로드셀이란? (로드셀의 개념, 원리, 선정, 종류, 아두이노 로드셀, DIY 저울만들기)

MAKER:  Mechasolution_John

 

 

 개요 (Introduction) 

 

DIY 저울을 만들어보기 전에 저울안에 들어가는 무게 감지센서(로드셀)에 대해 알아보도록 하겠습니다.

 로드셀(LoadCell)이란?

 

로드셀은 힘(Force)이나 하중(Load)과 같은 물리량을 측정할 수 있는 센서(감지기)입니다. 로드셀에 힘이 가해지면 그 

힘만큼 전기 신호가 발생하게 되며, 표시기, 마이크로컨트롤러, 컴퓨터 장치 등으로 전기신호를 재해석하면 kg, g 등의 

단위로 무게를 표시할 수 있습니다.

  

로드셀은 전자저울, 체중계, 산업용 저울 등 무게를 측정하기 위한 여러장치에 사용되고 있으며 50g부터 3천톤까지의 

하중치, 형태, 특성 등에 따라 여러 종류로 나뉘어집니다.

 

 

 

 

 

 로드셀의 원리

 

로드셀의 선은 최대 7개까지도 있으나 공통적으로 사용되는 선은 3개 혹은 4개입니다. 2개는 전원을 입력하는 선이며 1~2개는

신호를 출력하는 선입니다. 전원을 입력하는 선은 말그대로 전원을 입력하는 선이며, 신호선은 입력된 전압과 측정된 무게에 

비례하여 전기신호(전압)를 출력하는 선입니다.  

 

로드셀의 표면에는 스트레인게이지라는게 붙어있습니다. 스트레인게이지는 형태가 변하는 만큼 저항 값이 변하게됩니다.

즉 형태가 변하는만큼 로드셀이 내보내는 전기신호에 영향을 끼치게되며, 이러한 수치변화로 무게를 측정할 수 있게됩니다.

  

  

로드셀의 입력전압 : 5V

로드셀의 출력전압 : 1mV/V

로드셀의 최대하중 : 5kg

=로드셀에 5V를 입력하면 최대 출력전압은  5mV이다. 즉 로드셀이 5mV를 출력한다면 5kg의 힘을 가하고 있을 때이다.  

여기서 1v(볼트) = 1000mV(밀리볼트)이며, 1mV(밀리볼트) = 1000uV(마이크로볼트)입니다. 즉, 로드셀이 출력하는 전압은 

아주 미세한 양의 전압입니다. 그렇기 때문에 보통은 증폭장치(앰프)를 추가하여 무게를 측정합니다.

 

실제로 아두이노라는 마이크로 컨트롤러에서 로드셀 센서를 사용하기 위해서는 (정밀하게 전압을 감지하기 위해) HX711

이라는 앰프(증폭기)를 사용하는 경우가 많습니다. 위와 같은 로드셀을 통해 1g의 무게를 측정하기 위해서는 5mV의 1/5000 

(5uV)를 감지할 수 있어야합니다.

위의 개념을 대입해보면.. 로드셀의 출력전압이 커질수록 정밀한 감지가 가능하다는 장점이있지만 반대로 로드셀의 크기는 

커진다는 단점이 있습니다.