로드셀의 구조와 원리

로드셀 (Load Cell)은 힘을 측정할 수 있는 센서로 전자 저울에 많이 사용된다.

로드셀의 구조는 다음 그림과 같이 4개의 Strain Gauge로 구성된다. 로드셀에 힘을 받으면 로드셀이 미세하게 휘어지고 로드셀 몸체에 붙어 있는 Strain Gauge 또한 힘을 받아 늘어나거나 수축된다. 로드셀 위에 있는 Strain Gauge는 길이가 늘어나고 아래에 있는 Strain Gauge는 수축된다.

로드셀의 구조

Strain Gauge는 힘을 받아 늘어나거나 수축하면 저항이 변하는 부품으로 다음 그림과 같은 구조를 가지고 있다. Strain Gauge는 금속 호일이 지그재그로 설치되어 있고 힘을 받아 금속 호일의 길이가 변하면 저항이 변하게 된다. Strain Gauge는 도체의 단면적과 길이에 따라 저항이 변하는 매우 단순한 물리법칙으로 설명할 수 있다. 로드셀에서 4개의 Strain Gauge는 보통 휘스튼 브릿지 회로로 구성된다.

Strain Gauge의 구조

로드셀은 이와 같은 Strain Gauge의 저항 변화를 측정하여 로드셀이 받는 힘이나 무게를 측정한다. Strain Gauge에서 변하는 저항은 매우 작기 때문에 상당히 정밀한 측정 회로가 필요하다. 로드셀 측정 회로는 보통 μV 단위의 전압을 처리할 수 있어야 한다.

로드셀은 금속의 변형으로 무게를 측정하기 때문에 금속이 무게를 견딜 수만 있다면 아주 무거운 물체의 무게도 측정할 수 있다. 로드셀은 수 백 톤의 무게도 비교적 쉽게 측정할 수 있다.