조회수: 0 작성자: 사이트 편집자 게시 시간: 2026-10-26 출처: 대지
압입 스테이션에서는 작은 부품이 올바르게 장착되었는지 확인해야 합니다. 커넥터 테스트에서는 삽입 및 추출 힘을 포착해야 합니다. 버튼 테스트는 여유 공간이 거의 없는 고정 장치 내부의 접촉력을 측정해야 합니다. 각각의 경우 센서는 중요한 힘을 측정하면서 사용 가능한 공간에 맞아야 합니다.
소형 힘 센서가 해당 측정을 제공할 수 있지만 크기는 시작점일 뿐입니다. 하중 방향, 장착, 최대 힘, 측정 품질 및 전기 인터페이스 모두가 장비에서 작동할지 여부를 결정합니다. 이 가이드는 산업 측정 및 자동화에 사용되는 스트레인 게이지 소형 힘 센서에 중점을 둡니다.
소형 힘 센서는 적용된 기계적 힘을 전기 신호로 변환하는 소형 변환기입니다. 소형 로드셀 또는 소형 힘 변환기라고도 합니다. 디자인에 따라 압축, 장력 또는 둘 다를 측정합니다. 장착 배열은 감지 구조를 통해 의도된 힘을 전달해야 합니다.
미니어처는 보편적인 측정 범위보다는 물리적 범위를 설명합니다. 외부 치수가 유사한 센서라도 용량, 강성 및 과부하 한계가 다를 수 있습니다. 로우 프로파일 디자인은 높이를 절약할 수 있지만 더 많은 측면 공간이 필요할 수 있으며, 좁은 원통형 디자인은 스레드, 케이블 또는 로딩 팁을 위한 추가 여유 공간이 필요할 수 있습니다.
예를 들어 FIBOS 제품 카탈로그에는 몸체 직경이 8mm이고 전체 높이가 6mm인 FA101이 나열되어 있는 반면, 몸체 직경이 20mm이고 전체 높이가 5mm인 FA107A가 나와 있습니다. 둘 다 압축 설계이지만 장착 세부 사항이 다릅니다. 이러한 치수는 해당 카탈로그 모델을 설명합니다. 이는 소형 센서의 크기 표준이 아닙니다.
그림 1. 카탈로그의 FA101 및 FA107A 본체 치수.
힘 센서는 일반적으로 뉴턴으로 표시되는 적용된 하중을 측정합니다. 유체 압력 센서는 가스나 액체의 압력을 측정하며 일반적으로 파스칼, 바 또는 psi로 표시됩니다. 압력과 힘은 면적을 통해 관련되어 있지만 접촉력을 측정해도 접촉 압력 분포가 자동으로 제공되지는 않습니다. 감지 방법과 필요한 수량은 일치해야 합니다.
그림 2. 접촉력과 유체 압력은 서로 다른 측정량입니다.
스트레인 게이지 센서에서 하중은 금속 감지 요소에 작은 탄성 변형을 생성합니다. 결합된 스트레인 게이지는 요소가 변형됨에 따라 전기 저항을 변경합니다. 브리지 회로는 저항 변화를 작은 차동 전압으로 변환합니다. 지정된 조건 내에서 교정은 해당 신호와 적용된 힘 사이의 관계를 설정합니다.
그림 3. 적용된 힘은 감지, 조절 및 교정을 통해 유용한 판독값이 됩니다.
버튼형 센서는 지정된 로딩 기능을 통해 가해지는 미는 힘을 측정합니다. 테스트 헤드 아래나 소형 압축 고정 장치 내에서 유용할 수 있습니다. 설치 후에도 의도한 접촉 표면, 지지 영역 및 케이블 간격이 올바르게 유지되어야 합니다. 소형 버튼 힘 센서는 기계 도면과 측정 사양을 모두 비교해야 합니다.
푸시풀 테스트의 경우 양방향에 대해 명시적으로 지정된 센서를 선택합니다. 나사형 인라인 디자인은 두 고정 장치 사이를 연결할 수 있으면서도 컴팩트합니다. S형 설계는 인장 및 압축에 대한 또 다른 배열을 제공합니다. 두 범주의 모든 센서가 소형인 것은 아니며, 압축 전용 버튼 센서는 단순히 디스플레이 기호를 뒤집는 것만으로는 장력을 측정한다고 가정할 수 없습니다.
그림 4. 유사한 모양의 센서에는 다른 장착 배열이 필요할 수 있습니다.
센서를 지지하는 표면, 힘이 가해지는 위치, 자유롭게 유지되어야 하는 영역을 확인하세요. FIBOS FA101 카탈로그 도면은 매립 설치를 보여주고, FA107A 도면은 나사 고정을 보여줍니다. FA201은 인장 및 압축을 위해 나사형 연결을 사용합니다. 이러한 예는 장착 지침이 비슷한 모양을 가진 모든 센서가 아닌 모델에 속하는 이유를 보여줍니다.
가압 하중 경로의 센서는 부품이 조립될 때 힘이 어떻게 변하는지 추적할 수 있습니다. 변위와 함께 힘을 평가하면 예상되는 조립 패턴과 잘못 정렬된 부품, 장애물 또는 불완전한 안착을 구별하는 데 도움이 될 수 있습니다. 실제 부품 및 프로세스에 대한 허용 한계를 개발해야 합니다. 힘 측정만으로는 조립 품질을 입증할 수 없습니다.
커넥터 및 부품 테스트에서는 양방향으로 힘을 측정해야 할 수도 있습니다. 고정 장치는 원치 않는 굽힘이나 마찰력을 추가하지 않고 테스트 항목을 고정해야 합니다. 관련 사양은 최대 힘, 정의된 이동에 대한 힘 또는 사이클 전반의 반복성이 될 수 있습니다. 결과를 의미있게 비교할 수 있도록 테스트 속도와 정렬을 제어해야 합니다.
소형 센서는 버튼을 작동하거나 작은 부품과 접촉하는 데 필요한 힘을 측정할 수 있습니다. 팁 모양, 로딩 위치 및 동작 속도가 테스트에 영향을 미칩니다. 힘 대 이동 곡선이 필요한 경우 힘 측정과 적절한 변위 측정 및 동기화된 획득을 결합하십시오. 힘 센서 자체는 이동 거리를 측정하지 않습니다.
그림 5. 센서를 선택하기 전에 작업 및 고정 조건을 정의하십시오.
그림 6. 고객이 제공한 두 번째 힘 센서 설치 모습.
전체 어셈블리의 스케치부터 시작합니다. 의도한 힘, 지지점, 센서 주변에 하중을 전달할 수 있는 모든 접점을 표시합니다. 압축, 장력 또는 둘 다 필요한지 결정하십시오. 여러 방향의 힘이나 모멘트가 필요한 측정의 일부인 경우 단일 축 센서가 이를 별도로 보고할 것으로 기대하기보다는 다중 축 솔루션을 평가하십시오.
정상 작동 부하, 예압 또는 고정 장치 부하, 예상되는 최고치, 걸림이나 충격과 같은 비정상적인 이벤트를 나열합니다. 해당되는 경우 선택한 센서의 허용 부하 조건, 과부하 제한 및 피로 요구 사항을 확인하십시오. 모든 메커니즘에 적합한 단일 용량 승수는 없습니다. 안전 과부하 등급은 교정된 측정 범위의 확장이 아닙니다.
또한 측정해야 하는 가장 작은 작용력 또는 힘 변화를 정의하십시오. 더 큰 용량은 피크를 위한 공간을 제공할 수 있지만 정격 감도가 비슷할 때 동일한 작은 힘은 출력 범위를 더 적게 사용합니다. 해당 작업 지점에서 힘 단위로 소음, 해상도 및 오류를 평가합니다. 작은 힘의 측정 요구 사항을 충족시키면서 전체 하중 범위를 수용하는 범위를 선택하십시오.
그림 7. 정상 부하, 예상 최고치, 비정상 이벤트를 별도로 고려합니다.
이 용어는 다양한 질문에 답합니다. 정확성은 명시된 조건 하에서 참조와의 일치와 관련됩니다. 반복성은 동일한 조건에서 반복 측정의 일관성과 관련이 있습니다. 분해능은 전체 측정 시스템이 구별할 수 있는 가장 작은 변화에 관한 것입니다. 소수 자릿수가 더 많은 디스플레이가 자동으로 더 나은 정확도를 제공하지는 않습니다.
오류 사양이 전체 규모 또는 판독값을 기반으로 하는지 여부와 여기에 포함된 오류 구성 요소를 읽어보세요. 산술적 예로서, 100N 전체 범위의 0.5%는 0.5N과 같습니다. 이 계산만으로는 전체 설치된 시스템 오류가 보장되지 않습니다. 온도, 장착, 신호 조절 및 교정은 불확실성을 더할 수 있습니다.
그림 8. 정확도, 반복성 및 분해능은 다양한 측정 속성을 나타냅니다.
본체, 장착 하드웨어, 케이블 출구, 굴곡 반경 및 기타 보호 기능을 위한 공간을 확보하십시오. 센서와 연결부의 온도, 습도, 청소 노출, 진동, 실제 보호 등급을 확인하세요. 선택한 모델에 호환 가능한 전기 구성이 있는지 확인하십시오. 한 모델이나 맞춤형 버전의 옵션은 전체 제품군에 대한 기본값이 아닙니다.
권장 사항이나 견적을 요청하기 전에 적용 분야, 힘 방향, 최소 작동력, 일반 및 최대 하중, 예압, 사용 가능한 공간, 장착 스케치, 필요한 측정 오류, 주기 또는 응답 요구 사항, 작동 환경, 출력 인터페이스 및 예상 수량을 준비하십시오. 제안된 센서를 실제 설치와 비교하여 확인할 수 있도록 충격이나 축외 하중을 포함합니다.
의도한 하중 기능을 통해 힘을 가하고 도면에서 요구하는 대로 센서를 지지합니다. 주변 플레이트는 로드되지 않은 상태로 유지되어야 하는 표면에 닿아서는 안 되며, 정상적인 측정 중에 강제 정지가 센서를 우회해서는 안 됩니다. 접촉 모양과 표면 상태가 중요합니다. 일반적인 볼트 조임 절차보다는 지정된 장착 방법과 고정 지침을 사용하십시오.
그림 9. 카탈로그를 기반으로 한 FA101 매립형 압축 장착 개념.
중심에서 벗어난 힘은 굽힘 모멘트와 축 하중을 생성할 수 있습니다. 측면 힘, 비틀림 및 케이블 당김도 측정을 방해하거나 기계적 한계를 초과할 수 있습니다. 제조업체의 한계를 사용하여 이러한 부하를 개별적으로 확인하고 조합하여 확인하십시오. 보호 정지 또는 규정 준수 연결은 의도한 측정 경로를 변경하지 않고 센서를 보호하도록 설계해야 합니다.
그림 10. 정렬 및 평행 하중 경로는 센서가 측정하는 내용을 변경할 수 있습니다.
고정 장치, 스프링 또는 클램핑 배열은 테스트가 시작되기 전에 센서에 미리 로드될 수 있습니다. 허용 하중 범위를 확인할 때 해당 물리적 하중도 포함하세요. 영점 조정 또는 영점 조정은 표시된 판독값에서 해당 기여도를 제거할 수 있지만 센서에서 힘을 제거하거나 해당 예압에 의해 이미 사용된 용량을 복원하지는 않습니다. 예상치 못한 장착 오프셋을 일반 용기로 취급하기 전에 조사하십시오.
많은 브리지 기반 센서는 mV/V 단위로 지정된 원시 출력을 제공합니다. 이는 바로 사용할 수 있는 PLC 전압이 아니라 여자 전압을 기준으로 한 출력을 설명합니다. 적절한 전자 장치는 자극을 공급하고 신호를 증폭 및 필터링한 후 강제 판독 또는 호환 가능한 출력으로 변환합니다. 일부 센서 버전에는 전자 장치가 포함됩니다. 다른 사람들은 외부가 필요합니다 로드셀 증폭기 또는 브리지 입력 측정 모듈.
센서 여기 및 출력을 증폭기, 브리지 모듈, PLC 또는 데이터 수집(DAQ) 입력에 일치시킵니다. 연결하기 전에 실제 모델 구성과 핀 할당을 확인하세요. 전압이나 전류 입력만으로는 PLC가 원시 브리지 신호와 호환되지 않습니다.
가능한 경우 전원 배선 및 강력한 간섭 소스로부터 낮은 수준의 센서 신호를 라우팅합니다. 차폐 및 접지에 대한 센서 및 증폭기 지침을 따르고 케이블 움직임으로 인해 센서가 당겨지지 않도록 스트레인 릴리프를 제공하십시오. 실제 도면에서 핀 할당을 확인합니다. 와이어 색상은 제조업체나 모델 전반에 걸쳐 보편적인 표준이 아닙니다.
그림 11. 원시 또는 조정된 출력을 수신 장비에 일치시킵니다.
센서만 확인하기보다는 조립된 측정 체인을 확인하십시오. 지정된 대로 장착하고 예열한 후 적절한 기준 조건을 설정하고 영점 판독값을 검사합니다. 관련 지점에 적절하게 알려진 기준 힘을 적용하고 측정된 값을 허용 요구 사항과 비교합니다. 애플리케이션에서 필요할 때 두 로딩 방향을 모두 확인하십시오.
영점 조정은 오프셋을 제거합니다. 센서의 감도를 설정하거나 범위 전체의 정확성을 입증하지는 않습니다. 교정은 기준에 대한 관계를 특성화하는 반면, 조정은 측정 응답을 변경합니다. 장비, 장착, 조건, 결과 및 조정 사항을 기록해 두십시오. 매 설치마다 하나의 간격을 채택하는 대신 위험, 사용량, 안정성 및 적용 가능한 품질 요구 사항에 따라 재점검 간격을 설정하십시오.
그림 12. 관련 기준 힘과 문서화된 기준을 사용하여 설치된 시스템을 확인합니다.
예, 특정 모델이 양방향으로 설계, 장착 및 보정된 경우 가능합니다. 각 방향의 지정 범위와 적재 방법을 확인하십시오. 명시적으로 승인된 장치 없이 당김 테스트에 압축 전용 설계를 사용해서는 안 됩니다.
과부하는 영점 이동, 감도 변경, 영구 변형 또는 고장을 유발할 수 있습니다. 부하 이벤트가 허용 한계를 초과한 경우 센서와 설치가 평가될 때까지 판독값에 의존하지 마십시오. 디스플레이를 0으로 되돌린다고 해서 센서가 사양 내에 유지된다는 의미는 아닙니다.
센서 출력과 PLC 입력에 따라 다릅니다. 원시 mV/V 브리지에는 일반적으로 호환 가능한 브리지 입력 하드웨어 또는 증폭기가 필요합니다. 조정된 아날로그 또는 디지털 버전은 전기 및 프로토콜 요구 사항이 일치하는 경우 일치하는 입력 또는 통신 인터페이스에 연결할 수 있습니다.
스트레인 게이지 센서는 센서, 마운팅 및 전자 장치가 필요한 동적 반응을 충족할 때 변화하는 힘을 측정할 수 있습니다. 전체 시스템의 대역폭과 획득 설정을 확인하십시오. 고유 주파수, 샘플링 속도 및 사용 가능한 측정 대역폭은 서로 다른 사양이므로 서로 대체할 수 없습니다.
위의 선택 체크리스트에 나열된 요구 사항과 장착 도면을 포함합니다. 표준 모델이 수용할 수 없는 치수, 하중 케이스, 출력 연결 또는 환경 조건을 설명하십시오. 이는 다른 표준 설계나 맞춤형 구성이 적절한지 여부를 결정하는 데 도움이 됩니다.
