본체 구조를 수정할 필요 없이 통합 비용을 절감할 수 있습니다.

• 다양한 환경에 대한 적응성 부족: 재료 및 보호 등급을 업그레이드하여 습도(예: 양식업 계량), 부식(예: 화학 시약 계량), 먼지(예: 밀가루 가공)와 같은 환경에서의 센서 손상 및 신호 드리프트 문제를 해결한다.

• 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 홀과 위치 기준면으로 전문 캘리브레이션 도구가 불필요하며 일반 드라이버만으로도 설치가 가능합니다. 평탄도 요구 사양이 낮아(≤0.1mm/m) 한 명의 작업자가 10분 이내에 디버깅을 완료할 수 있습니다.

• 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 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 변동 범위 ≤±0.003%FS이며 준동적 상황에서도 히스테리시스가 없습니다. 디지털 모델은 내장된 제로 드리프트 보정 기능을 제공하여 빈번한 캘리브레이션이 필요 없으며, 안정적인 데이터 유지가 가능합니다.

• 우수한 통합 적응성: 마이크로 모델은 크기가 작아(최소 크기 20mm×10mm×5mm) 스마트 기기 내부에 장착하더라도 외관 디자인에 영향을 주지 않습니다. 신호 출력은 주류 소형 컨트롤러와 호환되며, 플러그 앤 플레이가 가능합니다.

4. 일반적인 적용 사례

1) 민수 및 상업용 경량 저울

• 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 무게 측정 장비로, 오염 방지 및 청소 용이를 위해 스테인리스강으로 제작되었습니다. IP67 보호 등급으로 택배 영업소의 습기 및 먼지 많은 환경에도 적합하며, 빠르고 연속적인 무게 측정을 지원합니다.

• 주방 저울/베이킹 저울: 0.01-5kg 고정밀 주방 저울로, 마이크로 병렬 빔 센서를 적용하여 밀리그램 수준의 정확도를 구현함. 디지털 신호 출력으로 고해상도 디스플레이와 호환되며, 정확한 재료 배합 요구 사항을 충족시킴.

2) 산업 자동화 장비

• 자동 분류 장비: 식품 및 하드웨어 산업용 중량 분류기로, 분류 컨베이어 벨트 하부에 설치되어 제품의 무게를 실시간으로 감지하고 분류 메커니즘과 연동되며, 분류 정확도는 최대 ±0.1g에 이릅니다.

• 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

• 의약 원료 계량: 제약 산업에서 소량 투여 원료(0.1 - 10kg)의 계량으로, 316L 스테인리스강 재질 + GMP 인증을 적용하며, 세균 잔류 방지를 위해 코너 없는 표면 연마 처리로 소독 및 살균이 용이하고, 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 측정으로, 경량 알루미늄 합금 설계를 통해 장비의 휴대성 향상, 정확도는 ±0.005%FS에 이르름.

5) 스마트 소비자 전자제품 및 사물인터넷(IoT) 기기

• 스마트 가전제품: 세탁기의 빨래 무게 감지, 커피머신의 커피 원두함 무게 측정 등에 마이크로 내장형 센서를 적용하여 기기의 지능형 제어를 가능하게 하고 사용자 경험을 향상시킵니다.

• IoT 엔드포인트: 스마트 선반 및 스마트 쓰레기통의 무게 모니터링으로, 저전력 디지털 모델이 NB-IoT 무선 전송을 지원하여 IoT 원격 관리 시나리오에 적합함.

5. 사용 방법(실용 가이드)

1) 설치 과정

• 준비 작업: 설치 면을 청소하고(기름때와 까짐 제거), 센서 외관을 점검(빔 본체의 변형 없음, 케이블 손상 없음), 범위에 따라 적절한 장착 볼트를 선택(알루미늄 합금 모델에는 고강도 볼트 사용 금지).

• 위치 결정 및 고정: 센서를 지지면에 수평으로 설치하고 하중이 빔 본체 정확히 위로 수직 작용되도록 하며(측면 충격 피하기); 볼트 조임 시 토크 렌치 사용(알루미늄 합금 모델은 5 - 10N·m, 합금강 모델은 10 - 20N·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: 습기가 많은 환경에서는 케이블 커넥터를 방수 테이프로 밀봉하고, 식품 산업에서는 사용 후 잔류 물질에 의한 부식을 방지하기 위해 센서 표면을 즉시 청소해야 합니다.

2) 캘리브레이션 및 조정

• 제로 캘리브레이션: 전원을 켠 후 10분간 예열하고, "제로 캘리브레이션" 명령을 실행하십시오. 제로 출력이 ±0.001%FS 이내에 있는지 확인하며, 편차가 너무 클 경우 설치면이 평평한지 확인하십시오.

• 부하 교정: 정격 부하의 100%에 해당하는 표준 중량을 올려놓고(소규모 범위의 경우 표준 중량 사용), 출력 신호 값을 기록합니다. 계기 또는 소프트웨어를 통해 오차를 보정하여 오차가 해당 정확도 등급의 허용치 이내가 되도록 합니다(C2 등급 ≤ ±0.01%FS).

• 편심 하중 시험: 동일한 무게를 센서의 지지면에 위치를 달리하여 올려놓고, 측정값의 일관성을 확인합니다. 편차는 ±0.02% FS 이하이어야 하며, 그렇지 않은 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 방식: 데스크탑 저울의 경우 볼트 고정 방식을 선택하고, 스마트 장치의 경우 내장형 설치를 선택하며, 공간이 제한된 상황에서는 길이가 ≤ 30mm인 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 시나리오의 경우 CMC 인증이 필요하고

수출 제품의 경우 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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