مستشعر دقيق من الألومنيوم CZL611N

مقدمة المنتج

مايكرو خلايا الحمل هي مكونات قياس الوزن المصغّرة التي تم تطويرها بالاعتماد على تأثير الانفعال. يقوم لبّها بتحويل إشارات الوزن إلى إشارات كهربائية قابلة للقياس من خلال هياكل دقيقة جدًا (مثل عناصر مطاطية من نوع مقياس الانفعال). وعادةً ما يتم التحكم بحجمها ضمن نطاق يتراوح من بضع سنتيمترات مكعبة إلى عشرات السنتيمترات المكعبة، مع نطاقات قياس تغطي من الغرامات إلى الكيلوغرامات، وتجمع بين ميزتي "الحجم الصغير" و"الدقة العالية". وباعتبارها المكون الأساسي لحالات الوزن في الأحمال الخفيفة والمساحات المحدودة، تُستخدم على نطاق واسع في مجالات مثل المعدات الطبية، والإلكترونيات الاستهلاكية، والمعدات الذكية، واختبارات الأبحاث العلمية، وتشكّل الأساس الرئيسي لتمكين الاستشعار بالوزن في الأجهزة المصغّرة.

1. الميزات والوظائف الأساسية

1) خصائص اللب المصغّرة

• حجم صغير جدًا ووزن خفيف: تتراوح الأحجام القياسية من 5 مم × 5 مم × 2 مم إلى 30 مم × 20 مم × 10 مم، ويمكن تقليل بعض الموديلات المخصصة إلى مستوى المليمتر، بوزن لا يتعدى 0.1 غرام إلى 5 غرامات، مما يتيح التضمين السهل في المساحات الضيقة مثل الساعات الذكية والمضخات الدقيقة دون التأثير على التصميم الهيكلي العام للجهاز.

• تصميم هيكلي مدمج: تُعتمد معظمها التغليف المتكامل، حيث تدمج العناصر الحساسة ودوائر تنظيم الإشارة في هيكل صغير. وتدعم بعض الموديلات أشكال تركيب خفيفة الوزن مثل التركيب السطحي ونوع التوصيلات، وهي مناسبة للحام المباشر أو التثبيت بالضغط على لوحات الدوائر المطبوعة (PCB).

2) مزايا أداء الوزن

• قياس دقيق بمدى واسع: يغطي نطاق القياس من 0.1 غرام إلى 50 كيلوغرامًا، مع دقة قياس أساسية تبلغ ±0.01% من المدى الكامل إلى ±0.1% من المدى الكامل، ودقة قراءة تصل إلى 0.001 غرام، ما يجعله قادرًا على تلبية متطلبات وزن العينات على مستوى الميكروغرام في المختبرات، وكذلك مراقبة الأوزان على مستوى الغرامات في الأجهزة الإلكترونية الاستهلاكية.

• استجابة ديناميكية سريعة: تبلغ مدة استجابة النظام ≤10 مللي ثانية، مما يمكّن من التقاط التغيرات اللحظية في الوزن بشكل فوري، مثل قياس الأحمال الخفيفة عالية السرعة على خطوط الفرز الآلية، ومراقبة معدل التنقيط للوزن في عمليات التسريب الطبية، وبالتالي تجنب الانحرافات في القياس الناتجة عن تأخر الإشارة.

• قدرة مستقرة على مقاومة التداخل: وحدة مدمجة للتعويض من درجة الحرارة (مصممة للعمل في بيئة تتراوح بين -10°م إلى 60°م) لمعادلة تأثير التقلبات الحرارية البيئية؛ وتستخدم إخراج إشارة تفاضلية أو تصميمًا واقيًا كهرومغناطيسيًا لمقاومة التشويش الكهرومغناطيسي الناتج عن الدوائر الداخلية للجهاز، مما يضمن استقرار البيانات.

3) وظائف الدمج والتكيف

• تكيف مع إشارات متعددة: يدعم إخراج إشارات تناظرية (0-5 فولت، 4-20 مللي أمبير) وإشارات رقمية (I2C، SPI، UART)، ويمكن توصيله مباشرة بوحدات التحكم الدقيقة مثل وحدات MCU، والمايكروكونترولر، وأجهزة PLC الصغيرة دون الحاجة إلى وحدات تضخيم إشارة إضافية.

• التوافق مع المواد والوسائط: تستخدم العناصر الحساسة بشكل رئيسي الفولاذ المقاوم للصدأ 316L أو سبائك التيتانيوم أو البلاستيك الهندسي، ويتم معالجة الهيكل بعلاج مضاد للتآكل، وهو مناسب لمختلف وسائط القياس مثل السوائل الطبية ومواد الطعام الأولية والمكونات الإلكترونية، ما يمنع التلوث أو الأضرار الناتجة عن التآكل.

• خصائص استهلاك منخفض للطاقة: استهلاك الطاقة الثابت لا يزيد عن 10 مللي أمبير، ويمكن أن يصل إلى 10 مايكرو أمبير في وضع السكون، وهو مناسب للأجهزة المحمولة التي تعمل بالبطارية (مثل موازين اليد والمعدات القابلة للارتداء الذكية)، مما يطيل عمر البطارية.

2. حل مشكلات الصناعة الأساسية

في سيناريوهات الوزن الخفيف والوزن المصغر، تواجه خلايا الحمل التقليدية (مثل أجهزة استشعار الموازين المنصاتية ووحدات الوزن الصناعية) مشكلات مثل "الحجم المفرط، الاستهلاك العالي للطاقة، عدم كفاية الدقة، وصعوبة التكامل". تعالج خلايا الحمل المصغرة هذه المشكلات الأساسية تحديدًا:

• عوائق التكامل في الأجهزة المصغرة: تحل مشكلة عدم إمكانية دمج أجهزة الاستشعار التقليدية في الأجهزة الصغيرة، مثل وظيفة مراقبة وزن الجسم في الأسورة الذكية والتحكم في وزن الأدوية السائلة في المضخات الطبية المصغرة، من خلال تحقيق المتطلبات المزدوجة المتمثلة في "وظيفة الوزن + التصغير" للأجهزة بفضل تصميمها الصغير الحجم.

• صعوبات القياس عالي الدقة عند الأحمال الخفيفة: حل مشكلة عدم كفاية دقة أجهزة الاستشعار التقليدية في الوزن على مستوى الجرامات والملليجرامات، مثل وزن العينات الدقيقة في المختبرات واكتشاف وزن دبابيس المكونات الإلكترونية، وتوفير بيانات موثوقة للإنتاج الدقيق والأبحاث العلمية.

• مشكلات استهلاك الطاقة في الأجهزة المحمولة: حل مشكلة قصر عمر البطارية الناتج عن الاستهلاك العالي للطاقة من قبل أجهزة الاستشعار التقليدية، مثل موازين الشحن اليدوية وأجهزة وزن العينات المستخدمة في الأماكن الخارجية، مع تمديد مدة الاستخدام الفردي بفضل خصائص انخفاض استهلاك الطاقة.

• القيود في المساحات المعقدة للتثبيت: حل متطلبات الوزن في المساحات الضيقة والهياكل الخاصة، مثل وزن المكونات الداخلية في المعدات الآلية ومراقبة وزن السوائل في الأنابيب، من خلال تخطي القيود المكانية باستخدام تركيب على السطح أو تركيب مدمج.

• مشكلات توافق الإشارة في سيناريوهات متعددة: تحل مشكلة عدم تطابق إشارات المستشعرات التقليدية مع وحدات التحكم المصغرة. يمكن للنماذج التي تُخرِج إشارة رقمية أن تتصل مباشرة بالحاسوب المصغر أحادي الشريحة (Microcontrollers) ووحدات MCU، مما يقلل من تعقيد تصميم الدوائر في الأجهزة الصغيرة ويُخفض تكاليف البحث والتطوير.

3. أبرز جوانب تجربة المستخدم

• سهولة التكامل العالي: تخطيط دبوس قياسي. مع حجم العبوة، يدعم اللحام المباشر أو التثبيت السريع لوحات الدوائر المطبوعة دون هياكل ميكانيكية معقدة. يمكن تقصير وقت الدمج إلى أقل من 30 دقيقة، مما يحسن بشكل كبير كفاءة إنتاج المعدات.

• عملية ضبط بسيطة: يدعم نموذج الإشارة الرقمية المعايرة بنقرة واحدة للصفر والنطاق من خلال التعليمات، ويتميز نموذج الإشارة التناظرية بخطية ممتازة، ويمكن استخدامه بعد إجراء تصحيح بسيط للدائرة، مما يقلل من العتبة التقنية المطلوبة لموظفي البحث والتطوير.

• ثبات قوي أثناء الاستخدام: تصميم تعويض درجة الحرارة والمقاومة للتداخل يجعل انحراف البيانات ≤ ± 0.05% FS/سنة، مما يلغي الحاجة إلى المعايرة المتكررة في السيناريوهات المحمولة والمضمنة، ويقلل من عبء الصيانة اللاحقة.

• اختيار مرن ومتنوع: تتوفر مجموعة متنوعة من النماذج ذات النطاقات المختلفة وأنواع الإشارات وطرق التركيب، والتي يمكن اختيارها مباشرة وفقًا لحجم المعدات وفولطية التغذية ومتطلبات الدقة. ويدعم بعض المصنّعين التخصيص بكميات صغيرة لتلبية الاحتياجات الشخصية.

• التحكم المعقول في التكلفة: عند الشراء بكميات كبيرة، يمكن التحكم في تكلفة الوحدة الواحدة من عشرات إلى مئات اليوان، وهي أقل بنسبة تزيد عن 50٪ من تكلفة حلول الاستشعار الدقيقة المخصصة. وفي الوقت نفسه، تقلل خصائص استهلاك الطاقة المنخفضة من تكلفة استهلاك الطاقة الإجمالية للمعدات.

4. سيناريوهات الاستخدام النموذجية:

1) مجال الطب والصحة

• معدات مراقبة التسريب: يتم دمجها في مضخة التسريب لمراقبة تغيرات وزن محلول الدواء في الوقت الفعلي، وحساب سرعة التسريب وتشغيل إنذار عندما يكون محلول الدواء على وشك الانتهاء، مما يتجنب خطر فراغ الزجاجات، مثل التحكم الدقيق في التسريب في

• معدات إعادة التأهيل والتمريض: تُستخدم في موازين إعادة التأهيل الذكية، ووحدات استشعار وزن الأطراف الصناعية، مثل مراقبة تغيرات الوزن أثناء تدريبات إعادة التأهيل لكبار السن، أو تزويد تغذية راجعة حول وزن الطرف الصناعي لتحسين سلامة إعادة التأهيل.

• معدات طبية مخبرية: تُستخدم في البипتات الدقيقة وأجهزة التحليل الكيميائي الحيوي لقياس وزن الكواشف أو العينات، لضمان دقة إضافة العينات، مثل أخذ العينات الدقيقة ووزن كواشف كشف فيروس كوفيد-19.

2) الإلكترونيات الاستهلاكية والأجهزة القابلة للارتداء الذكية

الأجهزة القابلة للارتداء الذكية: تدمج في الأساور الذكية والساعات الذكية لتحقيق قياس غير مباشر للوزن ونسبة الدهون في الجسم، أو مراقبة الوزن الخاضع للقوة أثناء ممارسة التمارين، مثل تحليل وزن القدمين عند الهبوط أثناء الركض.

أجهزة المنزل الذكي: تُستخدم لوزن المواد الخام في موازين المطبخ الذكية وأجهزة تحضير القهوة، مثل الوزن الدقيق لبودرة القهوة للتحكم في تركيز التخمير؛ أو مراقبة فيضان سلال القمامة الذكية (عن طريق تقدير سعة القمامة من الوزن).

أدوات الوزن المحمولة: مثل الموازين الصغيرة السريعة وميزان الأمتعة، المصممة بحجم صغير واستهلاك منخفض للطاقة، ما يسهل على المستخدمين حملها بسهولة وقياس وزن العناصر في الوقت الفعلي.

3) الأتمتة الصناعية والتصنيع الدقيق.

إنتاج المكونات الإلكترونية: في خط إنتاج رقائق SMT، مراقبة وزن مكونات مثل الرقائق والمقاومات لاستبعاد المنتجات غير المؤهلة؛ أو في تغليف أشباه الموصلات، قياس وزن المادة المغلفة لضمان جودة التغليف.

معدات الأتمتة الدقيقة: تُستخدم كجهاز نهاية لروبوتات التجميع الدقيقة، حيث تستشعر وزن الأجزاء الممسوكة وتحدد ما إذا كان الإمساك ناجحًا، مثل كشف الوزن أثناء تجميع وحدات كاميرا الهاتف المحمول.

معدات التحكم في السوائل: تُدمج في المضخات الدقيقة والحقنات الوقود، لمراقبة كمية السوائل المنقولة من خلال الوزن، مثل قياس الوقود الدقيق في أنظمة الحقن، لضمان كفاءة الاحتراق.

4) مجال البحث والاختبار

• بحوث علوم المواد: قياس وزن عينات المواد الصغيرة (مثل المواد النانوية، والمواد الرقيقة) أو تغيرات الوزن للمواد أثناء عمليات الشد والانضغاط، وتوفير بيانات لتحليل الأداء.

• معدات المراقبة البيئية: قياس وزن العينات المجمعة في أجهزة مراقبة جودة المياه الصغيرة ومعدات أخذ عينات الهواء، وحساب تركيز الملوثات، مثل التحليل الوزني بعد أخذ عينات المواد الجسيمية من الجو.

5) مجال الخدمات اللوجستية والتجزئة

• نظام الفرز الدقيق: في نهاية خط فرز الشحنات الآلي، يتم وزن الطرود الصغيرة وإجراء تصنيف حسب الوزن؛ أو في كاونتر الدفع الذاتي في المتاجر غير المأهولة، يتم التعرف على السلع من خلال الوزن (مع قاعدة بيانات الأوزان).

• معدات الوزن في تجارة التجزئة: مثل موازين المجوهرات، وموازين المعادن الثمينة، وتُستخدم لوزن دقيق للسلع القيّمة مثل الذهب والماس، وهي صغيرة الحجم ويمكن وضعها على الكاونتر دون استهلاك مساحة كبيرة.

ملخص

يتمتع مستشعر الوزن الدقيق بقدرة تنافسية أساسية تتمثّل في «الحجم الصغير، والدقة العالية، واستهلاك الطاقة المنخفض»، ما يكسر القيود المفروضة من معدات الوزن التقليدية من حيث المساحة والنطاق، ويلبي بدقة احتياجات الوزن الخفيف في المجالات الطبية والإلكترونيات الاستهلاكية والتصنيع الدقيق وغيرها. وتُسهِم طريقته المريحة للتكامل والأداء المستقر والتحكم المعقول في التكلفة ليس فقط في ترقية وظائف الأجهزة الدقيقة، بل توفر أيضًا دعمًا موثوقًا لمختلف القطاعات لتحقيق وزن «دقيق، صغير الحجم، وذكي»، ما يجعلها فرعًا مهمًا لا غنى عنه في تقنية الاستشعار الحديثة.

عرض التفاصيل

المواصفات