다헤드 계량기는 어떻게 작동합니까? (원리)

저자: 스마트웨이그 멀티헤드 웨이터

다헤드 계량기는 운동 에너지를 한 방향에서 다른 방향으로 변환하는 기계입니다. 구체적으로, 다헤드 계량기는 기계적 에너지(지지력, 수축, 작동 압력 또는 토크 등)를 정확하게 측정 가능한 전자 신호로 변환하는 힘 센서입니다. 데이터 신호의 압축 강도는 해제력의 압축 강도에 따라 변화합니다.

출력 데이터 신호 방식에 따라 유압식, 공압식, 저항식 스트레인 게이지식의 세 가지 기본 유형으로 나뉩니다. 산업 생산에서 가장 흔하게 사용되는 계량기는 스트레인 게이지가 내장된 멀티헤드 계량기입니다. 저항식 스트레인 게이지 멀티헤드 계량기는 저항식 스트레인 게이지를 고정하는 견고한 금속 재질 본체(또는 "탄성 황색 부품")로 구성됩니다.

본체는 일반적으로 알루미늄, 탄소강 또는 스테인리스강판으로 제작되어 매우 견고하면서도 연성이 뛰어납니다. 다중 헤드 계량기는 저울에 하중이 가해지면 약간 변형되지만, 하중이 가해지지 않는 한 원래 형태로 되돌아옵니다. 물체의 형상 변화에 더욱 잘 반응하기 위해 저항 변형률 게이지 또한 외형이 변합니다.

이로 인해 저항 변형 게이지의 저항값이 변하게 되며, 이 변화는 작동 전압의 변화로 정확하게 측정됩니다. 출력값의 변화는 해제된 순중량과 양의 상관관계를 가지므로, 작동 전압 변화를 통해 물품의 순중량을 구할 수 있습니다. 그렇다면 다헤드 계량기는 어떻게 작동할까요? "다헤드 계량기는 어떻게 작동할까요?"라는 질문에 답하려면 먼저 "저항 변형 게이지는 어떻게 작동할까요?"를 이해해야 합니다. 저항 변형 게이지는 힘이 해제될 때 저항기의 저항 변화를 정확하게 측정하는 장치입니다.

일반적인 저항식 변형률 게이지는 격자 패턴으로 배열된 매우 미세한 호일 와이어 메쉬로 구성되어 있으며, 한 축을 따라 가해진 변형력이 해제될 때 와이어 저항이 변형됩니다. 저항식 변형률 게이지에는 여러 종류가 있습니다. 선형 저항식 변형률 게이지는 게이지 뒷면에 연결된 전원선이 게이지 가장자리와 평행합니다. 이는 방사 방향 변형률과 굽힘 변형률을 정확하게 측정하는 데 사용됩니다.

절삭 저항 변형률 게이지: 저항 변형률 게이지 뒷면에 연결된 전원선은 작동 압력 프레임의 양쪽으로 45도 각도로 배치됩니다. 이는 절삭 변형률을 정확하게 측정하기 위한 것입니다. 저항 변형률 게이지는 일반적으로 정밀도를 높이기 위해 여러 개를 함께 사용하여 측정합니다.

디지털 전력 증폭기 저항 스트레인 게이지 하나를 쿼터 브리지, 두 개를 하프 브리지, 네 개를 풀 브리지라고 합니다. 저항 스트레인 게이지의 저항 전환은 충전식 배터리를 지지하는 힘으로 누르는 것과는 다릅니다. 장력으로 인해 저항 스트레인 게이지가 늘어나면서 저항을 들어 올리는 것입니다.

조임력으로 인해 저항 스트레인 게이지의 두께가 줄어들고 저항이 감소합니다. 저항 스트레인 게이지는 얇은 후면(고정 브래킷)에 부착되며, 이 후면은 계량 모듈에 직접 연결되어 멀티헤드 계량기의 변형력을 감지할 수 있습니다. 단일 저항 스트레인 게이지로 정확하게 측정할 수 있는 저항 변화량은 약 0.12°로 매우 작습니다.

하중 모듈의 감도는 설치된 스트레인 게이지의 개수가 늘어날수록 증가합니다. 이러한 작은 변화를 보다 실질적인 결과로 전환하는 좋은 방법은 이들을 스마트 계량대로 연결하는 것입니다. 저항 스트레인 게이지의 종류는 다양하며, 배치 방향은 측정 대상 힘의 종류에 따라 달라집니다.

굽힘 변형률, 전단 변형률, 방사 변형률, 토크 및 작동 압력은 특수하게 설계된 저항 변형률 게이지를 사용하여 정확하게 측정됩니다. 스마트 계량 브리지 회로는 4개의 평형 저항을 갖추고 있으며, 아래 그림과 같이 알려진 여기 작동 전압을 사용합니다. 여기서 5는 알려진 안정적인 작동 전압이며, VO는 정확하게 측정됩니다. 모든 저항이 평형을 이루면 R1/R2/R3/R4가 동일하므로 VO는 0이 됩니다.

저항값 중 하나가 변하면 VO 값도 변하게 되는데, 이는 옴의 법칙을 이용하여 정확하게 측정하고 표현할 수 있습니다. 옴의 법칙은 두 지점 사이의 전기 도체를 통과하는 전류량(I, 암페어)이 두 지점 사이의 작동 전압(V)에 비례한다는 것을 강조합니다. 여기서 저항(R, 옴 단위로 정확하게 측정)은 변수로 정의되며 전류의 흐름과는 직접적인 관련이 없습니다.

옴의 법칙은 I=V/R 공식으로 표현됩니다. 스마트 계량대 전원 회로의 4개 종이 스트립에 이 법칙을 적용하면 다음과 같은 방정식이 도출됩니다. 멀티헤드 계량기에서는 이 저항이 지지력 대신 저항 스트레인 게이지로 대체되어 수축률을 정밀하게 측정합니다. 계량된 충전식 배터리에 가해지는 힘이 해제되면 각 저항 스트레인 게이지의 저항값이 변하고, 이를 통해 VO2를 정확하게 측정할 수 있습니다.

얻어진 데이터 정보를 이용하여 위의 연립방정식을 통해 VO를 쉽게 특정할 수 있다.

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