Load Cell 4선식·6선식 차이｜Sense 배선이 필요한 이유

로드셀 데이터시트나 계량 인디케이터의 단자대를 보면 4-wire, 6-wire Load Cell이라는 표현을 볼 수 있습니다.

두 방식 모두 스트레인게이지 방식 로드셀의 출력을 측정하지만 가장 큰 차이는 Sense 배선의 유무입니다.

간단하게 보면

4선식 = Excitation 2선 + Signal 2선

6선식 = Excitation 2선 + Signal 2선 + Sense 2선

입니다.

6선식의 Sense 선은 하중신호를 하나 더 측정하는 선이 아니라 로드셀에 실제로 공급되는 Excitation Voltage를 확인하고 배선에서 발생하는 전압강하를 보정하기 위한 선입니다.

4선식과 6선식 기본 차이

구분	4선식	6선식
Excitation	2선	2선
Signal	2선	2선
Sense	없음	2선
케이블 전압강하 보정	제한적	가능
장거리 배선	상대적으로 불리	유리
정밀 계량	사용 가능	더욱 유리
구조	단순	조금 복잡

여기서 Shield 선은 노이즈 차폐용이므로 일반적으로 4선·6선 숫자에 포함하지 않습니다.

4선식 로드셀의 배선은?

일반적인 4선식 로드셀에는 다음 네 개의 선이 있습니다.

+Excitation

-Excitation

+Signal

-Signal

Excitation은 로드셀 내부의 Wheatstone Bridge에 전원을 공급합니다.

Signal은 하중에 의해 발생하는 차동전압을 계측기로 전달합니다.

예를 들어 2mV/V 로드셀에 10V를 공급한다면 정격하중에서 이상적인 출력은

2mV/V × 10V = 20mV

입니다.

왜 Excitation Voltage가 중요할까?

로드셀 출력은 Excitation Voltage에 비례합니다.

2mV/V 로드셀을 예로 들면

5V 공급 → 10mV

8V 공급 → 16mV

10V 공급 → 20mV

가 됩니다.

따라서 계측기에서 10V를 출력했다고 해도 긴 케이블 때문에 로드셀 단자에는 실제로 9.9V만 도달한다면 출력도 그만큼 낮아질 수 있습니다.

바로 이 문제 때문에 6선식에서는 Sense 배선을 추가합니다.

긴 케이블에서는 왜 전압이 떨어질까?

전선에는 저항이 있습니다.

전류가 흐르면

V = I × R

관계에 따라 전선에서도 전압강하가 발생합니다.

예를 들어 350Ω 브리지 로드셀에 약 10V를 공급한다고 가정하면 전류는 대략

10V ÷ 350Ω ≈ 28.6mA

수준입니다.

만약 왕복 Excitation 배선에서 발생하는 전체 저항이 4Ω이라고 단순 가정하면 회로 전체 저항은 약

350 + 4 = 354Ω

이 됩니다.

전류는 약

10 ÷ 354 = 28.25mA

가 되고 로드셀 브리지에 실제로 걸리는 전압은

28.25mA × 350Ω ≈ 9.89V

입니다.

계측기는 10V를 공급했지만 로드셀에는 약 9.89V만 도달한 것입니다.

이것이 측정값에 얼마나 영향을 줄까?

2mV/V 로드셀이 실제 10V를 받는다면 Full Scale Output은

20mV

입니다.

하지만 실제 Excitation이 9.89V라면

2mV/V × 9.89V ≈ 19.78mV

가 됩니다.

약 0.22mV 차이가 발생합니다.

비율로 보면 약 1.1% 정도 낮은 출력입니다.

실제 장비에서는 보정·교정방식과 케이블 규격에 따라 결과가 달라지지만 이 예제를 보면 왜 장거리 정밀 계량에서 Excitation Voltage 관리가 중요한지 이해할 수 있습니다.

6선식의 Sense는 무엇을 할까?

6선식에는 기존 네 선에

+Sense

-Sense

가 추가됩니다.

따라서 총 구성은

+Excitation
-Excitation
+Signal
-Signal
+Sense
-Sense

입니다.

Sense 선은 로드셀 브리지 가까이에 실제로 걸리는 전압을 계측기에 전달합니다.

Sense 입력에는 매우 작은 전류만 흐르도록 설계되므로 Sense 배선 자체의 전압강하 영향을 작게 만들 수 있습니다.

계측기는 이 값을 이용해 실제 Excitation Voltage를 확인하고 보정할 수 있습니다.

6선식은 어떻게 전압강하를 보정할까?

계측기가 10V를 공급했는데 긴 케이블 때문에 로드셀에는 9.8V만 도달했다고 가정하겠습니다.

Sense 선이 없는 경우 계측기는 로드셀에 실제로 몇 V가 걸렸는지 직접 확인하기 어렵습니다.

반면 6선식에서는 Sense+와 Sense-를 통해 실제 브리지 전압을 측정할 수 있습니다.

계측장비 설계에 따라

Excitation 출력을 조절해 로드셀 단자의 전압을 유지

하거나

실제 Sense 전압을 기준으로 출력신호를 비율 계산

하는 방식으로 전압강하 영향을 보정할 수 있습니다.

이를 흔히 Remote Sense라고 합니다.

Signal 선과 Sense 선은 무엇이 다를까?

이 부분이 많이 헷갈립니다.

Signal+ / Signal-

하중에 따라 변화하는 실제 측정신호를 전달합니다.

Sense+ / Sense-

로드셀에 공급되는 Excitation Voltage를 확인합니다.

따라서 Sense 선에서 무게신호가 추가로 나오는 것이 아닙니다.

간단히 말하면

Signal = 얼마나 눌렸는가

Sense = 실제로 몇 V를 공급받고 있는가

를 확인한다고 생각하면 이해하기 쉽습니다.

4선식은 정확하지 않은 방식일까?

그렇지 않습니다.

케이블이 짧고 설치환경이 일정하다면 4선식도 충분히 정밀하게 사용할 수 있습니다.

특히 일부 4선식 로드셀은 출고 당시 장착된 케이블까지 포함한 상태로 교정됩니다.

이런 제품은 정해진 케이블 길이와 저항 특성을 포함해 정확도를 맞추기 때문에 임의로 케이블을 짧게 자르면 출력 특성이 변할 수 있습니다.

따라서 4선식 로드셀 케이블을 임의로 절단하거나 연장하기 전에 제조사 설명서를 확인해야 합니다.

6선식은 언제 특히 유리할까?

다음과 같은 환경에서는 6선식이 유리할 수 있습니다.

로드셀과 계측기 거리가 긴 경우
고정밀 전자저울
대형 호퍼·탱크 계량
여러 로드셀을 Junction Box로 연결하는 경우
케이블 온도변화가 큰 환경
배선저항 변화가 문제가 되는 시스템

특히 전선의 저항은 온도에 따라서도 변하기 때문에 긴 배선에서는 Sense 보상의 효과가 커질 수 있습니다.

4선식 로드셀을 6선 입력장비에 연결하려면?

계량 인디케이터에는 다음과 같이 6개의 입력단자가 있는 경우가 있습니다.

+Exc
-Exc
+Sig
-Sig
+Sense
-Sense

그런데 로드셀은 4선식이라면 Sense 선이 없습니다.

이 경우 많은 계측장비에서는

+Sense와 +Excitation을 연결

-Sense와 -Excitation을 연결

하는 Jumper 구성을 사용합니다.

즉 계측기 단자에서 Sense와 Excitation을 연결해 사용합니다.

다만 이 방식은 로드셀 끝에서 실제 전압을 감지하는 Remote Sense가 아니므로 긴 케이블 전압강하를 직접 보정하는 6선식과는 다릅니다.

또한 Jumper 구성방법은 장비마다 다를 수 있으므로 해당 인디케이터의 배선도를 따라야 합니다.

6선식 로드셀을 연결할 때 주의할 점

6선식을 사용하려면 계측기의 Sense 기능도 올바르게 설정되어야 합니다.

일부 계측기에서는 4선식 사용을 위해 내부 Jumper가 장착되어 있고 6선식으로 변경할 때 이를 제거해야 합니다.

따라서 단순히 선 6개를 같은 이름의 단자에 연결하는 것으로 끝내기보다

계측기 4-wire/6-wire 설정

Sense Jumper

Junction Box 배선

까지 확인해야 합니다.

케이블을 연장한다면?

6선식의 장점 중 하나는 장거리 배선에 대응하기 쉽다는 것입니다.

하지만 아무 케이블이나 사용하면 안 됩니다.

로드셀 신호는 mV 수준으로 매우 작기 때문에 일반적으로

Shielded Cable

Twisted Pair

적절한 도체 굵기

등을 고려합니다.

또 접속부의 접촉저항이 커지지 않도록 연결상태도 중요합니다.

특히 Signal 선은 노이즈 영향을 받기 쉬우므로 인버터나 모터 전원선과 최대한 떨어뜨려 설치하는 것이 좋습니다.

실제 데이터시트를 읽어보자

다음과 같은 로드셀 사양이 있다고 가정하겠습니다.

Capacity: 500kg

Rated Output: 2mV/V

Excitation: 5~10V

Connection: 6-wire

이를 보면 6개의 배선 가운데

Excitation 2개

브리지 전원 공급

Signal 2개

하중신호 출력

Sense 2개

실제 브리지 전압 확인

으로 구분할 수 있습니다.

10V Excitation에서 정격하중 출력은 약

20mV

이며 Sense 회로는 케이블로 인한 Excitation Voltage 오차를 줄이는 데 사용됩니다.

4선식과 6선식 중 어떤 것을 선택할까?

단순히

6선식이 무조건 더 좋은 로드셀

이라고 볼 필요는 없습니다.

짧은 케이블과 일반적인 계량 시스템이라면 4선식이 충분할 수 있습니다.

반면 케이블 길이가 길거나 정밀도가 중요하다면 6선식이 더 유리할 수 있습니다.

결국 확인해야 할 것은

로드셀 정확도 요구사항

케이블 길이

Excitation Voltage

인디케이터의 Sense 지원 여부

입니다.

흔히 잘못 해석하는 부분

첫 번째는

“6선식은 측정신호가 2개 더 있다.”

는 생각입니다.

추가된 두 선은 하중신호가 아니라 Excitation Voltage를 확인하는 Sense 선입니다.

두 번째는

“4선식 로드셀 케이블은 마음대로 짧게 잘라도 된다.”

는 생각입니다.

일부 4선식 제품은 출고 케이블 특성을 포함해 교정되므로 케이블 길이를 변경하면 사양에 영향을 줄 수 있습니다.

세 번째는

“4선식에 Sense 단자를 점퍼하면 6선식과 완전히 같다.”

는 생각입니다.

계측기 단자에서 점퍼하면 장비 사용은 가능할 수 있지만 로드셀 끝에서 실제 Excitation Voltage를 측정하는 Remote Sense 기능은 얻을 수 없습니다.

정리

로드셀의 4선식과 6선식의 핵심 차이는 Sense 배선입니다.

4선식

Excitation 2선 + Signal 2선

6선식

Excitation 2선 + Signal 2선 + Sense 2선

6선식의 Sense 선은 로드셀 단자에 실제로 공급되는 전압을 확인해 케이블 전압강하의 영향을 보정하는 역할을 합니다.

따라서 로드셀 시스템을 확인할 때는

4선·6선 확인 → Excitation Voltage → 케이블 길이 → Sense 지원 → Junction Box → 인디케이터 설정 → Zero·Span Calibration

순서로 확인하는 것이 좋습니다.

참고자료

• HBK – Load Cell Connection / 6-Wire Circuit: 6선식에서 Excitation±, Signal±, Sense±를 구분하며 정밀한 측정과 간섭 내성을 위해 6선 회로 사용을 설명합니다. 또한 4선식 로드셀을 6선 입력에 연결할 때 Sense와 Excitation 단자를 연결하는 방법을 안내합니다. HBM
• HBK PW2C Mounting Instructions: 일부 4선식 로드셀은 케이블 길이가 교정에 반영되므로 케이블을 줄이면 측정사양에 영향을 줄 수 있으며, 6선식은 Sense 회로 덕분에 케이블 연장·변경에 대응하기 용이함을 설명합니다. HBM
• Flintec FT-113Fill Technical Manual: 4선식과 6선식 로드셀 연결방법을 구분하고 4선식 사용 시 계측기의 Sense 입력을 Excitation에 연결하도록 설명합니다. Flintec
• Interface 920i Weighing Indicator: 실제 계량장비에서 +Signal, -Signal, +Sense, -Sense, +Excitation, -Excitation의 6개 단자를 사용하며 4선·6선 연결에 따라 Sense Jumper 설정이 달라지는 사례를 확인할 수 있습니다. Interface