캘리퍼의 원리는 무엇인가요?

안녕하세요, 여러분! 캘리퍼 공급업체로서 저는 이러한 멋진 측정 도구의 원리에 대해 자주 질문을 받습니다. 그래서 나는 당신을 위해 그것을 분석하는 데 몇 분 정도 시간이 걸릴 것이라고 생각했습니다.

먼저 캘리퍼가 무엇인지부터 알아보겠습니다. 캘리퍼스(caliper)는 물체의 반대쪽 두 변 사이의 거리를 측정하는 데 사용되는 정밀 측정 도구입니다. 엔지니어링, 제조, 목공 및 일부 과학 연구에서도 일반적으로 사용됩니다. 캘리퍼스에는 여러 종류가 있지만 가장 일반적인 것은 버니어 캘리퍼스와 디지털 캘리퍼스입니다.

버니어 캘리퍼스의 원리

버니어 캘리퍼스부터 시작해 보겠습니다. 오랫동안 사용되어 왔으며 오늘날에도 여전히 널리 사용되고 있습니다. 버니어 캘리퍼스의 기본 아이디어는 매우 간단하지만 몇 가지 영리한 수학을 기반으로 합니다.

버니어 캘리퍼스에는 메인 스케일과 버니어 스케일의 두 가지 스케일이 있습니다. 메인 눈금은 캘리퍼의 더 큰 눈금이며 사용하는 측정 단위에 따라 밀리미터 또는 인치로 표시됩니다. 버니어 스케일은 메인 스케일을 따라 미끄러지는 작은 스케일입니다.

버니어 캘리퍼스 정확도의 핵심은 이 두 눈금 간의 관계에 있습니다. 버니어 스케일은 특정 분할 수의 길이가 메인 스케일의 동일한 분할 수 길이보다 약간 작도록 설계되었습니다. 예를 들어, 일반적인 미터법 버니어 캘리퍼스에서는 버니어 눈금의 10개 눈금의 길이가 메인 눈금의 9눈금과 같을 수 있습니다.

버니어 캘리퍼스를 사용하여 물체를 측정할 때는 먼저 캘리퍼의 턱을 열고 그 사이에 물체를 놓습니다. 그런 다음 물체를 부드럽게 잡을 때까지 턱을 닫습니다. 측정값을 읽으려면 먼저 주 눈금을 보고 밀리미터 또는 인치의 정수를 찾으세요. 이는 버니어 스케일의 0이 메인 스케일과 일치하는 값입니다.

다음으로 버니어 스케일을 보고 측정값의 분수 부분을 찾습니다. 당신은 메인 스케일의 선과 정확히 일치하는 버니어 스케일의 선을 찾고 있습니다. 버니어 눈금에서 이 선의 수는 측정의 분수 부분을 제공합니다. 예를 들어, 버니어 눈금의 세 번째 선이 주 눈금의 선과 일치하고 버니어 눈금의 최소 카운트(만들 수 있는 가장 작은 측정)가 0.1mm인 경우 측정의 분수 부분은 0.3mm입니다.

주 눈금의 정수와 버니어 눈금의 분수 부분을 더하여 전체 측정값을 얻습니다. 처음에는 다소 복잡하게 들릴 수도 있지만, 조금만 연습하면 전문가처럼 버니어 캘리퍼스를 읽을 수 있게 될 것입니다.

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디지털 캘리퍼스의 원리

이제 디지털 캘리퍼스로 넘어가 보겠습니다. 디지털 캘리퍼스는 버니어 캘리퍼스에 대한 보다 현대적인 대안입니다. 전자 센서를 사용하여 턱 사이의 거리를 측정하고 측정값을 디지털 화면에 표시합니다.

디지털 캘리퍼의 기본 작동 원리는 정전 용량 개념을 기반으로 합니다. 캘리퍼 내부에는 두 세트의 전도성 플레이트가 있습니다. 한 세트의 플레이트는 고정되고 다른 세트는 캘리퍼의 움직이는 조에 부착됩니다. 조를 열거나 닫으면 플레이트 사이의 거리가 변경되고, 이에 따라 플레이트 사이의 정전용량도 변경됩니다.

캘리퍼의 전자 장치는 이러한 정전 용량 변화를 측정하여 이를 디지털 신호로 변환하도록 설계되었습니다. 그런 다음 이 신호는 마이크로컨트롤러에 의해 처리되어 턱 사이의 거리를 계산하고 측정값을 디지털 화면에 표시합니다.

디지털 캘리퍼스의 가장 큰 장점 중 하나는 읽기가 매우 쉽다는 것입니다. 버니어 캘리퍼스를 사용하는 것처럼 서로 다른 두 눈금의 선을 정렬하는 것에 대해 걱정할 필요가 없습니다. 디지털 디스플레이를 보면 바로 정확한 측정값을 얻을 수 있습니다.

또한 디지털 캘리퍼스에는 다양한 측정 단위(밀리미터와 인치) 간 전환, 모든 위치에서 측정값 영점 조정, 디스플레이에 측정값 유지 기능과 같은 추가 기능이 있는 경우가 많습니다.

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참고자료

• "기계 핸드북", Industrial Press Inc.
• "정밀 측정의 기초", 계측 분야의 다양한 저자.