KR101273561B1 - Load measuring circuit for lord cell - Google Patents
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Abstract
본 발명은 로드 셀의 하중측정회로에 관한 것으로, 영점온도보상을 위해 요구되는 저항값을 정격으로 선정하기 어려운 코퍼 와이어(Copper Wire) 대신에 직류저항 성분에 해당하는 정격 레지스턴스(resistance)를 가지며 코어 외면에 와이어가 감겨진 형태로 제조되는 인덕터를 이용한다.
본 발명은 영점온도보상용 인덕터(L)가 직류저항 성분에 해당하는 정격 레지스턴스(resistance)를 가지는 규격화된 부품이므로 작업자가 하중측정회로를 만들 때 영점온도보상을 위해 요구되는 저항값을 정격으로 용이하게 선정할 수 있고, 그 결과로 정해진 횟수 이상으로 반복해서 출력전압(Vout)의 영점이 유지되는지를 나타내는 영점온도 정확도(Zero Temperature Accuracy)가 향상된다. 또한, 종래의 코일 형태로 감아주는 작업을 해야하는 코퍼 와이어에 비해 상대적으로 소형으로 제작되는 인덕터(L)의 코어(C) 외면에 감겨진 와이어(W)의 양단을 하중측정회로에 곧바로 납땜하기 때문에 작업 공수가 현저하게 줄어들고 생산성이 현저하게 향상된다. 또한, 코퍼 와이어에 비해 상대적으로 소형으로 제작되는 인덕터(L)를 납땜하므로 종래의 코퍼 와이어가 코일 형태로 감겨진 상태로 절연 코팅층에 의해 커버되는 경우에 비해 상대적으로 외관이 양호하다.The present invention relates to a load measuring circuit of a load cell, and has a rated resistance corresponding to a DC resistance component instead of a copper wire, which is difficult to select a resistance value for zero temperature compensation. Inductors are manufactured in the form of wound wires on the outer surface.
Since the zero temperature compensation inductor (L) is a standardized component having a rated resistance corresponding to a DC resistance component, it is easy for the operator to make the resistance value required for the zero temperature compensation when the load measurement circuit is made. The zero temperature accuracy, which indicates whether the zero point of the output voltage Vout is maintained, is improved over a predetermined number of times, as a result. In addition, since both ends of the wire (W) wound on the outer surface of the core (C) of the inductor (L), which is made relatively small compared to the copper wire to be wound in the form of a conventional coil immediately soldered to the load measuring circuit Significantly reduced labor and productivity. In addition, since the soldering the inductor (L) is made relatively small compared to the copper wire is relatively good appearance compared to the case where the conventional copper wire is covered by the insulating coating layer in a coiled state.
Description
본 발명은 로드 셀에 관한 것이며, 더욱 상세히는 로드 셀의 하중측정회로에 관한 것이다.The present invention relates to a load cell, and more particularly to a load measuring circuit of the load cell.
로드 셀은 스트레인게이지를 응용한 트랜스듀서(transducer)의 일종으로 주로 전자저울에 이용되며, 외면에 압축방향 2개, 인장방향 2개의 스트레인게이지가 부착된 금속 탄성체를 포함하고, 외부에서 가해지는 하중 측정을 위한 전류가 스트레인게이지에 흐르는 동안 외부에서 가해지는 하중에 의해 금속 탄성체에 변형이 발생하면 스트레인게이지의 전기 저항값이 변함과 동시에 스트레인게이지에 흐르는 전류가 변하고, 이러한 전류 변화에 대응하는 출력전압을 디지털 전기 신호로 변환하여 외부에서 가해지는 하중을 나타내는 숫자로 표시한다.The load cell is a type of transducer using strain gauges and is mainly used for electronic scales. The load cell includes a metal elastic body with two strain gauges in the compression direction and two tension directions attached to the outer surface thereof, and a load applied from the outside. If a deformation occurs in the metal elastic body due to an external load while a current for measurement flows through the strain gauge, the electrical resistance value of the strain gauge changes and the current flowing through the strain gauge changes, and the output voltage corresponding to the current change Is converted into a digital electrical signal and displayed as a number representing an externally applied load.
상기한 종래의 로드 셀은 금속 탄성체의 외면에 부착되는 압축방향 2개, 인장방향 2개의 스트레인게이지가 도 1에 나타낸 바와 같이, 휘트스톤 브리지를 형성하는 하중측정회로를 구비한다.The conventional load cell is provided with a load measuring circuit for forming a Wheatstone bridge, as shown in Fig. 1, two strain gauges in the compression direction and two in the tension direction attached to the outer surface of the metal elastic body.
도 1에 나타낸 종래의 로드 셀의 하중측정회로는 스트레인게이지 SG1과 SG2가 직렬로 연결되어 있고, 스트레인게이지 SG3과 SG4가 직렬로 연결되어 있으며, 이들이 SG1과 SG4의 연결점 A, SG2와 SG3의 연결점 C에 음극과 양극이 연결되는 전원(Vin)에 병렬로 연결되어 휘트스톤 브리지를 형성하며, 상기 전원(Vin)으로부터 외부에서 가해지는 하중 측정을 위한 전류가 공급되어 휘트스톤 브리지에 흐르는 동안 SG1과 SG2의 연결점 B, SG3과 SG4의 연결점 D와의 사이에 연결되는 출력단자를 통해 mV 단위의 출력전압(Vout)이 출력된다. 상기 출력전압(Vout)은 상기 출력전압(Vout) 측에 연결되는 A/D 컨버터 기능을 구비한 마이크로프로세서(도시하지 않음)에 의해 디지털 전기 신호로 변환되어 외부에서 가해지는 하중을 나타내는 숫자로 표시장치(도시하지 않음)에 표시된다.In the load measuring circuit of the conventional load cell shown in FIG. 1, strain gauges SG1 and SG2 are connected in series, strain gauges SG3 and SG4 are connected in series, and these are the connection points A, SG2 and SG3 of SG1 and SG4. It is connected in parallel to the power supply (Vin) to connect the negative electrode and the positive electrode to the C to form a Wheatstone bridge, while the current for supplying the load measurement applied from the power source (Vin) and flows through the Wheatstone bridge and SG1 and The output voltage Vout in mV is output through the output terminal connected between the connection point B of SG2 and the connection point D of SG3 and SG4. The output voltage Vout is converted into a digital electrical signal by a microprocessor (not shown) having an A / D converter function connected to the output voltage Vout, and displayed as a number representing a load applied externally. Displayed on a device (not shown).
한편, 도 1에 나타낸 바와 같은, 종래의 로드 셀의 하중측정회로는 주변 온도 특성에 따라 출력전압(Vout)의 영점 변화가 발생할 수 있으며, 이러한 출력전압(Vout)의 영점 변화는 로드 셀의 하중측정 신뢰도를 저하시키는 주요 요인이기 때문에, 통상 로드 셀의 하중측정회로를 만들 때, 휘트스톤 브리지를 형성한 후 출력전압(Vout)의 영점을 측정한 다음, 영점 변화가 있으면 도 1에 나타낸 바와 같이, 영점온도보상용 저항값을 가지는 코퍼 와이어(Copper Wire)(CW)를 상기 전원(Vin)의 음극이 연결되는 연결점 A와 상기 연결점 D 사이에 배치된 스트레인게이지 SG4와 상기 연결점 D 사이에 납땜하거나, 혹은 상기 전원(Vin)의 양극이 연결되는 연결점 C와 상기 연결점 D 사이에 배치된 스트레인게이지 SG3과 상기 연결점 D 사이에 납땜함으로써 출력전압(Vout)의 영점을 보정한다.On the other hand, in the load measuring circuit of the conventional load cell as shown in Figure 1, the zero point change of the output voltage (Vout) may occur according to the ambient temperature characteristics, such a zero point change of the output voltage (Vout) is the load of the load cell In order to make the load measuring circuit of the load cell, the zero point of the output voltage Vout is measured after forming the Wheatstone bridge, and then, if there is a zero point change, as shown in FIG. Or soldering a copper wire (CW) having a resistance value for zero temperature compensation between the strain gage SG4 disposed between the connection point A and the connection point D to which the cathode of the power source Vin is connected, and the connection point D. Alternatively, the zero point of the output voltage Vout can be obtained by soldering between the strain gage SG3 disposed between the connection point C to which the positive pole of the power supply Vin is connected and the connection point D and the connection point D. The.
도 2는 영점온도보상용 코퍼 와이어(CW)를 이용하여 종래의 로드 셀의 하중측정회로의 출력전압(Vout)의 영점을 보상한 상태를 나타낸 그래프이다.2 is a graph showing a state in which a zero point of an output voltage Vout of a load measuring circuit of a conventional load cell is compensated using a zero temperature compensation copper wire CW.
도 2의 그래프는 최대 측정 하중이 15Kg인 10개의 로드 셀의 하중측정회로를 만들 때, 휘트스톤 브리지를 형성한 후 10℃의 시험 온도 조건에서 출력전압(Vout)의 영점을 1회 측정한 다음, 각각의 하중측정회로에 적절하게 선정된 저항값을 가지는 영점온도보상용 코퍼 와이어(CW)를 납땜한 후, 2회부터 3회, 4회에 걸쳐서 출력전압(Vout)을 반복 측정하였을 때 영점이 유지되고 있는 상태를 나타낸다.In the graph of FIG. 2, when a load measuring circuit of 10 load cells having a maximum measuring load of 15 kg is made, the zero point of the output voltage Vout is measured once at a test temperature of 10 ° C. after forming a Wheatstone bridge. After soldering the zero-temperature compensation copper wire (CW) with the resistance value appropriately selected for each load measurement circuit, the zero point is obtained when the output voltage (Vout) is repeatedly measured from 2 to 3 times and 4 times. This state is maintained.
하지만, 상기와 같이 영점온도보상용 코퍼 와이어(CW)를 이용하여 하중측정회로의 출력전압(Vout)의 영점을 보상하는 경우에는 다음과 같은 문제점이 있다.However, when the zero point of the output voltage Vout of the load measuring circuit is compensated using the zero temperature compensation copper wire CW as described above, there are the following problems.
첫째로, 상기 영점온도보상용 코퍼 와이어(CW)의 저항값이 지름과 길이에 따라 정해지기 때문에 코퍼 와이어(CW)를 규격화된 부품으로 사용하기 어렵고, 그 결과로 영점온도보상을 위해 요구되는 저항값을 정격으로 선정하기 어렵기 때문에 출력전압(Vout)의 영점을 보상하여 하중측정회로를 만들었더라도 정해진 횟수 이상으로 반복해서 출력전압(Vout)의 영점이 유지되는지를 나타내는 영점온도 정확도(Zero Temperature Accuracy)가 저하된다. 실제로, 통상의 로드 셀의 하중측정회로를 만드는 작업장에서는, 예컨대 도 3에 나타낸 바와 같이, 작업자가 정해진 지름을 가지는 코퍼 와이어(CW)를 5mm 간격으로 절단하여, 길이가 1cm, 1.5cm, 2cm 등인 코퍼 와이어(CW)를 미리 온도보상부품으로 준비해 놓은 상태에서 코퍼 와이어(CW)를 선택하기 때문에 영점온도보상을 위해 요구되는 저항값을 정격으로 선정하기 어렵다.First, since the resistance value of the zero temperature compensation copper wire (CW) is determined according to the diameter and length, it is difficult to use the copper wire (CW) as a standardized part, and as a result, the resistance required for the zero temperature compensation Since it is difficult to select the value as the rated value, even if the load measuring circuit is made by compensating the zero point of the output voltage (Vout), the zero temperature accuracy that indicates whether the zero point of the output voltage (Vout) is repeatedly maintained more than a predetermined number of times. ) Is lowered. In practice, in a workshop for making a load measuring circuit of a conventional load cell, as shown in FIG. 3, for example, as shown in FIG. Since the copper wire (CW) is selected in a state where the copper wire (CW) is prepared as a temperature compensating part in advance, it is difficult to select the resistance value required for zero temperature compensation as a rating.
둘째로, 상기 코퍼 와이어(CW)를 하중측정회로에 납땜하는 경우 인두기를 이용하여 코퍼 와이어(CW)의 양단 납땜 부위의 피복을 벗기는 작업을 해야 하고, 코퍼 와이어(CW)의 길이가 대략 2cm 이상으로 길어지는 경우에는 코퍼 와이어(CW)가 회로 기판에서 차지하는 공간을 최소화하기 위해 코퍼 와이어(CW)를 코일 형태로 감아주는 작업을 병행해야 하며, 특히 회로 기판의 도선과 상기 코퍼 와이어(CW)가 접촉하여 작동 불량을 초래하지 않도록 상당한 주의가 필요하기 때문에 작업 공수가 많이 소요되고 생산성이 저하된다.Second, when soldering the copper wire (CW) to the load measuring circuit, it is necessary to peel off the coating of the soldering portions of both ends of the copper wire (CW) using a soldering iron, and the length of the copper wire (CW) is approximately 2 cm or more. In order to minimize the space occupied by the copper wire CW on the circuit board, the copper wire CW should be wound in the form of a coil, and in particular, the conductor wire of the circuit board and the copper wire CW may be Great care is taken to avoid contact and cause malfunctions, which leads to high labor and productivity.
셋째로, 상기 코퍼 와이어(CW)를 코일 형태로 감아주는 작업을 했을 경우에는 로드 셀의 하중측정회로의 외관이 불량하다. 실제로, 상기 코퍼 와이어(CW)를 하중측정회로에 납땜한 후에는 상기 코퍼 와이어(CW) 위에 절연 코팅층을 형성하는데 상기 코퍼 와이어(CW)이 코일 형태로 감겨 있으면 절연 코팅층이 불룩하게 돌출 형성되어 외관이 불량하다.Third, when the work of winding the copper wire CW in the form of a coil is poor in appearance of the load measuring circuit of the load cell. In practice, after the copper wire CW is soldered to the load measuring circuit, an insulating coating layer is formed on the copper wire CW. When the copper wire CW is wound in a coil shape, the insulating coating layer is formed to bulge outwardly. This is bad.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 영점온도보상을 위해 요구되는 저항값을 정격으로 선정하기 어려운 코퍼 와이어 대신에 직류저항 성분에 해당하는 정격 레지스턴스(resistance)를 가지며 코어 외면에 와이어가 감겨진 형태로 제조되는 인덕터를 이용하는 로드 셀의 하중측정회로를 제공하는 것이다.The present invention is to solve the conventional problems as described above, the object of the present invention is the rated resistance corresponding to the DC resistance component in place of the copper wire, which is difficult to select the resistance value required for zero temperature compensation as a rating (resistance) It is to provide a load measuring circuit of a load cell using an inductor manufactured in the form of a wire wound on the outer surface of the core.
상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 로드 셀의 하중측정회로는, 스트레인게이지 SG1과 SG2가 직렬로 연결되어 있고, 스트레인게이지 SG3과 SG4가 직렬로 연결되어 있으며, 이들이 SG1과 SG4의 연결점 A, SG2와 SG3의 연결점 C에 음극과 양극이 연결되는 전원(Vin)에 병렬로 연결되어 휘트스톤 브리지를 형성하며, 상기 전원(Vin)으로부터 외부에서 가해지는 하중 측정을 위한 전류가 공급되어 휘트스톤 브리지에 흐르는 동안 SG1과 SG2의 연결점 B, SG3과 SG4의 연결점 D와의 사이에 연결되는 출력단자를 통해 mV 단위의 출력전압(Vout)이 출력되는 로드 셀의 하중측정회로에 있어서, 상기 전원(Vin)의 음극이 연결되는 연결점 A와 상기 연결점 D 사이에 배치된 스트레인게이지 SG4의 양측, 상기 연결점 A와 연결점 B 사이에 배치된 스트레인게이지 SG1의 양측 중 어느 한 군데 이상에 영점온도보상을 위한 인덕터(L)가 배치되어 있고, 상기 인덕터(L)는 직류저항 성분에 해당하는 정격 레지스턴스(resistance)를 가지며 코어(C) 외면에 감겨진 와이어(W)의 양단이 각각 스트레인게이지 SG4의 일단과 상기 연결점 A 사이, 스트레인게이지 SG4의 일단과 상기 연결점 D 사이, 스트레인게이지 SG1의 일단과 상기 연결점 A 사이, 스트레인게이지 SG1의 일단과 상기 연결점 B 사이 중 어느 하나에 연결되는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the object of the present invention as described above, in the load measuring circuit of the load cell according to the present invention, strain gauges SG1 and SG2 are connected in series, strain gauges SG3 and SG4 are connected in series, The connection point A of SG1 and SG4 and the connection point C of SG2 and SG3 are connected in parallel to a power source Vin connected with a negative electrode and a positive electrode to form a Wheatstone bridge, and for measuring load applied from the power source Vin externally. While the current is supplied and flows through the Wheatstone bridge, an output terminal connected between the connection point B of SG1 and SG2 and the connection point D of SG3 and SG4 is applied to the load measuring circuit of the load cell in which the output voltage Vout in mV is output. The strain gauge SG4 is disposed between both sides of the strain gage SG4 disposed between the connection point A and the connection point D to which the negative electrode of the power source Vin is connected, and the strain gauge disposed between the connection point A and the connection point B. An inductor L for zero temperature compensation is disposed on at least one of both sides of the SG1, and the inductor L has a rated resistance corresponding to a DC resistance component and is wound on the outer surface of the core C. Both ends of the wire (W) are respectively between one end of the strain gauge SG4 and the connection point A, between one end of the strain gauge SG4 and the connection point D, between one end of the strain gauge SG1 and the connection point A, one end of the strain gauge SG1 and the connection point B It is characterized in that connected to any one of.
본 발명에 따른 로드 셀의 하중측정회로는, 스트레인게이지 SG1과 SG2가 직렬로 연결되어 있고, 스트레인게이지 SG3과 SG4가 직렬로 연결되어 있으며, 이들이 SG1과 SG4의 연결점 A, SG2와 SG3의 연결점 C에 음극과 양극이 연결되는 전원(Vin)에 병렬로 연결되어 휘트스톤 브리지를 형성하며, 상기 전원(Vin)으로부터 외부에서 가해지는 하중 측정을 위한 전류가 공급되어 휘트스톤 브리지에 흐르는 동안 SG1과 SG2의 연결점 B, SG3과 SG4의 연결점 D와의 사이에 연결되는 출력단자를 통해 mV 단위의 출력전압(Vout)이 출력되는 로드 셀의 하중측정회로에 있어서, 상기 전원(Vin)의 양극이 연결되는 연결점 C와 상기 연결점 D 사이에 배치된 스트레인게이지 SG3의 양측, 상기 연결점 C와 상기 연결점 B 사이에 배치된 스트레인게이지 SG2의 양측 중 어느 한 군데 이상에 영점온도보상을 위한 인덕터(L)가 배치되어 있고, 상기 인덕터(L)는 직류저항 성분에 해당하는 정격 레지스턴스(resistance)를 가지며 코어(C) 외면에 감겨진 와이어(W)의 양단이 각각 스트레인게이지 SG3의 일단과 상기 연결점 C 사이, 스트레인게이지 SG3의 일단과 상기 연결점 D 사이, 스트레인게이지 SG2의 일단과 상기 연결점 C 사이, 스트레인게이지 SG2의 일단과 상기 연결점 B 사이 중 어느 하나에 연결되는 것을 특징으로 한다.In the load measuring circuit of the load cell according to the present invention, strain gauges SG1 and SG2 are connected in series, strain gauges SG3 and SG4 are connected in series, and these are connection points A of SG1 and SG4, connection points C of SG2 and SG3. Is connected in parallel to a power supply (Vin) in which a cathode and a cathode are connected to each other to form a Wheatstone bridge, and while SG1 and SG2 are supplied from the power supply (Vin) and a current for external load measurement flows through the Wheatstone bridge. In the load measuring circuit of a load cell in which an output voltage Vout in mV is output through an output terminal connected between a connection point B of the connection point B, SG3, and SG4, a connection point of the anode of the power source Vin is connected. Zero point temperature at any one or more of both sides of the strain gauge SG3 disposed between C and the connection point D, and both sides of the strain gauge SG2 disposed between the connection point C and the connection point B. Inductor (L) is disposed for the inductor (L) has a rated resistance (resistance) corresponding to the DC resistance component and both ends of the wire (W) wound on the outer surface of the core (C), respectively, of the strain gauge SG3 One end and the connection point C, between one end of the strain gauge SG3 and the connection point D, between one end of the strain gauge SG2 and the connection point C, between one end of the strain gauge SG2 and the connection point B.
본 발명은 영점온도보상용 인덕터(L)가 직류저항 성분에 해당하는 정격 레지스턴스(resistance)를 가지는 규격화된 부품이므로 작업자가 하중측정회로를 만들 때 영점온도보상을 위해 요구되는 저항값을 정격으로 용이하게 선정할 수 있고, 그 결과로 정해진 횟수 이상으로 반복해서 출력전압(Vout)의 영점이 유지되는지를 나타내는 영점온도 정확도(Zero Temperature Accuracy)가 향상된다. 실제로, 본 출원인이 코퍼 와이어를 이용하여 최대 측정 하중이 15Kg인 로드 셀의 하중측정회로를 만든 후 10개의 하중측정회로에 대하여 영점온도 정확도를 측정한 결과 10개 모두 영점온도 정확도가 불량하게 측정된 반면에, 인덕터(L)를 이용하여 동일한 하중측정회로를 만든 후 10개의 하중측정회로에 대하여 영점온도 정확도를 측정한 결과 10개 중 2개를 제외하고 8개의 영점온도 정확도가 양호하게 측정되었으며, 이는 80%의 영점온도 정확도 향상 효과를 나타낸다.Since the zero temperature compensation inductor (L) is a standardized component having a rated resistance corresponding to a DC resistance component, it is easy for the operator to make the resistance value required for the zero temperature compensation when the load measurement circuit is made. The zero temperature accuracy, which indicates whether the zero point of the output voltage Vout is maintained, is improved over a predetermined number of times, as a result. In fact, the applicant made a load measuring circuit of a load cell having a maximum measuring load of 15Kg using a copper wire, and measured zero temperature accuracy of ten load measuring circuits. On the other hand, after making the same load measuring circuit using the inductor (L) and measuring the zero temperature accuracy for 10 load measuring circuits, 8 zero temperature accuracy was satisfactory except for 2 out of 10. This improves the zero point accuracy of 80%.
본 발명은 종래의 코일 형태로 감아주는 작업을 해야하는 코퍼 와이어에 비해 상대적으로 소형으로 제작되는 인덕터(L)의 코어(C) 외면에 감겨진 와이어(W)의 양단을 하중측정회로에 곧바로 납땜하기 때문에 작업 공수가 현저하게 줄어들고 생산성이 현저하게 향상된다. 실제로, 본 출원인이 로드 셀의 하중측정회로 제작 작업을 1일 4시간씩 1년 미만으로 수행한 100명의 작업자를 대상으로 적절한 저항값을 가지는 적절한 길이의 코퍼 와이어(CW)를 선택하여 최대 측정 하중이 15Kg인 로드 셀의 하중측정회로에 납땜하기까지 소요되는 시간을 측정한 결과 평균 45초의 작업 시간이 소요됨을 확인한 반면에, 인덕터(L)를 납땜하는데 소요되는 시간을 측정한 결과 평균 10초의 작업 시간이 소요됨을 확인하였으며, 이는 대략 80% 이상의 작업 시간 절감 효과와 그에 상응하는 생산성 향상 효과를 나타낸다.The present invention is to solder both ends of the wire (W) wound on the outer surface of the core (C) of the inductor (L) relatively small compared to the copper wire to be wound in the form of a conventional coil directly to the load measuring circuit This significantly reduces labor and increases productivity. In fact, the applicant has selected a copper wire (CW) of appropriate length having an appropriate resistance value for 100 workers who have performed load cell load measurement circuit fabrication work for 4 hours a day for less than one year. As a result of measuring the time taken to solder to the load measuring circuit of this 15Kg load cell, it was confirmed that the average work time was 45 seconds, while the average time required to solder the inductor (L) was 10 seconds. It has been confirmed that it takes time, which represents approximately 80% or more of the work time savings and the corresponding productivity improvement.
본 발명은 코퍼 와이어에 비해 상대적으로 소형으로 제작되는 인덕터(L)를 납땜하므로 종래의 코퍼 와이어가 코일 형태로 감겨진 상태로 절연 코팅층에 의해 커버되는 경우에 비해 상대적으로 외관이 양호하다.Since the present invention solders the inductor L manufactured to be relatively small compared to the copper wire, the appearance of the conventional copper wire is relatively good compared to the case where the conventional copper wire is covered by the insulation coating layer in a coiled state.
도 1은 종래의 로드 셀의 하중측정회로를 나타낸 실시예.
도 2는 영점온도보상용 코퍼 와이어를 이용하여 종래의 로드 셀의 하중측정회로의 출력전압의 영점을 보상한 상태를 나타낸 그래프.
도 3은 코퍼 와이어를 온도보상부품으로 준비해 놓은 상태를 나타낸 사진.
도 4는 본 발명에 따른 로드 셀의 하중측정회로를 나타낸 실시예.
도 5는 영점온도보상용 인덕터를 이용하여 본 발명에 따른 로드 셀의 하중측정회로의 출력전압의 영점을 보상한 상태를 나타낸 그래프.
도 6은 종래의 로드 셀의 하중측정회로와 본 발명에 따른 로드 셀의 하중측정회로에 대한 영점온도 정확도 시험 결과를 나타낸 그래프.
도 7은 종래의 로드 셀의 하중측정회로의 코퍼 와이어 연결 상태와 본 발명에 따른 로드 셀의 하중측정회로의 인덕터 연결 상태를 비교한 사진1 is an embodiment showing a load measuring circuit of a conventional load cell.
2 is a graph illustrating a state in which a zero point of an output voltage of a load measuring circuit of a conventional load cell is compensated by using a copper wire for zero temperature compensation.
3 is a photograph showing a state in which a copper wire is prepared as a temperature compensating part.
4 is an embodiment showing a load measuring circuit of a load cell according to the present invention.
5 is a graph illustrating a state in which a zero point of an output voltage of a load measuring circuit of a load cell is compensated using a zero temperature compensation inductor.
6 is a graph showing a zero temperature accuracy test results for the load measuring circuit of the conventional load cell and the load measuring circuit of the present invention.
7 is a photograph comparing a copper wire connection state of a load measuring circuit of a conventional load cell with an inductor connection state of a load measuring circuit of a load cell according to the present invention;
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 로드 셀의 하중측정회로는 스트레인게이지 SG1과 SG2가 직렬로 연결되어 있고, 스트레인게이지 SG3과 SG4가 직렬로 연결되어 있으며, 이들이 SG1과 SG4의 연결점 A, SG2와 SG3의 연결점 C에 음극과 양극이 연결되는 전원(Vin)에 병렬로 연결되어 휘트스톤 브리지를 형성하며, 상기 전원(Vin)으로부터 외부에서 가해지는 하중 측정을 위한 전류가 공급되어 휘트스톤 브리지에 흐르는 동안 SG1과 SG2의 연결점 B, SG3과 SG4의 연결점 D와의 사이에 연결되는 출력단자를 통해 mV 단위의 출력전압(Vout)이 출력된다.Referring to FIG. 4, in the load measuring circuit of the load cell according to the present invention, strain gauges SG1 and SG2 are connected in series, strain gauges SG3 and SG4 are connected in series, and these are connection points A and SG2 of SG1 and SG4. Is connected in parallel to the power source Vin connected to the cathode and the anode at the connection point C of the SG3 to form a Wheatstone bridge, and a current is supplied from the power source Vin to the Wheatstone bridge to measure the load applied from the outside. While flowing, the output voltage Vout in mV is output through the output terminal connected between the connection point B of SG1 and SG2 and the connection point D of SG3 and SG4.
참고로, 상기 출력전압(Vout)은 상기 출력전압(Vout) 측에 연결되는 A/D 컨버터 기능을 구비한 마이크로프로세서(도시하지 않음)에 의해 디지털 전기 신호로 변환되어 외부에서 가해지는 하중을 나타내는 숫자로 표시장치(도시하지 않음)에 표시된다.For reference, the output voltage Vout is converted into a digital electric signal by a microprocessor (not shown) having an A / D converter function connected to the output voltage Vout, and represents a load applied from the outside. The numbers are displayed on the display device (not shown).
본 발명에 따른 로드 셀의 하중측정회로는 상기 전원(Vin)의 음극이 연결되는 연결점 A와 상기 연결점 D 사이에 배치된 스트레인게이지 SG4의 양측, 상기 연결점 A와 연결점 B 사이에 배치된 스트레인게이지 SG1의 양측 중 어느 한 군데 이상에 영점온도보상을 위한 인덕터(L)가 배치되어 있고, 상기 인덕터(L)는 직류저항 성분에 해당하는 정격 레지스턴스(resistance)를 가지며 코어(C) 외면에 감겨진 와이어(W)의 양단이 각각 스트레인게이지 SG4의 일단과 상기 연결점 A 사이, 스트레인게이지 SG4의 일단과 상기 연결점 D 사이, 스트레인게이지 SG1의 일단과 상기 연결점 A 사이, 스트레인게이지 SG1의 일단과 상기 연결점 B 사이 중 어느 하나에 연결된다.Load measuring circuit of the load cell according to the present invention is a strain gauge SG1 disposed between both sides of the strain gauge SG4 disposed between the connection point A and the connection point D to which the cathode of the power source Vin is connected, and the connection point A and the connection point B. An inductor L for zero temperature compensation is disposed on at least one of both sides of the inductor, and the inductor L has a rated resistance corresponding to a DC resistance component and a wire wound on the outer surface of the core C. Both ends of (W) are respectively between one end of strain gauge SG4 and the connection point A, one end of strain gauge SG4 and the connection point D, one end of strain gauge SG1 and one connection point A, one end of strain gauge SG1 and between the connection point B Is connected to either.
상기 전원(Vin)의 음극이 연결되는 연결점 A와 상기 연결점 D 사이에 배치된 스트레인게이지 SG4의 양측, 상기 연결점 A와 연결점 B 사이에 배치된 스트레인게이지 SG1의 양측 중 어느 한 군데 이상에 배치되는 인덕터(L)는 상기 출력전압(Vout)의 음극 레벨 전압의 영점을 보상한다.Inductors disposed at any one or more of both sides of the strain gauge SG4 disposed between the connection point A and the connection point D to which the cathode of the power source Vin is connected, and both sides of the strain gauge SG1 disposed between the connection point A and the connection point B. L compensates for the zero of the negative level voltage of the output voltage Vout.
본 발명에 따른 로드 셀의 하중측정회로는 상기 전원(Vin)의 양극이 연결되는 연결점 C와 상기 연결점 D 사이에 배치된 스트레인게이지 SG3의 양측, 상기 연결점 C와 상기 연결점 B 사이에 배치된 스트레인게이지 SG2의 양측 중 어느 한 군데 이상에 영점온도보상을 위한 인덕터(L)가 배치되어 있고, 상기 인덕터(L)는 직류저항 성분에 해당하는 정격 레지스턴스(resistance)를 가지며 코어(C) 외면에 감겨진 와이어(W)의 양단이 각각 스트레인게이지 SG3의 일단과 상기 연결점 C 사이, 스트레인게이지 SG3의 일단과 상기 연결점 D 사이, 스트레인게이지 SG2의 일단과 상기 연결점 C 사이, 스트레인게이지 SG2의 일단과 상기 연결점 B 사이 중 어느 하나에 연결된다.The load measuring circuit of the load cell according to the present invention is a strain gauge disposed between both sides of the strain gauge SG3 disposed between the connection point C and the connection point D to which the anode of the power source Vin is connected, and between the connection point C and the connection point B. An inductor L for zero temperature compensation is disposed on at least one of both sides of the SG2, and the inductor L has a rated resistance corresponding to a DC resistance component and is wound on the outer surface of the core C. Both ends of the wire W are connected between one end of the strain gauge SG3 and the connection point C, one end of the strain gauge SG3 and the connection point D, between one end of the strain gauge SG2 and the connection point C, one end of the strain gauge SG2 and the connection point B, respectively. Is connected to either.
상기 전원(Vin)의 양극이 연결되는 연결점 C와 상기 연결점 D 사이에 배치된 스트레인게이지 SG3의 양측, 상기 연결점 C와 상기 연결점 B 사이에 배치된 스트레인게이지 SG2의 양측 중 어느 한 군데 이상에 배치되는 인덕터(L)는 상기 출력전압(Vout)의 양극 레벨 전압의 영점을 보상한다.It is disposed at any one or more of both sides of the strain gauge SG3 disposed between the connection point C and the connection point D to which the anode of the power source Vin is connected, and both sides of the strain gauge SG2 disposed between the connection point C and the connection point B. The inductor L compensates for the zero point of the anode level voltage of the output voltage Vout.
본 발명에 따른 로드 셀의 하중측정회로는 상기 출력전압(Vout)의 음극 레벨 전압의 영점을 보상하는 인덕터(L)만을 구비하거나, 상기 출력전압(Vout)의 양극 레벨 전압의 영점을 보상하는 인덕터(L)만을 구비하거나, 혹은 이 둘을 모두 구비할 수 있다.The load measuring circuit of the load cell according to the present invention includes only an inductor L for compensating the zero point of the cathode level voltage of the output voltage Vout, or an inductor for compensating the zero point of the anode level voltage of the output voltage Vout. Only (L) may be provided, or both may be provided.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 로드 셀의 하중측정회로는 다음과 같이 제작된다.The load measuring circuit of the load cell according to the present invention configured as described above is manufactured as follows.
도 4에 나타낸 바와 같은, 본 발명에 따른 로드 셀의 하중측정회로는 주변 온도 특성에 따라 출력전압(Vout)의 영점 변화가 발생할 수 있으며, 이러한 출력전압(Vout)의 영점 변화는 로드 셀의 하중측정 신뢰도를 저하시키는 주요 요인이기 때문에, 로드 셀의 하중측정회로를 만들 때, 휘트스톤 브리지를 형성한 후 출력전압(Vout)의 영점을 측정한 다음, 영점 변화가 있으면 도 4에 나타낸 바와 같이, 영점온도보상용 직류저항 성분에 해당하는 정격 레지스턴스(resistance)를 가지며 코어(C) 외면에 와이어(W)가 감겨진 인덕터(L)를 상기 전원(Vin)의 음극이 연결되는 연결점 A와 상기 연결점 D 사이에 배치된 스트레인게이지 SG4와 상기 연결점 D 사이에 납땜하거나, 혹은 상기 전원(Vin)의 양극이 연결되는 연결점 C와 상기 연결점 D 사이에 배치된 스트레인게이지 SG3과 상기 연결점 D 사이에 납땜함으로써 출력전압(Vout)의 영점을 보정한다.As shown in FIG. 4, in the load measuring circuit of the load cell according to the present invention, a zero point change of the output voltage Vout may occur according to ambient temperature characteristics, and the zero point change of the output voltage Vout may be a load of the load cell. Since it is the main factor that lowers the measurement reliability, when making the load cell load measurement circuit, after measuring the zero point of the output voltage (Vout) after forming the Wheatstone bridge, if there is a zero point change, as shown in Figure 4, A connection point A and a connection point of an inductor L having a rated resistance corresponding to a zero resistance DC resistance component and a wire W wound around an outer surface of the core C are connected to a cathode of the power source Vin. Strain gage SG4 disposed between D and the soldering point between the connection point D, or strain gage SG3 disposed between the connection point C and the connection point D to which the anode of the power supply Vin is connected and By soldering to a connection point between group D and corrects the zero point of the output voltage (Vout).
도 5는 영점온도보상용 인덕터(L)를 이용하여 본 발명에 따른 로드 셀의 하중측정회로의 출력전압(Vout)의 영점을 보상한 상태를 나타낸 그래프이다.5 is a graph illustrating a state in which a zero point of an output voltage Vout of a load measuring circuit of a load cell according to the present invention is compensated using a zero temperature compensation inductor L. Referring to FIG.
도 5의 그래프는 최대 측정 하중이 15Kg인 10개의 로드 셀의 하중측정회로를 만들 때, 휘트스톤 브리지를 형성한 후 10℃의 시험 온도 조건에서 출력전압(Vout)의 영점을 1회 측정한 다음, 각각의 하중측정회로에 적절하게 선정된 영점온도보상용 직류저항 성분에 해당하는 정격 레지스턴스(resistance)를 가지는 영점온도보상용 인덕터(L)를 납땜한 후, 2회부터 3회, 4회에 걸쳐서 출력전압(Vout)을 반복 측정하였을 때 영점이 유지되고 있는 상태를 나타낸다.In the graph of FIG. 5, when a load measuring circuit of ten load cells having a maximum measuring load of 15 kg is made, the zero point of the output voltage Vout is measured once at a test temperature of 10 ° C. after forming a Wheatstone bridge. After soldering the zero temperature compensation inductor (L) with the rated resistance corresponding to the zero temperature compensation DC resistance component appropriately selected for each load measuring circuit, from 2 to 3 times and 4 times The zero point is maintained when the output voltage Vout is measured repeatedly.
도 2와 도 5를 비교해 보면, 종래의 코퍼 와이어(CW)를 이용하는 하중측정회로와 본 발명에 따라 인덕터(L)를 이용하는 하중측정회로 모두 출력전압(Vout)의 영점 보상 작동을 수행함을 알 수 있다.Comparing FIG. 2 and FIG. 5, it can be seen that both the load measuring circuit using the conventional copper wire CW and the load measuring circuit using the inductor L perform the zero compensation operation of the output voltage Vout according to the present invention. have.
도 6은 종래의 로드 셀의 하중측정회로와 본 발명에 따른 로드 셀의 하중측정회로에 대한 영점온도 정확도(Zero Temperature Accuracy) 시험 결과를 나타낸 그래프이다.FIG. 6 is a graph showing a zero temperature accuracy test result of a load measuring circuit of a conventional load cell and a load measuring circuit of a load cell according to the present invention.
영점온도 정확도 시험은 로드 셀의 신뢰도를 평가하는 하나의 항목으로서, 통상 미리 정한 시험 온도 조건에서 정해진 횟수 이상으로 반복해서 출력전압(Vout)의 영점이 유지되는지를 시험한다.The zero temperature accuracy test is one item for evaluating the reliability of the load cell. The zero temperature accuracy test is repeated a predetermined number of times or more at predetermined test temperature conditions to test whether the zero point of the output voltage Vout is maintained.
도 6의 (a)의 그래프는 본 출원인이 코퍼 와이어를 이용하여 최대 측정 하중이 15Kg인 로드 셀의 하중측정회로를 만든 후 10개의 하중측정회로에 대하여 영점온도 정확도를 측정한 결과이며, 10개 모두 영점온도 정확도가 불량하게 측정됨을 알 수 있다.The graph of FIG. 6 (a) shows the result of measuring the zero temperature accuracy of 10 load measuring circuits after the applicant made a load measuring circuit of a load cell having a maximum measuring load of 15 kg using a copper wire. In all cases, the zero-temperature accuracy is poorly measured.
이에 반하여, 도 6의 (b)의 그래프는 본 출원인이 인덕터(L)를 이용하여 최대 측정 하중이 15Kg인 로드 셀의 하중측정회로를 만든 후 10개의 하중측정회로에 대하여 영점온도 정확도를 측정한 결과이며, 10개 중 2개를 제외하고 8개의 영점온도 정확도가 양호하게 측정됨을 알 수 있다.On the contrary, in the graph of FIG. 6 (b), the applicant made a load measuring circuit of a load cell having a maximum measuring load of 15 kg by using an inductor (L) and measured zero temperature accuracy of 10 load measuring circuits. As a result, it can be seen that eight zero temperature accuracy is well measured except two out of ten.
이 결과에 의하면, 본 발명에 따라 영점온도보상을 위하여 인덕터(L)를 이용하면 영점온도보상을 위하여 코퍼 와이어(CW)를 이용하는 경우에 비해, 영점온도 정확도가 80% 향상함을 알 수 있다.According to this result, it can be seen that when the inductor L is used for zero temperature compensation according to the present invention, the zero point temperature accuracy is improved by 80% compared to the case of using the copper wire CW for zero temperature compensation.
또한, 본 출원인이 로드 셀의 하중측정회로 제작 작업을 1일 4시간씩 1년 미만으로 수행한 100명의 작업자를 대상으로 적절한 저항값을 가지는 적절한 길이의 코퍼 와이어(CW)를 선택하여 최대 측정 하중이 15Kg인 로드 셀의 하중측정회로에 납땜하기까지 소요되는 시간을 측정한 결과 평균 45초의 작업 시간이 소요됨을 확인한 반면에, 본 발명에 따라 영점온도보상을 위해 인덕터(L)를 납땜하는데 소요되는 시간을 측정한 결과 평균 10초의 작업 시간이 소요됨을 확인하였으며, 이는 대략 80% 이상의 작업 시간 절감 효과와 그에 상응하는 생산성 향상 효과를 나타낸다.In addition, the applicant selects a copper wire (CW) of an appropriate length having an appropriate resistance value for 100 workers who perform load cell load measurement circuit fabrication work for less than one year, 4 hours a day, and maximum measured load. As a result of measuring the time taken to solder to the load measuring circuit of this 15Kg load cell, it was confirmed that an average of 45 seconds of work time was required, while the inductor L was soldered for zero temperature compensation according to the present invention. As a result of measuring the time, it was confirmed that an average of 10 seconds of work time is required, which represents about 80% or more of work time savings and corresponding productivity improvement.
도 7은 종래의 로드 셀의 하중측정회로의 코퍼 와이어(CW) 연결 상태와 본 발명에 따른 로드 셀의 하중측정회로의 인덕터(L) 연결 상태를 비교한 사진이다.7 is a photograph comparing the copper wire (CW) connection state of the load measurement circuit of the conventional load cell and the inductor (L) connection state of the load measurement circuit of the load cell according to the present invention.
도 7의 (a)의 사진은 상기 코퍼 와이어(CW)를 코일 형태로 감아주는 작업을 했을 경우 로드 셀의 하중측정회로의 외관이 불량한 상태를 나타내며, 이 상태에서 상기 코퍼 와이어(CW) 위에 절연 코팅층을 형성하면 절연 코팅층이 불룩하게 돌출 형성되어 외관이 불량하게 나타난다.7A shows a state in which the load measuring circuit of the load cell has a poor appearance when the copper wire CW is wound in the form of a coil, and insulated on the copper wire CW in this state. When the coating layer is formed, the insulating coating layer is formed to protrude bulging, resulting in poor appearance.
이에 반하여, 도 7의 (b)의 사진은 코퍼 와이어(CW)에 비해 상대적으로 소형으로 제작되는 인덕터(L)를 하중측정회로에 납땜하므로 외관이 양호한 상태를 나타내며, 이 상태에서 이 인덕터(L) 위에 절연 코팅층을 형성하면 상기 코퍼 와이어(CW) 위에 절연 코팅층을 형성한 경우와 달리 절연 코팅층이 불룩하게 돌출되지 않고 외관이 양호하게 나타난다.On the contrary, the photograph of FIG. 7 (b) shows a good appearance since the inductor L, which is manufactured relatively small compared to the copper wire CW, is soldered to the load measuring circuit, and in this state, the inductor L When the insulating coating layer is formed on the copper wire, the insulating coating layer does not protrude bulging, and the appearance is good.
이상에서 설명한 본 발명에 따른 로드 셀의 하중측정회로는 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양하게 변경하여 실시할 수 있는 범위까지 그 기술적 정신이 있다.The load measuring circuit of the load cell according to the present invention described above is not limited to the above embodiments, and has a general knowledge in the field of the present invention without departing from the gist of the present invention as claimed in the following claims. Anyone who grows has the technical spirit to the extent that anyone can make various changes.
SG1,SG2,SG3,SG4: 스트레인게이지
CW: 코퍼 와이어 L: 인덕터
C: 코어 W: 와이어SG1, SG2, SG3, SG4: Strain Gage
CW: Copper Wire L: Inductor
C: Core W: Wire
Claims (2)
상기 전원(Vin)의 음극이 연결되는 연결점 A와 상기 연결점 D 사이에 배치된 스트레인게이지 SG4의 양측, 상기 연결점 A와 연결점 B 사이에 배치된 스트레인게이지 SG1의 양측 중 어느 한 군데 이상에 영점온도보상을 위한 인덕터(L)가 배치되어 있고, 상기 인덕터(L)는 직류저항 성분에 해당하는 정격 레지스턴스(resistance)를 가지는 규격화된 부품으로서 작업자가 상기 하중측정회로를 만들 때 영점온도보상을 위해 요구되는 저항값을 정격으로 선정할 수 있게 하며, 코어(C) 외면에 감겨진 와이어(W)의 양단이 각각 스트레인게이지 SG4의 일단과 상기 연결점 A 사이, 스트레인게이지 SG4의 일단과 상기 연결점 D 사이, 스트레인게이지 SG1의 일단과 상기 연결점 A 사이, 스트레인게이지 SG1의 일단과 상기 연결점 B 사이 중 어느 하나에 연결되는 것을 특징으로 하는 로드 셀의 하중측정회로.Strain gauges SG1 and SG2 are connected in series, strain gauges SG3 and SG4 are connected in series, and they are connected to the power source (Vin) where the cathode and anode are connected to connection point A of SG1 and SG4, and connection point C of SG2 and SG3. It is connected in parallel to form a Wheatstone bridge, and the current for the external load measurement from the power source Vin is supplied and flows through the Wheatstone bridge, between the connection point B of SG1 and SG2, and the connection point D of SG3 and SG4. In the load cell load measurement circuit outputs an output voltage (Vout) in mV unit through an output terminal connected to
Zero temperature compensation on at least one of both sides of the strain gauge SG4 disposed between the connection point A and the connection point D to which the cathode of the power source Vin is connected, and both sides of the strain gauge SG1 disposed between the connection point A and the connection point B. And an inductor (L) is arranged, and the inductor (L) is a standardized component having a rated resistance corresponding to a DC resistance component, which is required for zero temperature compensation when an operator makes the load measurement circuit. The resistance value can be selected as the rating, and both ends of the wire W wound on the outer surface of the core C are respectively connected between one end of the strain gauge SG4 and the connection point A, between one end of the strain gauge SG4 and the connection point D, A furnace connected between one end of the gauge SG1 and the connection point A, and one end of the strain gauge SG1 and the connection point B. Load measurement circuit of the cell.
상기 전원(Vin)의 양극이 연결되는 연결점 C와 상기 연결점 D 사이에 배치된 스트레인게이지 SG3의 양측, 상기 연결점 C와 상기 연결점 B 사이에 배치된 스트레인게이지 SG2의 양측 중 어느 한 군데 이상에 영점온도보상을 위한 인덕터(L)가 배치되어 있고, 상기 인덕터(L)는 직류저항 성분에 해당하는 정격 레지스턴스(resistance)를 가지는 규격화된 부품으로서 작업자가 상기 하중측정회로를 만들 때 영점온도보상을 위해 요구되는 저항값을 정격으로 선정할 수 있게 하며, 코어(C) 외면에 감겨진 와이어(W)의 양단이 각각 스트레인게이지 SG3의 일단과 상기 연결점 C 사이, 스트레인게이지 SG3의 일단과 상기 연결점 D 사이, 스트레인게이지 SG2의 일단과 상기 연결점 C 사이, 스트레인게이지 SG2의 일단과 상기 연결점 B 사이 중 어느 하나에 연결되는 것을 특징으로 하는 로드 셀의 하중측정회로.Strain gauges SG1 and SG2 are connected in series, strain gauges SG3 and SG4 are connected in series, and they are connected to the power source (Vin) where the cathode and anode are connected to connection point A of SG1 and SG4, and connection point C of SG2 and SG3. It is connected in parallel to form a Wheatstone bridge, and the current for the external load measurement from the power source Vin is supplied and flows through the Wheatstone bridge, between the connection point B of SG1 and SG2, and the connection point D of SG3 and SG4. In the load cell load measurement circuit outputs an output voltage (Vout) in mV unit through an output terminal connected to
Zero point temperature at any one or more of both sides of the strain gauge SG3 disposed between the connection point C and the connection point D to which the anode of the power supply Vin is connected, and both sides of the strain gauge SG2 disposed between the connection point C and the connection point B. An inductor (L) is provided for compensation, and the inductor (L) is a standardized component having a rated resistance corresponding to a DC resistance component, which is required for zero temperature compensation when an operator makes the load measurement circuit. It is possible to select the resistance value to be rated, and both ends of the wire (W) wound on the outer surface of the core (C) is respectively between one end of the strain gauge SG3 and the connection point C, between one end of the strain gauge SG3 and the connection point D, Between one end of the strain gauge SG2 and the connection point C, and between one end of the strain gauge SG2 and the connection point B. Is the load measuring circuit of the load cell.
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