컨텐츠 메뉴
● 힘 센서 이해
● 힘 센서의 유형
>> 2. 압전력 센서
>> 3. 용량 성 힘 센서
● 힘 센서의 응용
>> 산업 응용 분야
>> 자동차 산업
>> 의료 및 건강 관리
>> 항공 우주 및 방어
>> 소비자 전자 장치
>> 소형화
>> 다축 힘 센서
>> 무선 힘 센서
>> 스마트 포스 센서
● 도전과 한계
● 결론
● 자주 묻는 질문
>> 1. 힘 센서와 압력 센서의 차이점은 무엇입니까?
>> 3. 센서가 장력과 압축을 모두 측정 할 수 있습니까?
힘 변환기 또는 하중 셀로도 알려진 힘 센서는 물체에 적용되는 힘을 측정하는 장치입니다. 이 센서는 다음을 포함하여 다양한 유형의 힘을 감지하고 정량화 할 수 있습니다.
- 압축
- 긴장
- 토크
- 부담
- 압력
이러한 기계적 힘을 전기 신호로 변환함으로써, 힘 센서는 수많은 응용 분야에서 적용된 힘의 정확한 측정 및 분석을 가능하게합니다.
사용 가능한 여러 유형의 힘 센서가 있으며, 각각의 원리를 사용하여 힘을 측정합니다. 가장 일반적인 유형을 살펴 보겠습니다.
스트레인 게이지 힘 센서는 가장 널리 사용되는 유형 중 하나입니다. 그것들은 기계적 변형에 따라 전기 저항 변화의 원리에 따라 작동합니다. 주요 기능은 다음과 같습니다.
- 높은 정확도와 신뢰성
- 정적 및 동적 힘 측정에 적합합니다
- 다양한 구성 (예 : 빔, 전단, S 형)으로 제공됩니다.
압전력 센서는 압전 효과를 이용하며, 여기서 특정 재료는 기계적 응력에 노출 될 때 전하를 생성합니다. 특성은 다음과 같습니다.
- 탁월한 동적 응답
- 높은 감도
- 빠른 힘 변화를 측정하는 데 이상적입니다
용량 성 힘 센서는 2 개의 전도성 표면 사이의 커패시턴스 변화를 감지하여 힘을 측정합니다. 그들은 제공합니다 :
- 높은 감도
- 온도 안정성이 양호합니다
- 낮은 힘 측정에 대한 적합성
이 센서는 강제에 노출 될 때 자기 특성을 변화시키는 강자성 물질을 사용합니다. 혜택은 다음과 같습니다.
- 넓은 측정 범위
- 대량 생산의 비용 효율성
- 도전적인 환경에서의 견고성
힘 센서가 힘을 측정하는 방법을 이해하려면 작업 원칙을 탐구 해 봅시다.
1. 힘 적용 : 센서에 힘이 적용되면 감지 요소에 물리적 변형 또는 응력이 발생합니다.
2. 변환 : 감지 요소는이 기계적 변형을 전기 신호로 변환합니다. 변환 방법은 센서 유형에 따라 다릅니다.
- 스트레인 게이지는 저항을 변화시킵니다
- 압전 재료는 전하를 생성합니다
- 용량 성 센서 변경 커패시턴스
3. 신호 처리 : 전기 신호를 처리하고 증폭하여 측정 가능한 출력을 제공합니다.
4. 교정 : 출력은 특정 힘 값에 해당하도록 보정되어 정확한 힘 측정이 가능합니다.
힘 센서는 광범위한 산업 및 분야에서 응용 프로그램을 찾습니다.
- 제조 공정의 품질 관리
- 로봇 공학 및 자동화
- 재료 테스트 및 분석
- 계량 시스템 및로드 모니터링
- 차량 중량 측정
- 브레이크 힘 테스트
- 충돌 테스트 분석
- 좌석 점유 감지
- 환자 모니터링 시스템
- 재활 장비
- 보철 사지 발달
- 치과 힘 측정
- 항공기 무게 및 균형 시스템
- 항공기 부품의 구조 테스트
- 미사일 및 로켓 추력 측정
- 낙하산 배치 힘 분석
- 터치 스크린 및 입력 장치
- 게임 컨트롤러
- 스마트 스케일
- 운동 장비
특정 애플리케이션에 적합한 힘 센서를 선택하려면 몇 가지 요인을 고려해야합니다.
1. 힘 범위 : 측정 할 최소 및 최대 힘을 결정하십시오.
2. 정확도 요구 사항 : 응용 프로그램에 필요한 정밀도 수준을 고려하십시오.
3. 환경 조건 : 센서 성능에 영향을 줄 수있는 온도, 습도 및 진동과 같은 요인을 평가합니다.
4. 동적 대 정적 측정 : 필요한 힘 측정 유형에 적합한 센서를 선택하십시오.
5. 크기 및 양식 계수 : 공간 제약 및 장착 요구 사항을 고려하십시오.
6. 출력 신호 : 시스템과 호환되는 출력 신호 유형 (아날로그 또는 디지털)을 결정합니다.
최근 강제 센서 기술의 발전으로 성능과 새로운 응용 프로그램이 향상되었습니다.
소규모 힘 센서의 개발로 인해 소형 장치 및 웨어러블 기술로의 통합이 가능했습니다.
이 센서는 여러 방향으로 힘을 측정하여 동시에보다 포괄적 인 힘 데이터를 제공 할 수 있습니다.
무선 기술은 번거로운 배선의 필요성을 제거하여보다 유연하고 모바일 힘 측정 솔루션을 허용했습니다.
IoT (Internet of Things) 기술과의 통합으로 인해 실시간으로 데이터를 통신하고 공유 할 수있는 센서가 강제로 이어져 고급 분석 및 예측 유지 보수가 가능합니다.
힘 센서는 다양한 이점을 제공하지만 특정 도전에 직면합니다.
- 온도 감도 : 많은 힘 센서가 온도 변화의 영향을 받고 보상 기술이 필요합니다.
- 히스테리시스 : 일부 센서는 로딩 이력에 따라 동일한 입력력에 대해 다른 출력 값을 나타낼 수 있습니다.
- 과부하 보호 : 센서는 손상을 방지하기 위해 정격 용량을 초과하는 힘으로부터 보호되어야합니다.
- 교정 및 유지 보수 : 시간이 지남에 따라 정확한 측정을 보장하기 위해 정기적 인 교정 및 유지 보수가 필요합니다.
Force Sensor 기술은 계속해서 진화하고 있으며, 몇 가지 흥미로운 트렌드와 함께 다음과 같습니다.
1. 나노 기술 : 나노 포스 센서의 개발은 더 큰 감도와 소형화를 약속합니다.
2. 인공 지능 통합 : AI 알고리즘은 힘 센서 데이터 분석 및 해석을 향상시킬 수 있습니다.
3. 유연하고 신축성있는 센서 :이 센서는 복잡한 모양을 준수하여 웨어러블 기술 및 소프트 로봇 공학의 새로운 응용 프로그램을 열 수 있습니다.
4. 에너지 수확 : 측정 된 힘으로부터 자신의 전력을 생성하는 힘 센서는 외부 전원의 필요성을 제거 할 수 있습니다.
힘 센서는 광범위한 응용 분야에서 다양한 유형의 힘을 측정하고 정량화하는 데 중요한 역할을합니다. 산업 공정에서 의료 기기 및 소비자 전자 제품에 이르기 까지이 센서는 정확한 제어, 모니터링 및 분석을 가능하게하는 귀중한 데이터를 제공합니다. 기술이 계속 발전함에 따라, 우리는 힘 센서가 훨씬 더 정교하고 정확하며 다재다능해질 것으로 예상하여 로봇, 의료 및 그 이후의 분야에서 새로운 가능성을 열어 줄 수 있습니다.
힘 센서는 물체에 적용되는 직접 힘을 측정하는 반면 압력 센서는 단위 면적당 힘을 측정합니다. 압력은 본질적으로 표면적에 힘을 분포합니다. 힘 센서는 일반적으로 뉴턴이나 파운드 포스와 같은 단위로 측정하는 반면 압력 센서는 파스칼 또는 PSI와 같은 단위로 측정됩니다.
힘 센서의 정확도는 센서의 유형과 품질에 따라 달라질 수 있습니다. 고품질 힘 센서는 풀 스케일의 ± 0.1% ~ ± 1%의 정확도를 달성 할 수 있습니다. 그러나 온도, 히스테리시스 및 비선형 성과 같은 요인은 정확도에 영향을 줄 수 있으므로 특정 응용 프로그램의 센서를 선택할 때 이러한 요소를 고려하는 것이 중요합니다.
많은 힘 센서는 장력과 압축력을 측정하도록 설계되었습니다. 이 양방향 센서는 측정 축을 따라 양방향으로 힘을 감지 할 수 있습니다. 그러나 일부 센서는 장력 또는 압축 측정만을 위해 특별히 설계되었으므로 응용 프로그램에 적합한 유형을 선택하는 것이 중요합니다.
힘 센서의 교정 주파수는 센서 유형, 응용 프로그램 및 환경 조건을 포함한 다양한 요인에 따라 다릅니다. 일반적으로 힘 센서는 1 년에 한 번 이상 교정해야합니다. 그러나 중요한 응용 프로그램이나 가혹한 환경에서는 더 빈번한 교정이 필요할 수 있습니다. 교정 간격에 대한 제조업체의 권장 사항을 항상 따르십시오.
힘 센서의 수명은 센서 유형, 품질, 사용 조건 및 유지 보수와 같은 요소에 따라 크게 다를 수 있습니다. 고품질 힘 센서는 특정 한도 내에서 적절한 관리 및 사용으로 몇 년 또는 수십 년 동안 지속될 수 있습니다. 그러나 과부하, 극한 온도 또는 부식성 물질에 대한 노출과 같은 요인은 센서의 수명을 크게 줄일 수 있습니다.
