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전자저울
전자저울(electronic balance, Electronic Scale)은 전자식 장치를 이용하여 저울판 위에 올려놓은 물건의 무게가 숫자로 표시되는 저울이다. 용도에 따라 여러 가지 종류가 있으며, 다른 저울들과는 다르게 전자식이기 때문에 정밀한 측정이 가능한 것이 특징이다.
측정하는 무게가 전기신호로 변환되어 지시되는 저울. 액정이나 형광표시관을 사용하여 디지털로 표시되는 것이 많다. 저항선 변형 게이지식, 전자평형식, 광전식, 자기변형식, 진동식 등 여러 가지 원리에 의한 것이 있다. 이러한 가운데서 전자 평형식은 중량을 전자력으로 균형을 맞추어 밸런스를 취하고, 전자력을 발생하는 데 필요한 전류치를 측정하여 전류치와 중량의 관계로부터 중량을 측정하는 것으로서, 상술한 방식의 전자 저울 중에서 가장 정밀도가 높다. 기계식 천칭의 경우 5~6자리의 정밀도를 가진 것까지 있다. 전자평형식 전자저울의 기계부분은 판스프링을 사용한 로버벌 기구와 전자 요크를 기본으로 하여 구성되어 있다. 전기계는 저울의 불평형을 검출하여 이것을 전자력 발생 코일에 귀환시켜 저울을 평형시키는 제어부분과, 그 코일에 흐르는 전류를 검출하여 디지털화하는 AD 변환기 및 디지털화한 코일 전류를 연산하여 표시하는 연산표시 부분으로 되어 있다. 그림에 대표적인 전자평형식 전자저울의 구조가 나와 있다.
개요
저울의 균형기구·판독기구 등에 전자기술을 도입한 저울로 균형기구와 판독기구로 이루어져 있다. 종류에는 전자기력을 이용하는 영위식과 하중을 이용하는 로드셀식이 있다. 전기저울이라고도 한다.
균형기구에는 하중(荷重)에 의한 저울대의 미묘한 변위를 전기적으로 검출하여, 저울대가 수평이 되도록 전자기력(電磁氣力)을 가감하는 영위식(零位式:zero method)과, 탄성체 블록에 스트레인게이지(strain gauge)를 달아, 탄성체의 변형에 비례한 전기신호를 내는 로드셀(load cell)에 하중을 직접 가하여, 하중에 비례된 전기신호를 검출하는 로드셀식이 있다.
판독기구에는 균형기구의 검출신호를 디지털로 표시하는 것과, 마이크로컴퓨터를 내장시키고, 물건의 질량에 따른 요금의 표시, 용기의 질량을 측정결과에서 빼는 용기 질량 소거, 측정결과의 프린트 출력 등, 다양한 기능을 가지는 것이 있다. 종래의 분동이나 추로 균형을 맞추는 기계식저울에 전자회로를 첨가한 것을 포함하여, 이화학용 정밀 소형저울에서 상업용 저울, 공업용 대형저울에 이르는 각종 저울이 있고, 이 저울들의 정밀도는 기계식 저울과 같은 정도(칭량의 1/105~1/103)이다.
천평칭의 균형에 분동과 전자식을 병용한 일렉트로밸런스(electrobalance:칭량 수 g, 감량 10 μ g)로, 접시는 전류계 비슷한 가동선륜(可動線輪)에 고정시킨 저울대의 역점(力點)과 중점(重點)에 매달고, 물체의 질량은 분동과 가동선륜의 전류를 가감해서 저울대가 수평이 되도록 하여, 이때의 분동의 질량과 전류의 질량환산치의 합에서 구한다. 저울대의 균형조작이 자동적으로 되고 측정결과를 디지털로 표시하는 자동식도 있다.
전자기력을 사용한 전자천평칭(칭량 50 g~10 kg, 감량 1 mg~1 g 정도)으로, 평행 4변형 링크기구로 받친 접시 위의 물체는, 지레를 통하여 코일의 전자기력에 의해 자동적으로 균형이 잡히고, 물체의 질량은 디지털표시판의 코일전류의 질량환산치로 판독한다.
전자저울의 표시치 교정(較正)에는 분동을 사용한다. 균형에 로드셀이나 전자기력을 사용한 저울은 중력의 영향을 받으므로, 교정장소의 중력치와 서로 다른 곳에서 사용할 때, 엄밀하게는 중력치의 차이에 관한 보정(補正)이 필요하다.
저울의 역사
저울은 어떤 물체에 작용하는 중력(gravity)을 이용하여 물체의 무게 또는 질량의 비를 측정 하는데 쓰이는 기구의 총칭이다. 저울은 일반적으로 측량하려는 물건의 힘을 추와 균형을 맞추는 구조이며 질량을 재는 저울, 무게를 재는 저울 등이 있다.
기원전 5000년경 이집트에서는 천칭이 사용되었다. 그것은 막대 중앙에 구멍을 뚫고 끈을 꿰어 양끝에다 접시를 달아 맨 것이었다. 한쪽의 접시에 기준이 되는 추를 얹고, 반대쪽의 접시에는 달고 싶은 곡식 등을 얹었다.
기원전 500년경이 되어서 로마 저울이라고 일컫는 '대저울'이 발명되었다. 이것은 지레의 원리를 이용한 것인데 추의 위치를 움직임으로써 물건의 무게와 균형이 잡힐 수 있도록 해 천칭보다 편리했다.
유럽에서는 17세기부터 천칭을 개량하는 일이 추진되었고, 1779년에는 프랑스의 로베르발(Gilles. P. de Roberval, 1602~1675)이 앉은뱅이 저울을 발명했다. 이후 19세기 초에는 십진법을 사용한 저울이 발명되었고, 1939년에는 미국에서 전자저울이 발명되면서 전자저울의 시대를 열었다.
원리
수평잡기의 원리나 용수철의 성질을 이용하여 만든 저울은 물체의 무게를 읽으려면 눈금의 바늘이 가리키는 곳을 봐야 하므로 시간이 걸리고 정확하게 읽기가 힘들다. 전자저울은 무게를 숫자로 나타내거나 전기적인 원리로 무게를 측정하여 물체의 무게를 보다 쉽고 편리하고 정확하게 알 수 있도록 해주는 저울이다. 전자기력을 이용하여 재고자 하는 물체를 수평잡기 저울에서 수평이 되게 할 때 필요한 전류의 양을 측정하여 무게를 나타내는 저울이 있다. 물체에 힘이 가해져서 모양이 변했을 때 모양이 변한 정도에 따라 저항이 달라져 전류의 양이 달라지는 것을 이용해 물체의 무게를 재기도 한다. 단순히 무게만 측정하는 것이 아니라 마이크로 컴퓨터 등을 장착하여 빈 접시의 무게를 자동으로 빼고 물체의 무게만 재어 주는 전자저울, 시장에서 물건을 살 때 무게에 따라 가격을 표시하여 출력해 주는 전자저울 등 다양한 전자저울을 볼 수 있다.
종류
분석 저울
실험실에서 아주 정밀한 무게를 재는 데 사용한다. 대부분의 분석 저울은 무게를 잘못 판독하게 할 우려가 있는 공기의 흐름과 먼지로부터 저울판을 보호하는 유리로 된 상자인 케이스, 유리 케이스 내부로 쉽게 접근하도록 하는 여닫이 문, 납작하고 단단한 저울판, 저울 밑받침이 수평을 이루도록 조절하는 수평 조절 나사로 구성되어 있다.
과적 단속 저울
고속도로 요금 계산소를 지나다 보면 가장 오른쪽에 화물을 실은 차량을 유도하는 차선을 볼 수 있다. 또한, 일반 국도에서도 화물차만 진입하게 만든 길을 볼 수 있다. 이는 화물을 실은 차량의 무게를 재기 위해 마련된 것으로 과적 검문소라고 불린다. 땅에 묻힌 커다란 저울 위에 화물 차량을 올려놓으면 측정된 값이 모니터에 나타난다. 또한, 과적 차량 단속도 무인으로 단속하는 시스템이 있으며, 이 시스템은 땅에 묻힌 센서식 저울을 통과하는 차량의 차종 및 과적 여부를 판단하여 단속 카메라가 위반 차량의 번호판을 촬영하여 촬영한다.
상업용 저울
상품의 무게를 다는 상업용 저울. 이 저울은 상품의 양과 가격을 계산하고, 양과 가격을 나타내 준다. 그리고 무게에 따라 가격을 표시하여 출력까지 해주는 전자 저울이다. 빈 접시의 무게를 자동으로 빼주는 전자저울도 있다.
전자저울 체중계
전자식 체중계는 주로 로드셀이라는 무게측정 소자의 압력에 따른 전기저항값의 변화를 사용한다. SI 단위계로 주로 kg(킬로그램)으로 표현하며, 미국과 영국 등에서는 lb(파운드)를 단위로 사용한다.
전자저울 사용법
- 수평을 맞춘다.
- 전원버튼을 누른다. (g표시 확인) 제대로 표기가 되어 있지 않은 경우 '모드' 버튼을 누른다.
- 영점조정버튼을 누른다.
- 용기를 올려놓은 후 영점조정버튼을 누른다.
- 시험지에 제시된 무게를 용기에 올린다.
- 제시된 무게를 정확히 읽는다.
참고자료
같이 보기
