S형 힘 센서 CZL302AC

제품 소개

S형 로드셀은 변형 저항 원리를 기반으로 하는 힘 감지용 검출 요소로, 대칭적인 S자 형태의 탄성체를 핵심 구조로 합니다. 외력이 가해지면 탄성체가 인장 또는 압축 변형을 일으키며 스트레인 게이지를 통해 저항 변화를 발생시키고, 이는 이후 표준화된 전기 신호로 변환됩니다. 양방향 힘 지지, 유연한 설치, 안정적인 정밀도 등의 장점을 결합하여 중저하중에서의 인장력, 압축력 및 복합 힘 측정 상황에 널리 사용됩니다. 다음 내용은 핵심 차원별로 상세히 설명하여 요구 사항을 충족하도록 구성하였습니다. 제품 선택, 기술 평가 및 솔루션 작성의 요구 사항을 충족하기 위한 내용입니다:

1. 제품 특징 및 기능

주요 기능

구조 설계: 통합된 S자형 엘라스토머 구조(두께 5-30mm, 길이 30-200mm)를 채택하여 집중적이고 대칭적인 응력 분포를 제공하며, 인장 및 압축 양방향 하중 측정이 가능하고, 강한 비틀림 저항 및 횡방향 하중 저항 성능을 갖추고 있어 정격 하중의 ±10%~±15%에 달하는 횡방향 하중을 견딜 수 있으며, 높은 힘 전달 효율을 제공합니다.

• 정밀 성능: 정확도 등급은 C2-C6까지 적용되며, 주류 모델은 C3 등급에 도달하고, 비선형 오차는 ≤±0.02%FS, 반복성 오차는 ≤±0.01%FS, 제로 드리프트는 ≤±0.003%FS/℃이며, 소형 및 중형 하중의 동적 측정 상황에서도 정밀도 감소가 적습니다.

• 재질 및 보호: 엘라스토머는 일반적으로 고강도 합금강(항복 강도 ≥850MPa) 또는 304/316L 스테인리스강을 사용하며, 표면은 니켈 도금 또는 분체 코팅 처리를 하고(내식성 유형은 패시베이션 처리 포함); 보호 등급은 일반적으로 IP65/IP67이며, 습한 환경용 맞춤형 모델은 IP68까지 가능하여 일반 산업용 및 일부 특수 환경에 적합합니다.

• 설치 호환성: 양 끝단은 내부 나사, 외부 나사 또는 리프팅 링 구조로 설계되어 후크, 리프팅 링, 플랜지 등의 다양한 설치 방식을 지원하며, 설치 공간이 유연하고 수직, 수평, 경사 등 다방향 하중 상황에 적응 가능하며 주로 독립 사용됩니다.

핵심 기능

• 양방향 힘 측정: 정적/동적 인장 및 압축 측정을 지원(응답 시간 ≤6ms)하며, 측정 범위는 0.01t-50t를 포함하고, 일반적인 적용은 주로 0.1t-20t 범위에 집중되어 있으며, 일부 고정밀 모델은 0.001t의 소규모 범위 측정이 가능합니다.

• 표준화된 신호 출력: 아날로그 신호(4-20mA, 0-5V, 0-10V)와 디지털 신호(RS485/Modbus RTU)를 제공하며, 일부 지능형 모델은 Profibus 프로토콜을 지원하여 저울 장비, PLC, 산업용 터치스크린 등의 장치에 직접 연결할 수 있습니다.

• 안전 및 보호 기능: 광범위한 온도 범위 보상 기능(-20℃~80℃)을 통합하여 과부하 보호 기능(정격 하중의 120%~200%, 일반적으로 인장 상황에서는 150%)을 제공하며, 일부 모델은 비틀림 방지 위치 결정 핀과 케이블 이탈 방지 연결 설계를 포함합니다.

• 장기적 안정성: 피로 수명은 정격 하중 기준 ≥10⁶ 사이클이며, 연간 드리프트는 정격 하중에서 ≤±0.02%FS로, 간헐적 또는 연속적인 힘 모니터링 상황에 적합합니다.

2. 해결하는 핵심 문제

• 양방향 힘 측정의 어려움: 기존 센서가 한 방향으로만 힘을 측정할 수 있는 제한점을 해결하여, S자형 구조는 장력과 압축력을 동시에 정확하게 측정할 수 있습니다(예: 재료의 들어올리기 및 내리기 과정에서의 힘 변화). 이를 통해 리프팅 및 견인과 같은 상황에서 양방향 힘 모니터링 요구 사항을 충족시킵니다.

• 복잡한 설치 환경에 대한 적응성: 유연한 연결 방식과 소형 구조로 인해 공간이 제한된 장비나 다양한 각도에서 작용하는 힘을 다뤄야 하는 설치 문제를 해결합니다. 응용 (예: 경사된 호퍼의 중량 측정 및 매달린 컨베이어 라인의 장력 모니터링) 장비 구조를 대대적으로 수정할 필요가 없습니다.

• 경하중/소범위에서의 정확도 부족: 0.1t - 5t의 소량 범위 시나리오에서 스트레인 게이지 접착 위치와 엘라스토머 응력 설계를 최적화함으로써 측정 오차를 ±0.01%FS 이내로 억제하여 실험실, 식품 가공 등 경하중 응용 분야의 고정밀 요구 사항을 충족시킵니다.

• 동적 장력 변동 모니터링: 응답 시간이 ≤ 6ms로 케이블, 필름 등의 연속 생산 공정 중 발생하는 장력 변동을 정확하게 감지할 수 있어 섬유 및 인쇄 산업과 같은 분야에서 장력 불안정으로 인한 제품 품질 문제를 해결합니다.

• 다중 장비 협업 시 호환성 문제: 표준화된 신호 출력과 다중 프로토콜 지원을 통해 지멘스 S7 시리즈 PLC 및 델타 DCS 등 서로 다른 브랜드의 제어 시스템과의 연동 장벽을 해결하여 신호 변환 시 오류와 비용을 줄입니다.

3. 사용자 경험

• 설치 편의성: 표준 나사/아이렛 인터페이스를 갖추고 있으며, 표준 연결 부품(예: 볼트 및 샤클)을 사용하므로 특수 설치 도구가 필요하지 않습니다. 한 명의 작업자가 15분 이내에 단일 센서의 설치 및 위치 결정을 완료할 수 있으며, 설치면의 평탄도에 대한 요구 조건이 낮습니다(평탄도 오차 ≤ 0.1mm/m 이하 충분).

• 작동 및 캘리브레이션: 저울기기에서 원터치 제로 조정을 지원하며, 2점 캘리브레이션 과정을 간소화합니다(정격 부하의 10% 및 100%에 해당하는 표준 질량만 필요). 디지털 모델의 경우 모바일 앱 또는 주요 컴퓨터를 통해 원격 캘리브레이션이 가능하여 전문가가 아니더라도 신속하게 조작할 수 있습니다.

• 유지보수 비용 통제 가능: 밀폐 구조로 먼지와 습기를 효과적으로 차단하며, 연간 평균 고장률은 ≤ 0.4%입니다. 핵심 구성 요소의 모듈식 설계( 스트레인 게이지 , 단자 블록)를 통해 부분적인 고장을 개별적으로 교체할 수 있어 전체 교체 비용을 절감할 수 있습니다.

• 직관적인 데이터 피드백: 정적 측정 데이터 변동폭 ≤ ±0.005%FS이며, 동적 상황에서도 명확한 지연 현상이 없습니다. 디지털 모델은 과부하, 저전압 등의 상태에서 내장된 고장 경보 알림 기능을 제공하며, 지시등 또는 소프트웨어 인터페이스를 통해 시각적으로 표시되어 문제 해결이 쉽고 빠릅니다.

• 유연한 상황 적응성: 동일한 센서로 하드웨어 교체 없이 인장/압축 측정 모드 간 전환이 가능하여 다중 공정에서 공유 장비의 요구를 충족시키고 장비 활용률을 향상시킴.

4. 일반적인 적용 사례

1) 인장/장력 측정 상황

• 케이블/로프 장력 제어: 섬유 및 케이블 산업에서 와이어 드로잉 머신의 장력 모니터링. S자형 센서를 견인 장치에 직렬로 연결하여 장력 값을 실시간으로 피드백하고 견인 속도를 조정함으로써 케이블 지름의 균일성을 보장합니다.

• 재료 인장 시험: 실험실 내 재료 시험 장비를 이용한 인장 측정. C2 정밀 모델은 금속 와이어 및 플라스틱 필름과 같은 소재의 인장 강도 시험 요구사항을 충족하며, 데이터 반복 오차는 ≤ ±0.01%입니다.

• 리프팅 장비의 인장 모니터링: 소형 크레인 및 전동 호이스트의 하중 제한 제어. 후크와 붐 사이에 설치되며, 과부하 발생 시 경보를 울리고 전원을 차단하여 작동 안전성을 보장합니다.

2) 매달린 무게 측정 상황

• 매달린 호퍼/탱크 계량: 화학 및 사료 산업에서 사용되는 매달린 배합 탱크의 무게 측정. 단일 또는 두 개의 센서를 대칭으로 매달아 설치하여 바닥 공간 부족 문제를 해결하며, 정확도는 최대 ±0.02%FS입니다.

• 식품 가공 분야의 현수식 계량: 도축 및 수산물 산업에서의 현수식 계량 및 선별. 스테인리스강(316L) 모델은 식품 위생 기준을 준수하며 세척 및 소독이 용이하고 라인 생산에 적합합니다.

3) 소형 및 중형 계측기 제조

• 후크 저울/휴대용 저울: 0.5t - 20t 후크 저울의 핵심 센서 유닛. 소형 구조로 저울 본체 설계에 적합하며, 리프팅 작업 중 순간적인 과부하에도 견딜 수 있는 내충격성 보유.

• 벨트 저울/동적 저울: 컨베이어 벨트용 동적 계량 모듈. 벨트 롤러 지지대에 설치되어 벨트 장력을 측정함으로써 간접적으로 물질의 무게를 산정하며, 연속 수송 상황에 적응 가능.

4) 과학 연구 및 실험 장비

• 생체역학 시험: 의료 재활 장비의 힘 값 모니터링(예: 의수 힘 시험). 소규모 범위의 고정밀 모델(0.01t - 1t)은 미세한 힘 값 변화를 정확히 감지할 수 있음.

• 로봇 끝단의 힘 제어: 산업용 로봇의 집게 장치에 대한 힘 피드백. 집게 힘을 측정하여 클램핑 힘을 조절함으로써 유리 및 세라믹과 같은 취약한 작업물을 손상시키는 것을 방지함.

5) 특수 산업 응용 분야

• 제약 산업: 약용 캡슐 충진기의 압력 제어. 위생 등급 스테인리스강 모델은 GMP 기준을 준수하며, 충진 압력을 정밀하게 제어하여 캡슐 복용량의 균일성을 보장합니다.

• 인쇄 및 포장 산업: 필름 인쇄기의 장력 모니터링. 언와인딩 및 리와인딩 속도를 실시간으로 조정하여 필름의 늘어남, 변형 또는 파손을 방지하고 인쇄 정확도를 향상시킴.

5. 사용 설명서(실용 가이드)

1) 설치 절차

• 준비: 설치 연결 지점을 청소하고(엣지와 기름때 제거), 센서 외관을 점검(엘라스토머의 변형 없음, 케이블 손상 없음), 힘의 방향에 따라 적절한 연결 방법을 선택하십시오(인장에는 리프팅 링을, 압축에는 볼트 고정을 선택).

• 위치 결정 및 고정: 하중이 센서의 축 방향을 따라 전달되도록 하여 측방향 및 비틀림 하중을 피해야 합니다. 볼트를 조일 때 토크 렌치를 사용하십시오(합금강 센서의 경우 10-30 N·m 권장, 스테인리스강의 경우 8-25 N·m). 과도한 조임으로 나사산이 손상되지 않도록 주의하십시오.

• 배선 사양: 아날로그 신호의 경우 "빨강 - 전원 +, 검정 - 전원 -, 초록 - 신호 +, 흰색 - 신호 -" 규칙을 따르십시오. 디지털 신호의 경우 Modbus 핀 대응에 따라 연결하십시오. 케이블은 힘이 가해져 끌리지 않도록 단단히 고정해야 하며, 배선은 인버터와 같은 강한 간섭원으로부터 멀리 떨어진 위치(거리 ≥ 20cm)에 배치해야 합니다.

• 보호 처리: 실외 설치의 경우 빗물 커버를 추가해야 하며, 습기가 많거나 부식성이 강한 환경에서는 케이블 커넥터를 방수형 분전함 안에 배치하고, 센서 표면에는 식품 등급의 부식 방지 오일을 도포할 수 있습니다(식품 산업용).

2) 캘리브레이션 및 디버깅

• 제로 캘리브레이션: 전원을 켠 후 15분간 예열한 다음 "제로 캘리브레이션" 명령을 실행하고, 제로 출력값이 ±0.002% FS 이내에 있는지 확인합니다. 편차가 너무 클 경우 설치 시 측면 방향의 힘이 가해지는지 점검하십시오.

• 부하 보정: 정격 부하의 10%, 50%, 100%에 해당하는 표준 중량을 순차적으로 올려놓고 각 지점의 출력 신호를 기록한 후, 보정 소프트웨어를 통해 선형 오차를 보정하여 오차가 해당 정확도 등급의 허용값 이하(등급 C3의 경우 ≤±0.02% FS)가 되도록 합니다.

• 동적 디버깅: 장력 모니터링과 같은 동적 상황에서 계측기의 필터 주파수(5-12Hz)를 조정하여 응답 속도와 데이터 안정성 사이의 균형을 맞추고, 고주파 변동으로 인한 잘못된 경보를 방지합니다.

3) 정기 유지보수

• 정기 점검: 매월 센서 표면을 청소하고 나사 연결부의 느슨함 여부를 확인하며, 분기별로 제로 보정을 실시하고 연 1회 전 범위 보정을 수행한 후 보정 데이터를 기록하여 향후 참고할 수 있도록 합니다.

• 오류 처리: 데이터가 드리프트될 경우, 먼저 전원 공급 전압을 확인하십시오(12-24V DC에서 안정적이어야 함). 신호 출력이 없는 경우 케이블이 끊어졌는지 또는 센서가 과부하 상태인지 점검하십시오(정격 부하의 200% 이상은 손상을 유발할 수 있음).

6. 선택 방법(요구사항에 정확히 부합)

1) 핵심 파라미터 결정

• 범위 선택: 실제 최대 힘 값의 1.2 - 1.5배에 따라 모델을 선택하십시오(예: 최대 인장력이 8t인 경우, 10 - 12t 센서를 선택 가능). 인장력 상황의 경우 추가로 10%의 과부하 여유를 확보하여 충격 하중으로 인한 손상을 방지해야 합니다.

• 정확도 등급: 실험실 테스트의 경우 등급 C2(오차 ≤ ±0.01%FS)를 선택하고, 산업계 측정의 경우 등급 C3(오차 ≤ ±0.02%FS)를 선택하며, 일반 모니터링에는 등급 C6(오차 ≤ ±0.03%FS)를 선택합니다.

• 신호 유형: 전통적인 계량기기는 아날로그 신호(4-20mA)를 선택하고, 지능형 시스템의 경우 디지털 신호(RS485)를 선택하며, 산업용 IoT 환경에서는 무선 전송(WiFi/4G)이 가능한 지능형 모델을 선택합니다.

2) 환경 적응성에 따른 선택

• 온도: 일반적인 환경(-20°C ~ 60°C)의 경우 일반 모델을 선택하고, 고온 환경(60°C ~ 100°C)의 경우 고온 보상 모델을 선택하며, 저온 환경(-40°C ~ -20°C)의 경우 저온 내성 모델을 선택하십시오.

• 매체: 건조한 환경의 경우 합금강(표면 분체 코팅 처리)을 선택하고, 습기 있는 환경/식품 산업의 경우 304 스테인리스강을 선택하며, 화학 부식 환경의 경우 316L 스테인리스강을 선택하십시오. • 보호 등급: 실내 건조 환경의 경우 ≥IP65, 실외/습기 있는 환경의 경우 ≥IP67, 수중 또는 먼지가 많은 환경의 경우 ≥IP68을 선택하십시오.

3) 설치 및 시스템 호환성

• 설치 방식: 인장력이 가해지는 경우 아이렛 연결 방식을 선택하고, 압축력이 가해지는 경우 볼트 고정 방식을 선택하며, 비스듬한 힘이 가해지는 경우 위치 핀이 있는 모델을 선택하십시오. 공간이 제한된 경우 길이가 ≤50mm인 소형 모델을 우선적으로 선택하십시오.

• 호환성: 센서 신호가 기존 미터/PLC의 통신 프로토콜과 일치하는지 확인하십시오. 여러 센서가 함께 작동할 경우, 신호 충돌을 방지하기 위해 주소 설정을 지원하는 디지털 모델을 선택하십시오.

4) 추가 요구 사항 확인

• 인증 요구사항: 폭발 방지 적용 사례의 경우 Ex ia IIC T6/Ex d IIB T4 인증이 필요하며, 식품 산업의 경우 FDA/GMP 인증이 필요하고, 계량 관련 적용 사례의 경우 CMC 인증이 필요합니다.

• 특수 기능: 동적 장력 모니터링의 경우 응답 시간이 ≤5ms인 모델을 선택하고, 원격 모니터링의 경우 NB-IoT 모듈이 장착된 모델을 선택하며, 위생적 환경에는 dead-angle 없는 연마 처리(Ra ≤0.8μm)를 갖춘 위생 등급 모델을 선택하십시오.

요약

S타입 로드셀은 '양방향 힘 측정, 유연한 설치, 경하중에서의 높은 정밀도'를 핵심 장점으로 하며, 주로 양방향 힘 모니터링, 복잡한 상황에서의 설치, 경하중 조건에서의 정밀 제어와 같은 문제를 해결합니다. 사용자 경험 측면에서는 간편한 작동, 유지보수가 용이하며 다양한 응용 환경에 강한 적응성을 제공합니다. 로드셀을 선택할 때는 먼저 측정 범위, 정확도, 힘의 방향 및 환경 요구사항을 명확히 하고, 시스템 호환성과 추가 기능을 기반으로 결정을 내려야 합니다. 사용 중에는 측면 하중과 과부하를 피해야 하며, 장기적인 안정적인 작동을 보장하기 위해 정기적인 교정 절차를 철저히 따라야 합니다. 장력 측정, 현수식 계량, 경하중 계량 장비 등에 적합하며, 중소하중 및 양방향 힘 모니터링 응용 분야에서 선호되는 센싱 솔루션입니다.

디테일 표시

매개변수