소개글
"로드셀 측정"에 대한 내용입니다.
목차
1. 스트레인게이지와 로드셀
1.1. 스트레인이란
1.2. 로드셀의 정의
2. 스트레인게이지의 종류와 작동원리
2.1. 저항체에 의한 분류
2.1.1. 반도체형 스트레인게이지
2.1.2. 저항형 스트레인게이지
2.1.3. 압전 소자형 스트레인게이지
2.2. 개수에 의한 분류
2.2.1. 단축 스트레인게이지
2.2.2. 양축 스트레인게이지
2.3. 저항에 의한 분류
2.4. 시료의 재질에 의한 분류
2.5. 사용 목적에 따른 분류
3. 단일 스트레인게이지를 사용한 하중 측정의 문제점
4. 로드셀의 종류와 작동원리
4.1. 로드셀의 작동원리
4.2. 로드셀의 종류
4.2.1. 기둥형
4.2.2. 환상형
4.2.3. 굽힘형
4.2.4. 전단형
5. Full-bridge 회로의 특성
6. 참고 문헌
본문내용
1. 스트레인게이지와 로드셀
1.1. 스트레인이란
스트레인이란 물체가 인장 또는 압축을 받을 때 원래의 길이에 대하여 늘어나거나 줄어든 길이를 비율로 표시한 값이다. 즉, 어떤 구조체의 변형되는 상태와 그 양을 측정하기 위하여 구조체 표면에 부착하는 게이지를 스트레인게이지라고 한다. 이러한 스트레인게이지를 이용하여 구조체의 변형을 전기신호로 변환할 수 있다. 따라서 스트레인이란 물체의 길이 변화가 초기 길이에 대한 비율로 표현되는 무차원의 양이며, 이를 이용하여 물체의 변형을 측정할 수 있다.
1.2. 로드셀의 정의
로드셀이란 원기둥 주위에 변형을 전기 저항으로 변환하는 저항형 스트레인게이지를 장착한 것으로, 하중이 가해지면 응력에 비례한 저항의 변화가 발생하기 때문에 흐르는 전류가 달라지는 것을 이용하여 하중을 계산하는 장치이다. 즉, 로드셀은 스트레인게이지를 이용하여 구한 변형률을 사용해 하중을 계산하는 장치이다.
2. 스트레인게이지의 종류와 작동원리
2.1. 저항체에 의한 분류
2.1.1. 반도체형 스트레인게이지
반도체형 스트레인게이지는 전기 저항 스트레인 게이지의 하나로 반도체 단결정에 힘이 가해졌을 때 전기분극에 의해서 전압이 발생하는 현상(피에조 효과)에 의해 비저항이 변화하는 것을 이용한 고감도 스트레인 게이지이다. 반도체 스트레인 게이지의 동작원리는 압저항 효과를 이용하고, 반도체의 전도방식에 따라 그 효과가 달라진다.
반도체 스트레인게이지의 게이지율 G는 다음과 같이 표현된다. G = 1 + 2 v + IIY
여기서 v는 푸아송 비, II는 압저항 계수, Y는 영률이다.
반도체 스트레인게이지는 실리콘의 경우 응력이 부가되면 결정격자의 간격이 변하기 때문에 비저항이 매우 크게 변화한다. 그러므로 게이지율이 10~100 정도로 높으므로 낮은 값의 스트레인 검출에 적합하다.
반도체 스트레인게이지의 장점은 충격 등 빠른 현상을 계측하는 경우 증폭기 없이도 측정이 가능한 것이다. 그러나 온도의 영향이 크고, 출력의 직선성이 별로 좋지 않다. 반도체 스트레인게이지는 충격측정 및 진동 측정용의 변환기로도 사용된다.
2.1.2. 저항형 스트레인게이지
저항형 스트레인게이지는 금속 저항선에 외력이 가해지면 단면적과 길이가 변화함으로써 전기 저항이 변하게 되는 원리를 이용하는 것이다. 기본적인 구조는 금속선이 격자 모양으로 배열되어 있으며, 이 금속선이 시편에 부착되어 있다.
저항형 스트레인게이지의 장점은 먼저 온도변화에 대한 영향이 적다는 것이다. 또한 정압, 동압에서도 사용이 가능하며 직류 회로와 교류회로 모두에 사용이 가능하다. 더불어 진동 및 외부의 충격에도 비교적 강한 편이다. 이러한 장점으로 인해 여러 스트레인게이지 중에서 가장 많이 사용되고 있다.
저항형 스트레인게이지의 작동원리는 다음과 같다. 외력이 가해지면 시편이 변형되고, 이에 따라 스트레인게이지의 금속선 길이와 단면적이 변하게 된다. 이로 인해 금속선의 전기 저항이 변하게 되며, 이를 측정함으로써 변형률을 구할 수 있다. 즉, 변형에 따른 저항의 변화를 이용하여 외력을 감지하는 것이 저항형 스트레인게이지의 핵심 원리이다.
저항형 스트레인게이지는 온도변화에 덜 민감하고 다양한 환경에서 사용할 수 있다...
참고 자료
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