مستشعر فولاذ دقيق CZL913EC

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 في حجمها ضمن نطاق يتراوح من بضع سنتيمترات مكعبة إلى عدة عشرات من السنتيمترات المكعبة، مع نطاقات قياس تغطي من الغرامات إلى الكيلوغرامات، مما يجمع بين ميزتي "الحجم الصغير" و"الدقة العالية". باعتبارها المكوّن الأساسي لحالات الوزن في التطبيقات ذات 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 الأبعاد التقليدية من 5 مم × 5 مم × 2 مم إلى 30 مم × 20 مم × 10 مم، ويمكن تقليل بعض النماذج المخصصة إلى مستوى الملليمترات، بوزن لا يتعدى 0.1 غرام ~ 5 غرام، مما يتيح دمجها بسهولة في المساحات الضيقة مثل الساعات الذكية والمضخات الصغيرة دون التأثير على التصميم الهيكلي العام للجهاز.

• تصميم هيكلي مدمج: يتم في معظمها استخدام تغليف متكامل، يضم العناصر الحساسة ودوائر تنظيم الإشارات داخل هيكل مصغّر. وتدعم بعض النماذج أشكال تركيب خفيفة الوزن مثل التركيب السطحي وأنواع الأسلاك، المناسبة للحام المباشر أو التثبيت بالضغط على لوحات الدوائر المطبوعة (PCB).

2) مزايا أداء الوزن

• قياس دقيق بمدى واسع: تشمل نطاقات القياس من 0.1 غرام إلى 50 كغ، وتصل دقة القياس الأساسية إلى ±0.01% من المدى الكامل (FS) ~ ±0.1% من المدى الكامل (FS)، وبقدرة تحليل تصل إلى 0.001 غرام، ما يمكنها من تلبية متطلبات وزن العينات على مستوى الميكروغرام في المختبرات، وكذلك رصد الوزن على مستوى الغرامات في الأجهزة الإلكترونية الاستهلاكية.

• استجابة ديناميكية سريعة: زمن الاستجابة ≤10 مللي ثانية، قادر على التقاط التغيرات اللحظية في الوزن في الوقت الفعلي، مثل الوزن الخفيف عالي السرعة على خطوط الفرز الآلية ومراقبة وزن معدل التسريب في التسريبات الطبية، مما يتجنب الانحرافات في القياس الناتجة عن تأخر الإشارة.

• قدرة مستقرة على مقاومة التداخل: وحدة مدمجة لتعويض درجة الحرارة (مصممة للعمل في بيئة تتراوح درجات حرارتها بين -10°م و60°م) لمعادلة تأثير التقلبات البيئية في درجة الحرارة؛ وتستخدم إخراج إشارة تفاضلية أو تصميم درع كهرومغناطيسي للتصدي للتداخل الكهرومغناطيسي من 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، ويتميز الغلاف بمقاومته للتآكل، وهو مناسب لمختلف وسائط الوزن مثل السوائل الجسدية الطبية، ومواد الخام الغذائية، والمكونات الإلكترونية، مما يتجنب التلوث أو التلف الناتج عن التآكل.

• خصائص استهلاك منخفض للطاقة: استهلاك الطاقة الثابت ≤10 مللي أمبير، ويمكن أن ينخفض إلى 10 مايكرو أمبير في وضع السكون، وهو مناسب للأجهزة المحمولة التي تعمل بالبطارية (مثل موازين الوزن المحمولة والأجهزة القابلة للارتداء الذكية)، مما يطيل عمر البطارية.

2. حل مشكلات الصناعة الأساسية

في سيناريوهات الوزن الخفيف والوزن المصغّر، تواجه خلايا الحمل التقليدية (مثل أجهزة استشعار الموازين المنصاتية ووحدات الوزن الصناعية) مشكلات مثل "الحجم المفرط، وارتفاع استهلاك الطاقة، وعدم كفاية الدقة، وصعوبة التكامل". وتُعالج خلايا الحمل المصغّرة بشكل خاص المشكلات الأساسية التالية:

• عوائق التكامل في الأجهزة المصغّرة: تحل المشكلة التي تمنع دمج أجهزة الاستشعار التقليدية في الأجهزة الصغيرة، مثل وظيفة مراقبة وزن الجسم في السوار الذكي والتحكم في وزن الأدوية السائلة في المضخات الطبية المصغّرة، وتحقق من خلال تصميم صغير الحجم المتطلبات المزدوجة المتمثلة في "وظيفة الوزن + التصغير" للأجهزة.

• صعوبات في القياس عالي الدقة تحت الأحمال الخفيفة: حل مشكلة عدم كفاية دقة أجهزة الاستشعار التقليدية عند الوزن في المدى الجرامي والميليجرامي، مثل وزن العينات الضئيلة في المختبرات وكشف وزن دبابيس المكونات الإلكترونية، وتوفير بيانات موثوقة للإنتاج الدقيق والأبحاث العلمية.

• مشكلات 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.

• محدوديات المساحات المعقدة للتركيب: تلبية متطلبات الوزن في المساحات الضيقة والهياكل الخاصة، مثل وزن المكونات الداخلية للمعدات الآلية ومراقبة وزن السوائل في الأنابيب، مع تجاوز القيود المكانية من خلال تركيب أنواع لاصقة ومدمجة.

• 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

• سهولة 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.

• ثبات قوي أثناء الاستخدام: تضمن تصميمات تعويض درجة الحرارة والمقاومة للتداخل أن الانحراف البيانات ≤±0.05%FS/سنة، مما يلغي الحاجة إلى المعايرة المتكررة في التطبيقات المحمولة والمدمجة ويقلل من عبء الصيانة اللاحقة.

• اختيار مرن ومتنوع للنماذج: توجد مجموعة واسعة من الموديلات بمدى مختلف، وأنواع إشارات وطرق تركيب مختلفة، والتي يمكن اختيارها مباشرةً حسب حجم الجهاز وفولطية التغذية ومتطلبات الدقة. وتدعم بعض الشركات المصنعة التخصيص بكميات صغيرة لتلبية الاحتياجات الشخصية.

• التحكم المعقول في التكلفة: يمكن التحكم في تكلفة الوحدة الواحدة ضمن نطاق العشرات إلى مئات اليوان عند الشراء بكميات كبيرة، مع انخفاض التكاليف بأكثر من 50٪ مقارنةً بحلول الاستشعار المصغرة المخصصة؛ وفي الوقت نفسه، تقلل خصائص استهلاك الطاقة المنخفضة من التكلفة الإجمالية لاستهلاك الطاقة الخاصة بالجهاز.

4. حالات الاستخدام النموذجية
1) مجال الطب والصحة
• معدات مراقبة التسريب: تُدمج داخل مضخات التسريب، وتراقب التغير الفعلي في وزن السائل الدوائي، وتحسب معدل التسريب، وتنشط إنذارًا عندما يكون السائل على وشك النفاد، مما يتفادى خطر فراغ الزجاجة، مثل التحكم الدقيق في التسريب داخل وحدات العناية المركزة.
• معدات إعادة التأهيل والتمريض: تُستخدم في مقاييس إعادة التأهيل الذكية ووحدات إدراك الوزن في الأطراف الصناعية، مثل مراقبة تغيرات الوزن أثناء تدريبات إعادة تأهيل كبار السن أو توفير تغذية راجعة عن الوزن في الأطراف الصناعية، مما يعزز سلامة إعادة التأهيل.
• المعدات الطبية المخبرية: في البипتات الدقيقة والمحاليل 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 السوار الذكي والساعة الذكية، مما يمكّن من القياس غير المباشر للوزن ونسبة الدهون في الجسم، أو مراقبة وزن القوة أثناء التمرين، مثل تحليل وزن هبوط القدم أثناء الركض.
• أجهزة المنزل الذكية: تستخدم لوزن المواد الخام في الميزانات المطبخية الذكية وصانعات القهوة، مثل وزن مسحوق القهوة بدقة لتحديد تركيز التحضير؛ أو مراقبة ملء صناديق القمامة الذكية (عن طريق الحكم على سعة الق
• أدوات التوزيع المحمولة: مثل الميزانات السريعة الصغيرة وأجهزة وزن الأمتعة ، ذات الحجم الصغير وتصميم استهلاك الطاقة المنخفض ، مريحة للمستخدمين لحملها وقياس وزن العناصر في الوقت الحقيقي.

3) الأتمتة الصناعية والتصنيع الدقيق
• إنتاج المكونات الإلكترونية: في خطوط إنتاج SMT لتحديد الموقع، فإنه يراقب وزن المكونات مثل الرقائق والمقاومات لفحص المنتجات المعيبة؛ أو في عبوات أشباه الموصلات، فإنه يقيس وزن كولويد التكريسة لضمان جودة التعب
• معدات الأتمتة الدقيقة: تُستخدم في العضو الفعال النهائي لروبوتات التجميع الدقيقة لاستشعار وزن الأجزاء الممسوكة وتحديد ما إذا كان الإمساك ناجحًا، مثل فحص الوزن أثناء تجميع وحدات كاميرات الهواتف المحمولة.
• معدات التحكم في السوائل: تُدمج في مضخات القياس الدقيقة وحقن الوقود، حيث تراقب حجم تسليم السوائل من خلال الوزن، مثل قياس كميات صغيرة جدًا من الوقود في أنظمة الحقن لضمان كفاءة الاحتراق.

4) مجال البحث العلمي والاختبار
• بحوث علوم المواد: تقيس وزن عينات المواد الصغيرة (مثل المواد النانوية ومواد الأغشية الرقيقة)، أو تغير وزن المواد أثناء الشد والضغط، وتوفير بيانات لتحليل الأداء.
• معدات مراقبة البيئة: في أجهزة مراقبة جودة المياه الدقيقة ومعدات أخذ عينات الهواء، تقيس وزن العينات المجمعة لحساب تركيز الملوثات، مثل تحليل الوزن بعد أخذ عينات الجسيمات المعلقة في الجو.

5) مجال الخدمات اللوجستية والتجزئة
• نظام الفرز الدقيق: في نهاية خط الفرز الآلي السريع، يقوم بوزن الطرود الصغيرة لتصنيفها حسب الوزن؛ أو في كوات التحقق الذاتي في السوبر ماركت غير المأهولة، يقوم بتحديد المنتجات من خلال الوزن (بالاقتران مع قاعدة بيانات الوزن).
• 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

أجهزة استشعار الوزن الدقيقة، التي تتميّز بـ"الحجم الصغير، والدقة العالية، واستهلاك الطاقة المنخفض" كمزايا تنافسية رئيسية، قد تجاوزت القيود المفروضة على معدات الوزن التقليدية من حيث المساحة والنطاق، لتلبية متطلبات الوزن الخفيف بدقة في مجالات مثل الطب، والإلكترونيات الاستهلاكية، والتصنيع الدقيق. إن طريقة الدمج المريحة، والأداء المستقر، والتحكم المعقول في التكلفة لا تعزز فقط الترقية الوظيفية للأجهزة الدقيقة، بل توفر أيضًا دعمًا موثوقًا لتمكين مختلف الصناعات من تحقيق "الدقة، والتصغير، والذكاء" في عمليات الوزن، ما يجعلها فرعًا مهمًا لا غنى عنه في تقنية الاستشعار الحديثة.

عرض التفاصيل

المواصفات