مستشعر دقيق من الفولاذ CZL902

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 المطاطيات ذات جهاز قياس الانفعال). وعادةً ما يتم التحكم بحجمها ضمن نطاق يتراوح من بضع سنتيمترات مكعبة إلى عدة عشرات من السنتيمترات المكعبة، مع نطاقات قياس تغطي من الجرامات إلى الكيلوجرامات، وتجمع بين ميزتين رئيسيتين هما "الحجم الصغير" و"الدقة العالية". وبما أنها المكون الأساسي لحالات الوزن في الأحمال الخفيفة والمساحات المحدودة، فإنها 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 على التغليف المتكامل، حيث يتم دمج العناصر الحساسة ودوائر معالجة الإشارات في هيكل ميكروي. وتدعم بعض الموديلات أشكال تركيب رفيعة وخفيفة مثل التركيب السطحي وأنواع التوصيل بالأسلاك، وهي مناسبة للحام المباشر أو التثبيت بالضغط على لوحات الدوائر المطبوعة (PCB).

2) مزايا أداء الوزن

• قياس دقيق بمدى واسع: يغطي مدى القياس من 0.1 غرام إلى 50 كجم، مع دقة قياس أساسية تتراوح بين ±0.01% من المدى الكامل و±0.1% من المدى الكامل، وبدقة قراءة تصل إلى 0.001 غرام، ما يجعلها قادرة على تلبية متطلبات وزن العينات على مستوى الميكروغرام في المختبرات، وكذلك مراقبة الوزن 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 التغيرات الحرارية (مصممة للعمل في بيئات تتراوح درجات حرارتها بين -10°م و60°م) لتعويض تأثير التقلبات البيئية في درجة الحرارة؛ وتستخدم إما إخراج إشارة تفاضلية أو تصميمًا واقيًا من التداخل الكهرومغناطيسي للتصدي للتداخل 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 أساسي الفولاذ المقاوم للصدأ 316L، أو سبائك التيتانيوم، أو البلاستيك الهندسي، ويتم معالجة الغلاف بطرق مقاومة للتآكل، مما يجعله مناسبًا لمختلف وسائط الوزن مثل السوائل الطبية، والمواد الخام الغذائية، والمكونات الإلكترونية، ويُجنب التلوث أو الضرر الناتج عن التآكل.

• خصائص استهلاك منخفض للطاقة: استهلاك الطاقة في وضع الاستعداد هو ≤10 مللي أمبير، ويمكن أن ينخفض إلى 10 مايكروأمبير في وضع السكون، وهو ما يجعله مناسبًا للأجهزة المحمولة التي تعمل بالبطارية (مثل الموازين اليدوية والأجهزة القابلة للارتداء الذكية) لتمديد عمر البطارية.

2. المشكلات الصناعية الأساسية التي تم معالجتها
في حالات الوزن الخفيف والموازين المصغرة، تواجه أعمدة الحمل التقليدية (مثل مستشعرات الموازين المنصاتية ووحدات الوزن الصناعية) مشكلات مثل "الحجم الزائد، واستهلاك عالٍ للطاقة، وعدم كفاية الدقة، وصعوبة في التكامل". وتُعالج أعمدة الحمل المصغرة هذه المشكلات الأساسية على وجه التحديد:
• عقبات التكامل في الأجهزة المصغرة: حل المشكلة التي تواجه أجهزة الاستشعار التقليدية في عدم إمكانية دمجها في الأجهزة الصغيرة، مثل وظيفة مراقبة وزن الجسم في الأسورة الذكية والتحكم بوزن الأدوية السائلة في المضخات الطبية المصغرة، وتلبية المتطلبات المزدوجة لـ "وظيفة الوزن + التصغير" من خلال تصميم بحجم صغير.
• صعوبات القياس عالي الدقة تحت الأحمال الخفيفة : حل المشكلة المتعلقة بعدم كفاية دقة أجهزة الاستشعار التقليدية في عمليات الوزن على مستوى الجرام والمليجرام، مثل وزن العينات الضئيلة في المختبرات واكتشاف وزن دبابيس المكونات الإلكترونية، وتوفير بيانات موثوقة للإنتاج الدقيق والأبحاث العلمية.
• مشاكل استهلاك الطاقة في الأجهزة المحمولة: حل المشكلة المتمثلة في قصر عمر البطارية الناتج عن ارتفاع استهلاك الطاقة في أجهزة الاستشعار التقليدية، مثل موازين الشحن اليدوية وأجهزة جمع العينات الخارجية، وذلك بفضل خصائص انخفاض استهلاك الطاقة التي تمدد فترة الاستخدام الفردية.
• قيود مساحة التركيب المعقدة: تلبية متطلبات الوزن في المساحات الضيقة والهياكل الخاصة، مثل قياس أوزان المكونات الداخلية للمعدات الآلية ومراقبة وزن السوائل في الأنابيب، مع تخطي قيود المساحة من خلال تركيب أنواع الألواح أو الدمج المضمن.
• مشكلات توافق الإشارات في سيناريوهات متعددة: حل مشكلة عدم تطابق إشارات المستشعرات التقليدية مع وحدات التحكم الصغيرة. يمكن للنماذج ذات مخرجات الإشارة الرقمية الاتصال مباشرة بالمعالجات الدقيقة (Single-chip microcomputers) ووحدات MCU، مما يقلل تعقيد تصميم الدوائر في الأجهزة الصغيرة ويُخفض تكاليف البحث والتطوير.

3. أبرز جوانب تجربة المستخدم
•راحة التكامل العالي: يدعم التصميم الموحّد لتخطيط الدبابيس والأبعاد القياسية عملية اللحام المباشر أو التثبيت بنظام النقر على لوحات الدوائر المطبوعة (PCB)، ما يلغي الحاجة إلى هياكل ميكانيكية معقدة، ويقلص وقت التكامل إلى أقل من 30 دقيقة، ما يحسّن كفاءة إنتاج المعدات بشكل كبير.
• عملية ضبط بسيطة: تدعم نماذج الإشارات الرقمية المعايرة بنقرة واحدة لنقطة الصفر والنطاق من خلال الأوامر، بينما تتميز نماذج الإشارات التناظرية بخطية ممتازة، وتحتاج فقط إلى تصحيح دوائر بسيط قبل التشغيل، مما يقلل العتبة التقنية المطلوبة لموظفي البحث والتطوير.
•استقرار قوي أثناء الاستخدام: تضمن تصميمات تعويض درجة الحرارة والمقاومة للتداخل أن يكون انحراف البيانات ≤±0.05% من المدى الكامل سنويًا، مما يلغي الحاجة للمعايرة المتكررة في السيناريوهات المحمولة والمدمجة ويقلل من عبء الصيانة اللاحقة.
•مرونة واختيار متنوع للنماذج: يتوفر تشكيل واسع من النماذج بمدى مختلف، وأنواع إشارات، وطرق تركيب، ما يسمح بالاختيار المباشر بناءً على حجم الجهاز، وجهد التغذية، ومتطلبات الدقة. كما يدعم بعض المصنّعين التخصيص بكميات صغيرة لتلبية الاحتياجات الشخصية.
•تحكم معقول في التكلفة: يمكن التحكم في تكلفة الوحدة بين العشرات ومئات اليوان خلال الشراء بكميات كبيرة، مع انخفاض التكاليف بأكثر من 50٪ مقارنةً بحلول الاستشعار المصغرة المخصصة؛ وفي الوقت نفسه، تقلل خصائص استهلاك الطاقة المنخفضة من تكلفة استهلاك الطاقة الإجمالية للمعدات.

4. سيناريوهات الاستخدام النموذجية
1) الرعاية الصحية
• أجهزة مراقبة التسريب: تُدمج في مضخات التسريب، حيث تراقب التغير الفعلي في وزن محلول الدواء، وتحسب معدل التسريب، وتنشط إنذارًا عندما يكون المحلول على وشك النفاد، مما يتجنب خطر فراغ الزجاجات، مثل التحكم الدقيق في التسريب في وحدات العناية المركزة.
• معدات إعادة التأهيل والتمريض: تُستخدم في الموازين الذكية لإعادة التأهيل ووحدات إدراك الوزن في الأطراف الصناعية، مثل مراقبة التغيرات في الوزن أثناء تدريبات إعادة تأهيل كبار السن أو توفير تغذية راجعة بالقوة للإطراف الصناعية، مما يعزز سلامة إعادة التأهيل.
• معدات طبية معملية: في الماصات الدقيقة والمجهرات الكيميائية الحيوية، تقوم بقياس وزن الكواشف أو العينات لضمان دقة إضافة العينات، مثل وزن عينات دقيقة من كواشف اختبار كوفيد-19.
2) الإلكترونيات الاستهلاكية والأجهزة القابلة للارتداء الذكية
• الأجهزة القابلة للارتداء الذكية: تُدمج في الأسوار الذكية والساعات الذكية، مما يمكّن من القياس غير المباشر لوزن الجسم ونسبة الدهون فيه أو مراقبة القوة المبذولة أثناء التمرين، مثل تحليل وزن القدم عند الهبوط أثناء الركض.
• أجهزة المنزل الذكية: تُستخدم لوزن المواد الخام في موازين المطابخ الذكية وماكينات تحضير القهوة، مثل وزن مسحوق القهوة بدقة للتحكم في تركيز التخمير؛ أو مراقبة درجة امتلاء سلال القمامة الذكية (عن طريق تقييم سعة القمامة من خلال الوزن).
• أدوات الوزن المحمولة: مثل الموازين الصغيرة السريعة وأجهزة قياس وزن الأمتعة، التي تتميز بتصميم صغير الحجم واستهلاك منخفض للطاقة، مما يسهل على المستخدمين حملها بسهولة وقياس وزن الأشياء في الوقت الفعلي.
3) الأتمتة الصناعية والتصنيع الدقيق
• إنتاج المكونات الإلكترونية: في خطوط إنتاج SMT الخاصة بنقل وتركيب المكونات، يتم مراقبة وزن مكونات مثل الرقائق والمقاومات لاستبعاد المنتجات المعيبة؛ أو في تغليف أشباه الموصلات، حيث يتم قياس وزن مادة التغليف الهلامية لضمان جودة التغليف.
• معدات الأتمتة الدقيقة: تُستخدم في وحدات النهاية الفعالة لروبوتات التجميع الدقيقة لاستشعار وزن الأجزاء الممسوكة وتحديد ما إذا كان الإمساك ناجحًا أم لا، مثل الوزن والكشف أثناء تجميع وحدات كاميرا الهاتف المحمول.
• معدات التحكم في السوائل: تُدمج في مضخات القياس الدقيقة ورشاشات الوقود، حيث تراقب حجم تدفق السوائل من خلال الوزن، مثل قياس كميات دقيقة من الوقود في أنظمة الحقن لضمان كفاءة الاحتراق.
4) الأبحاث العلمية والاختبارات
• أبحاث علوم المواد: تقيس وزن عينات صغيرة من المواد (مثل المواد النانوية ومواد الأغشية الرقيقة) أو تغير وزن المواد أثناء الشد والانضغاط، وتوفير بيانات لتحليل الأداء.
• معدات رصد البيئة: في أجهزة مراقبة جودة المياه الدقيقة وأجهزة أخذ عينات الهواء، تقيس وزن العينات المجمعة لحساب تركيز الملوثات، مثل التحليل الوزني بعد جمع الجسيمات العالقة في الجو.
5) الخدمات اللوجستية والتجزئة
• أنظمة الفرز الدقيقة: في نهاية خط الفرز الآلي للشحن السريع، تقوم هذه الأنظمة بوزن الطرود الصغيرة لتصنيفها حسب الوزن؛ أو على منضدة الدفع الذاتي في المتاجر غير المأهولة، تقوم بتحديد المنتجات من خلال الوزن (بالاقتران مع قاعدة بيانات أوزان).
• معدات الوزن في البيع بالتجزئة: مثل موازين المجوهرات وموازين المعادن الثمينة، تُستخدم لوزن دقيق للعناصر الثمينة مثل الذهب والالماس، وتتميز بحجم صغير يمكن وضعه على المنضدة دون استهلاك مساحة كبيرة.

ملخص

خلايا التحميل الدقيقة، التي تتميز بـ"الحجم الصغير، والدقة العالية، واستهلاك الطاقة المنخفض" كمزايا تنافسية أساسية، قد تجاوزت القيود المفروضة من حيث المساحة والنطاق التي تعاني منها أجهزة الوزن التقليدية، مما يلبي بدقة متطلبات الوزن الخفيف في مجالات مثل الطب، والإلكترونيات الاستهلاكية، والتصنيع الدقيق. إن طريقة دمجها المريحة، والأداء المستقر، والتحكم المعقول في التكلفة لا تُسهم فقط في ترقية وظائف الأجهزة الدقيقة، بل توفر أيضًا دعمًا موثوقًا لقطاعات صناعية متعددة لتحقيق "الدقة والتصغير والذكاء" في عمليات الوزن، ما جعلها فرعًا مهمًا ولا غنى عنه في تقنية الاستشعار الحديثة.

عرض التفاصيل

المواصفات