Ocelový mikrosenzor CZL902

Úvod do produktu

Micro váhové buňky jsou miniaturizované komponenty pro měření hmotnosti vyvinuté na základě tenzometrického efektu. Jejich jádro převádí signály hmotnosti na měřitelné elektrické signály prostřednictvím mikrosenzitivních struktur (např. elastomerů tenzometrického typu). Jejich objem je obvykle omezen do rozmezí od několika kubických centimetrů po desítky kubických centimetrů, s rozsahem měření pokrývajícím jednotky gramů až kilogramy, čímž kombinují dvojí výhodu „malé velikosti“ a „vysoké přesnosti“. Jako klíčová součást pro vážení v situacích s nízkým zatížením a v omezeném prostoru se široce používají v oborech jako lékařské přístroje, spotřební elektronika, inteligentní zařízení a vědecký výzkum a testování a představují klíčový základ pro realizaci snímání hmotnosti v mikrozařízeních.

1. Základní vlastnosti a funkce

1) Charakteristické rysy miniaturizace

• Ultra-kompaktní rozměry a nízká hmotnost: Běžná velikost se pohybuje od 5 mm × 5 mm × 2 mm do 30 mm × 20 mm × 10 mm, některé vestavěné modely lze zmenšit až na milimetrovou úroveň s hmotností pouhých 0,1 g až 5 g, což umožňuje snadné zabudování do omezených prostor, jako jsou chytré hodinky a mikročerpadla, aniž by to ovlivnilo celkový konstrukční návrh zařízení.

• Kompaktní konstrukční návrh: Většina modelů využívá integrované pouzdro, které spojuje citlivé prvky a obvody pro úpravu signálu do mikroskopického pouzdra. Některé modely podporují tenké a lehké způsoby montáže, jako je povrchová montáž nebo montáž s vývody, vhodné pro přímé pájení nebo zajištění zámkem na desky plošných spojů (PCB).

2) Výhody vlastností vážení

• Přesné měření v širokém rozsahu: Měřicí rozsah zahrnuje 0,1 g až 50 kg, s klíčovou přesností měření ±0,01 % ZH až ±0,1 % ZH a rozlišením až 0,001 g, což umožňuje splnit požadavky jak na vážení vzorků na úrovni mikrogramů v laboratořích, tak na sledování hmotnosti v gramovém rozsahu v spotřební elektronice.

• Rychlá dynamická odezva: Doba odezvy je ≤10 ms, což umožňuje reálné zachycení okamžitých změn hmotnosti, například rychlé vážení při nízkém zatížení na automatických třídících linkách nebo sledování hmotnosti kapání u lékařských infuzí, a tak předchází měřicím odchylkám způsobeným zpožděním signálu.

• Stabilní odolnost proti rušení: Vestavěný modul kompenzace teploty (vhodný pro pracovní prostředí -10 ℃ až 60 ℃), který eliminuje vliv kolísání okolní teploty; využívá diferenciální výstup signálu nebo elektromagnetické stínění k potlačení elektromagnetického rušení ze strany interních obvodů zařízení, čímž zajišťuje stabilitu dat.

3) Funkce integrace a přizpůsobení

• Přizpůsobení více signálům: Podporuje výstup analogových signálů (0–5 V, 4–20 mA) a digitálních signálů (I2C, SPI, UART) a lze jej přímo připojit k mikrořadičům (MCU), jednočipovým mikropočítačům a malým PLC bez nutnosti dalších modulů zesílení signálu.

• Kompatibilita materiálu a média: Citlivé prvky většinou používají nerezovou ocel 316L, titanovou slitinu nebo technické plasty a skříň je upravena proti korozi, vhodná pro různá vážená média, jako jsou lékařské tělní tekutiny, potravinářské suroviny a elektronické součástky, čímž se zabrání kontaminaci nebo poškození koroze.

• Vlastnosti nízké spotřeby energie: Spotřeba v klidovém režimu je ≤10 mA a v režimu spánku může být až 10 μA, což je vhodné pro přenosné zařízení napájená bateriemi (např. ruční váhy a chytré nositelné přístroje) a prodlužuje životnost baterie.

2. Základní průmyslové problémy, na které se zaměřujeme
V případech lehkých zatížení a miniaturizovaných vážení mají tradiční snímače zatížení (např. snímače vahových desek a průmyslové vážicí moduly) problémy, jako je „příliš velká velikost, vysoká spotřeba energie, nedostatečná přesnost a obtížná integrace“. Miniaturizované snímače zatížení konkrétně řeší následující klíčové problémy:
• Překážky integrace v miniaturizovaných zařízeních: Vyřešte problém, že tradiční senzory nelze integrovat do malých zařízení, jako je funkce monitorování tělesné hmotnosti chytrých náramků nebo řízení hmotnosti kapalného léku u miniaturizovaných lékařských čerpadel, a splňte tak dvojí požadavek zařízení na „vážení + miniaturizaci“ díky malému provedení.
• Obtíže s vysokou přesností měření při malých zatíženích vyřešte problém nedostatečné přesnosti tradičních senzorů při vážení v gramovém a miligramovém rozsahu, jako je vážení stopových vzorků v laboratořích a detekce hmotnosti pinů elektronických součástek, a poskytněte tak spolehlivá data pro přesnou výrobu a vědecký výzkum.
• Problémy s spotřebou energie v přenosných zařízeních: Vyřešte problém krátké výdrže baterie způsobený vysokou spotřebou tradičních senzorů, například u ručních zásilkových vážek nebo přenosných zařízení pro vážení sběraných vzorků venku, a prodlužte tak dobu jednoho nabití díky nízké spotřebě energie.
• Omezení složité instalační plochy: Splňuje požadavky na vážení v úzkých a speciálně strukturovaných prostorech, například při vážení vnitřních komponent automatizovaného zařízení a sledování hmotnosti tekutin v potrubích, čímž eliminuje prostorová omezení díky nárazníkové a vestavěné instalaci.
• Problémy s kompatibilitou signálů v různých scénářích: Řeší problém nekompatibility signálů tradičních senzorů se signály miniaturizovaných řídicích jednotek. Modely s výstupem digitálního signálu lze přímo připojit k jednočipovým počítačům a MCU, čímž se snižuje složitost návrhu obvodů v malých zařízeních a snižují se náklady na vývoj a výzkum.

3. Výhody uživatelské zkušenosti
•Vysoká integrační pohodlnost: Standardizované rozmístění pinů a rozměry pouzdra umožňují přímé pájení nebo snap-fit upevnění na desky plošných spojů, čímž odpadá potřeba složitých mechanických konstrukcí a doba integrace se snižuje na méně než 30 minut, což výrazně zvyšuje efektivitu výroby zařízení.
• Jednoduchá údržba a ladění: Digitální signálové modely podporují jednoklávesovou kalibraci nulového bodu a rozsahu prostřednictvím příkazů, zatímco analogové signálové modely vykazují vynikající linearitu a vyžadují pouze jednoduché ladění obvodu, čímž snižují technický práh pro vývojové pracovníky.
•Silná stabilita při použití: Teplotní kompenzace a odrušení zajišťují, že posun dat je ≤±0,05 %FS/rok, čímž odpadá potřeba časté kalibrace v přenosných a vestavěných aplikacích a snižuje se náročnost následné údržby.
•Praktický a rozmanitý výběr modelů: Široká škála modelů s různými rozsahy, typy signálů a způsoby montáže umožňuje přímý výběr na základě rozměrů zařízení, napájecího napětí a požadavků na přesnost. Někteří výrobci nabízejí výrobu malých sérií na míru, aby splnili individuální potřeby.
•Rozumná kontrola nákladů: Náklady na jednotku lze při hromadném nákupu udržet v rozmezí desítek až stovek jüanů, přičemž náklady jsou o více než 50 % nižší ve srovnání s vestavěnými miniaturizovanými senzorickými řešeními; zároveň nízká spotřeba energie snižuje celkové provozní náklady zařízení.

4. Typické případy použití
1) Zdravotnictví
• Zařízení pro monitorování infuze: Vestavěná do infuzních pump sledují skutečnou změnu hmotnosti léčivého roztoku, vypočítávají rychlost infuze a spouštějí poplach, když je roztok téměř vyčerpaný, čímž se eliminuje riziko prázdných lahví, například přesná kontrola infuze v jednotkách intenzivní péče.
• Rehabilitační a ošetřovatelská zařízení: Používají se v inteligentních rehabilitačních váhách a modulech pro vnímání hmotnosti protéz, například ke sledování změn hmotnosti během rehabilitačního tréninku starších osob nebo k poskytování silové zpětné vazby u protéz, čímž se zvyšuje bezpečnost rehabilitace.
• Laboratorní lékařské přístroje: V mikropipetách a biochemických analyzátorech slouží k měření hmotnosti činidel nebo vzorků, aby zajistily přesnost dávkování vzorků, například vážení mikrovzorků činidel pro testování COVID-19.
2) Spotřební elektronika a chytré nositelné zařízení
• Chytrá nositelná zařízení: Integrována do chytrých náramků a chytrých hodinek umožňují nepřímé měření tělesné hmotnosti a tělesného tuku nebo monitorování síly vyvinuté během cvičení, například analýzu hmotnosti nohy při dopadu během běhu.
• Zařízení pro chytré domácnosti: Používají se k vážení surovin v chytrých kuchyňských vahách a kávovarech, například přesné vážení kávového prášku pro řízení koncentrace vaření; nebo sledování naplnění chytrého koše na odpadky (naplněnost je posuzována podle hmotnosti).
• Přenosné vážicí nástroje: Například miniaturní expresní váhy a zavazadlové váhy, které mají kompaktní rozměry a nízkou spotřebu energie, což usnadňuje uživatelům jejich přenášení a okamžité vážení předmětů
3) Průmyslová automatizace a mikro výroba
• Výroba elektronických součástek: Ve výrobních linkách SMT pick-and-place sledují hmotnost součástek, jako jsou čipy a odpory, za účelem vyloučení vadných výrobků; nebo při polovodičovém zapouzdřování měří hmotnost zapouzdřovacího koloidu, aby zajistily kvalitu balení.
• Mikroautomatická zařízení: Používají se na koncových efektorech mikrosestavovacích robotů ke snímání hmotnosti uchycených dílů a určení, zda bylo uchopení úspěšné, například při vážení a detekci během montáže modulů fotoaparátu mobilního telefonu.
• Zařízení pro řízení toku kapalin: Vestavěná do mikrodávkovacích čerpadel a vstřikovačů paliva, sledují objem dodávané kapaliny prostřednictvím vážení, například vážení mikromnožství paliva ve vstřikovacích systémech za účelem zajištění účinnosti spalování.
4) Vědecký výzkum a testování
• Výzkum materiálů: Měří hmotnost malých vzorků materiálů (např. nanomateriálů a tenkých vrstev) nebo změnu hmotnosti materiálů při tahových a tlakových zkouškách, čímž poskytují data pro analýzu vlastností.
• Zařízení pro monitorování životního prostředí: Ve stopových analyzátorech kvality vody a zařízeních pro odběr vzorků vzduchu měří hmotnost odebraných vzorků za účelem výpočtu koncentrace polutantů, například analýza hmotnosti po odběru atmosférických tuhých částic.
5) Logistika a maloobchod
• Mikro třídicí systémy: Na konci automatické řádky pro rychlé třídění váží malé zásilky za účelem jejich klasifikace podle hmotnosti; nebo na samoobslužných pokladnách bez obsluhy v supermarketech identifikují produkty vážením (ve spojení s databází hmotností).
• Vážící zařízení pro maloobchod: Například šperkové váhy a váhy pro drahé kovy, které slouží k přesnému vážení cenných předmětů, jako je zlato a diamanty. Jsou malé, takže se vejdou na pult a nezabírají příliš místa.

Shrnutí

Mikro tenzometry, jejichž klíčovou výhodou jsou „malé rozměry, vysoká přesnost a nízká spotřeba energie“, překonaly omezení tradičních vážicích zařízení z hlediska prostoru a rozsahu a přesně tak splňují požadavky na vážení malých zátěží v oblastech jako medicína, spotřební elektronika a mikrovýroba. Jejich pohodlná integrační metoda, stabilní výkon a rozumná kontrola nákladů nejen podporují funkční inovace mikrozařízení, ale také poskytují spolehlivou podporu různým odvětvím při dosahování „přesnosti, miniaturizace a inteligentnosti“ ve vážení, čímž se stávají nedílnou a důležitou součástí moderní senzorové technologie.

Detailní zobrazení

Parametry