글쓴이 : SOONDORI
약간의 탄성이 있는 금속 구조물을 두고 그것의 한쪽에 힘이 가해졌을 때의 전기적 반응을 적당한 선형적 계수로 만들 수 있다면, 그 금속 구조물 어셈블리를 로드셀(Load Cell)이라고 칭한다.
구조적 변형의 계수화 과정에서… 스프링을 쓰든 풍선 압력을 측정하든 광학적 방법을 쓰든 Whatever.
(출처 : https://eilersen.com/technology/technologies-compared)
(출처 : https://www.tekscan.com/resources/whitepaper/load-cell-vs-force-sensor)
크레인 저울과 같이 수직 방향 힘만 작용하는 경우 말고… 예를 들어 체중계의 경우는 사람이 올라서는 평판에 편중된 무게를 복수의 로드셀에 어떻게 균등 분산시키는지와 프로그램적 계수화 로직이 기술적 관건.
가장 널리 쓰이는 변형력의 감지방법은, 압축과 신장, 비틀림에 적당히 비례하는 저항값의 변화가 있는 스트레인 게이지(Strain Gauge) 필름을 사용하는 것이다. 개념적으로는… 어떤 일반저항을 물체에 붙여 놓았더니, 그 물체가 휘거나 눌릴 때 저항값이 오락가락하더라는 것.
(출처 : https://ko.michsci.com/what-is-a-strain-gauge/)
스트레인(Strain) 즉, 응력의 변화를 전기적으로 읽을 수 있다면, 그다음은 쉽다. 휘스톤 브릿지에 걸고 증폭 후 전압으로 변환을 하거나 ADC를 붙여서 디지털 데이터로 값을 취하거나. 그리하여 인터넷에는 몇백 원짜리, 몇천 원짜리 DIY용 스트레인 게이지와 DIY용 신호 컨버전 보드가 널리게 되었다.
즉흥 상상으로 적어두는 몇 가지.
1) 알리익스프레스 표 DIY 솔루션만 있으면 나만의 CAS 스타일 전자저울을 만들 수 있다?
절대로 NO! 3점 캘리브레이션으로, 실내에서 대충 가늠하는 정도면 몰라도 프로급 캘리브레이션 팩터 산출, 온도 보상 등 생각할 게 너무 많음. (싸구려 중국제 전자저울도 그런 요소를 다 담고 있다)
2) 입방체 구조물의 모서리, 기둥 등 어떤 포인트의 응력 변화를, 감지 방향성이 있는 복수 개 스트레인 게이지로 관찰할 수 있다?
YES! 만사 귀찮으면, 스티커식 스트레인 게이지를 곳곳에 붙여 놓고 저항값 변화를 하나하나 기록한 다음에… 계산기로, 엑셀로 컨버전하면 된다. 물론, 완전한 생노가다 작업.
디지털 처리는 너무 재미가 없으니까.. 간단한 아날로그 회로를 만들어 보기. 다음 글에서 계속.
* 관련 글 : Load Cell에 대하여 (2)
