모바일 장비 제조사들은 시설의 생산성을 지속적으로 향상시키는 동시에 최신 안전 규정을 준수하고 원가를 낮추어야 하는 과제와 늘 씨름하고 있습니다. 오늘날 사용되는 기계 장비들은 이러한 목표 달성에 도움을 주기 위해 전자식 제어 모듈을 이용해 입력값을 처리하고 출력값을 제공함으로써 궁극적으로 기계의 기능을 제어합니다. 하지만 이러한 변화에도 불구하고 이전 시대부터 계속해서 살아남은 요소가 존재하는데, 바로 기계식 스위치입니다. 스위치는 레버, 롤러, 봉 등 다양한 형태로 사용되며 옥외에서도 사용할 수 있도록 IP67 등급을 충족하는 경우가 많습니다. 하지만 스위치는 레버 손상, 접점 부식, 아크, 먼지 또는 분진 침투, 환경적 위험 등 다양한 문제를 갖고 있습니다. 그럼에도 불구하고 스위치는 여전히 온/오프 기능을 위한 위치 피드백을 받을 수 있는 저렴한 방식으로 받아들여지고 있습니다.
기계식 스위치는 붐과 터릿 위치를 파악하고 정밀한 기능을 조작하는 기계장비에서 여전히 사용되고 있습니다. 하지만 첨단 기계장비에 스위치를 사용하는 것이 정말로 적절한 선택일까요?
스위치가 부하를 직접 가동해야 하는 초기 설계 파라미터의 경우 과거의 릴레이/다이오드 논리회로에 10A@240V 등급의 스위치를 사용하는 것이 좋은 선택이었을 것입니다. 하지만 새롭게 설계된 기계장비에서는 제어 모듈에 스위치가 통합되어 몇 밀리암페어 정도면 스위칭 기능을 작동시킬 수 있습니다. 기존의 스위치에 사용된 접점 도금 소재는 이와 같은 수준의 부하에 적합한 수준일까요? 스위치는 접점의 저항을 줄이고 부식을 방지하기 위해 로듐, 팔라듐, 플래티넘, 금, 은 등의 귀금속 재료를 사용합니다. 중국이 4단계 비도로 엔진 배기가스 규제(Nonroad Stage IV)를 추진함에 따라 촉매로도 사용되는 이러한 재료의 가격이 급등했고, 이로 인해 스위치 제조사들의 원가가 대폭 증가하며 소비자들의 부담으로 이어지고 있습니다.
현대식 모바일 장비에서 위치 피드백을 받을 수 있는 더 나은 방식은 유도형 위치 센서(inductive position sensor)입니다. 비접촉 밀봉 방식의 유도형 센서는 기계식 스위치를 대체할 수 있는 대안입니다. 물리적인 접촉 없이 철 및 비철금속을 감지하는 이러한 센서는 과거의 현장에서 발생했던 다양한 문제들을 해결할 수 있으며, 물, 먼지, 분진 등과 같은 비금속성 물질에 의해 영향을 받지않습니다. 이에 따라 센서는 농업과 건설 등 가혹한 환경에서 사용하기에 매우 적합합니다.
유도형 근접 센서는 다양한 폼팩터로 제공되고 있습니다.
나사산이 있는 원통형 –아연도금 황동 또는 스테인리스 스틸 하우징에 나사산이 있는 원통 형태의 센서는 장착과 간격 조정이 쉬워 널리 사용되고 있습니다.
편평한 직사각형 – 이러한 ‘플랫팩’ 스타일의 센서는 작업자의 존재 여부를 감지하기 위해 좌석 밑에 장착하기에 이상적인 형태입니다.
블록형 – 작은 큐브 형태의 패키지는 대형 센서에 사용하기에 좋은 형태입니다.
대형 원통형 – 커다란 ‘팬케이크’ 스타일의 센서는 서스펜션의 움직임 감지를 비롯해 매우 넓은 범위의 움직임을 감지하는 용도로 사용할 수 있습니다.
유도형 위치 센서는 연결, 작업자의 존재, 터릿의 움직임 정지 등을 감지하는 단순한 부품이 아닙니다. 톱니(또는 구멍)의 수를 세어 회전하는 샤프트의 RPM을 판단하는 속도 센서로도 사용할 수 있습니다. 또한 아날로그 출력을 통해 금속 연결부 또는 레버의 선형 위치를 바탕으로 피드백 신호를 지속적으로 제공할 수 있는 모델도 존재합니다. 이외에도 안전규정 범위 이내의 출력, 고온, 유해 구역 감지 등 다양한 용도에 활용할 수 있는 제품들이 존재합니다.
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