Ocelový mikrosenzor CZL700D

Úvod do produktu

Mikrovážový snímač:

Mikrovážové snímače jsou kompaktní zařízení pro měření hmotnosti vyvinutá pomocí technologie tenzoroztažnosti. Jejich základní mechanismus spočívá v převodu signálů hmotnosti na měřitelné elektrické signály prostřednictvím mikrostruktur citlivých prvků (např. elastomerů se tenzometry). Tyto snímače, obvykle o velikosti několika až desítek kubických centimetrů, pracují v rozsahu od gramů po kilogramy a kombinují dvojí výhodu kompaktních rozměrů a vysoké přesnosti. Jako klíčové součásti pro vážení v lehkých konstrukcích a omezených prostorech se široce používají v lékařských přístrojích, spotřební elektronice, chytrých zařízeních a vědeckém výzkumu, kde tvoří základní technologii pro detekci hmotnosti v miniaturizovaných systémech.

1. Základní vlastnosti a funkce

1) Základní vlastnost miniaturizace

• Ultra-kompaktní a lehké: Standardní rozměry se pohybují od 5 mm × 5 mm × 2 mm do 30 mm × 20 mm × 10 mm, přičemž některé vlastní modely dosahují rozměrů na úrovni milimetrů a váží pouze 0,1 g až 5 g. Tyto komponenty lze bez problémů integrovat do omezených prostor, jako jsou chytré hodinky nebo skříně miniaturních čerpadel, aniž by byla narušena konstrukční stabilita zařízení.

• Kompaktní design: Většina modelů je vybavena integrovaným pouzdrem, které kombinuje citlivé komponenty a obvody pro úpravu signálu v mikroskopickém provedení. Některé varianty podporují štíhlá montážní řešení, jako je povrchová montáž (SMT) nebo připojení pomocí vývodů, což je kompatibilní s přímým pájením na desku plošných spojů nebo rychlou montáží typu snap-fit.

2) Výhody výkonu vážení

• Přesné měření v širokém rozsahu: Systém pokrývá rozsah od 0,1 g do 50 kg, s přesností měření ±0,01 % ZH až ±0,1 % ZH a rozlišením až 0,001 g. Splňuje tak požadavky laboratorního vážení na úrovni mikrogramů i potřeby spotřební elektroniky sledovat hmotnost v jednotkách gramů.

• Rychlá dynamická odezva: S dobou odezvy ≤10 ms zachycuje okamžité změny hmotnosti v reálném čase, například rychlé vážení při nízkém zatížení na automatických třídicích linkách a sledování rychlosti kapek/hmotnosti v lékařských infuzních systémech, čímž zabraňuje odchylkám měření způsobeným zpožděním signálu.

• Stabilní odolnost proti rušení: Vestavěný modul kompenzace teploty (pracovní rozsah -10 ℃ až 60 ℃) kompenzuje vliv teplotních výkyvů prostředí. Díky diferenciálnímu výstupu signálu nebo elektromagnetickému stínění efektivně odolává rušení vnitřních obvodů a zajišťuje stabilitu dat.

3) Funkce integrace a přizpůsobení

• Kompatibilita s více výstupy: Podporuje analogové signály (0-5 V, 4-20 mA) a digitální signály (I2C, SPI, UART), což umožňuje přímé připojení k mikrořadičům, jednočipovým počítačům a kompaktním PLC bez nutnosti dalších modulů zesílení signálu.

• Kompatibilita materiálu a prostředí: Citlivé komponenty jsou zhotoveny především z nerezové oceli 316L, titanové slitiny nebo technických plastů s korozivzdornými skříněmi. Tyto komponenty jsou kompatibilní s různými váženými médii včetně lékařských tekutin, potravinářských surovin a elektronických součástek a efektivně tak zabraňují kontaminaci nebo poškození koroze.

• Nízkopříkonový výkon: Spotřeba ve statickém režimu ≤10 mA, v režimu spánku klesá na 10 μA, což je ideální pro bateriově napájená přenosná zařízení (např. ruční váhy, chytré nositelné přístroje) pro prodloužení životnosti baterie.

2. Klíčové průmyslové problémy, které je třeba vyřešit

V situacích s malým zatížením a miniaturizovaného vážení čelí tradiční vážicí senzory (např. senzory podlahových vah nebo průmyslové vážicí moduly) problémům, jako je nadměrná velikost, vysoká spotřeba energie, nedostatečná přesnost a obtíže s integrací. Mikrovážicí senzory tyto hlavní problémy specificky řeší:

• Problémy s integrací do mikrozařízení: Řeší neschopnost tradičních senzorů být integrovány do kompaktních zařízení, jako je funkce monitorování hmotnosti ve chytrých náramcích nebo dávkování kapalin v mikromedicalkých čerpadlech, a to dosažením vážící funkce i miniaturizace prostřednictvím kompaktního designu.

• Problém měření malých zatížení a vysoké přesnosti: vyřešit problém nedostatečné přesnosti tradičních senzorů při vážení v gramové a miligramové škále, například při vážení mikrosamplek v laboratořích nebo detekci hmotnosti pinů elektronických součástek, a poskytnout tak spolehlivá data pro přesnou výrobu a vědecký výzkum.

• Výzvy týkající se energetické účinnosti u přenosných zařízení: Pro řešení problému krátké výdrže baterie způsobené vysokou spotřebou tradičních senzorů, jako jsou ruční váhy pro zásilky a přenosná zařízení pro vážení vzorků venku, mají tato zařízení vlastnosti nízké spotřeby, které prodlužují dobu jejich jednorázového použití.

• Omezení složitého instalačního prostoru: Řeší požadavky na vážení v omezených nebo konstrukčně jedinečných prostředích, jako je vážení vnitřních komponent u automatizovaného zařízení a sledování hmotnosti tekutin v potrubích, pomocí povrchové montáže nebo vestavěných řešení, která překonávají prostorová omezení.

• Kompatibilita signálů pro více scénářů: Odstraňuje nesoulad mezi signály tradičních senzorů a jednotkami mikrořadičů. Model s výstupem digitálního signálu se může přímo připojit k mikrořadičům (MCU), což zjednodušuje návrh obvodů u kompaktních zařízení a snižuje náklady na vývoj a výzkum.

3. Výhody uživatelské zkušenosti

• Vysoká integrační pohodlnost: Standardizované rozložení pinů a rozměry pouzdra umožňují přímé pájení na desku plošných spojů (PCB) nebo rychlou fixaci bez složitých mechanických konstrukcí, čímž se doba integrace snižuje na méně než 30 minut a výrazně se zvyšuje efektivita výroby zařízení.

• Ladění je jednoduché: digitální signálové modely umožňují jednoklikovou kalibraci nulového bodu a rozsahu pomocí příkazů, zatímco analogové signálové modely vynikají výbornou linearitou. Stačí základní ladění obvodu a jsou okamžitě nasaditelné, čímž výrazně snižují technickou bariéru pro vývojové týmy.

• Vysoce spolehlivý výkon: Teplotní kompenzace a odolnost proti rušení zajistí, že posun dat zůstane ≤±0,05 % FS/rok, což eliminuje nutnost časté kalibrace u přenosných nebo vestavěných aplikací a výrazně snižuje nároky na údržbu.

• Praktická volba modelů: K dispozici je široká škála modelů s různými měřicími rozsahy, typy signálů a způsoby montáže. Výběr modelu lze provést přímo podle rozměrů zařízení, napájecího napětí a požadované přesnosti. Někteří výrobci navíc podporují malé sériové výrobky na míru, aby vyhověli individuálním potřebám.

• Náklady jsou rozumně kontrolované: jednotkové náklady lze při nákupu velkých sérií udržet v řádu desítek až stovek jüanů, což je více než o 50 % nižší ve srovnání s přizpůsobeným mikro senzorickým řešením. Zároveň nízká spotřeba energie snižuje celkové náklady na spotřebu energie zařízení.

4. Typické případy použití

1) Zdravotní péče

• Zařízení pro monitorování infuze: integrována do infuzních pump, sledují reálné změny hmotnosti roztoku, vypočítávají rychlost infuze a spouštějí poplach, když je roztok téměř vyčerpán, čímž zabraňují vzniku prázdných lahví, jak je vidět u přesné kontroly infuze v jednotkách intenzivní péče.

• Rehabilitační a ošetřovatelská zařízení: zahrnují chytré váhy pro rehabilitaci a senzory hmotnosti protéz, které sledují kolísání hmotnosti během rehabilitačního tréninku u starších osob nebo poskytují zpětnou vazbu o síle pro protézy, čímž zvyšují bezpečnost rehabilitace.

• Laboratorní vybavení: Mikropipety a biochemické analyzátory se používají k měření hmotnosti činidel nebo vzorků, čímž zajišťují přesné dávkování vzorků, například vážení mikrovzorků pro testovací sady na COVID-19.

2) Spotřební elektronika a chytré nositelné zařízení

• Chytré nositelné zařízení: Integrovaná do fitness trackerů a chytrých hodinek umožňují tato zařízení nepřímé měření tělesné hmotnosti a tělesného tuku, stejně jako monitorování síly v reálném čase během fyzické aktivity, například analýzu hmotnosti dopadu nohy při běhu.

• Zařízení pro chytré domácnosti: Používají se pro vážení ingrediencí ve chytrých kuchyňských vahách a kávovarech, například přesné měření kávového prášku pro řízení koncentrace vaření; nebo monitorování přeplnění ve chytrých koších na odpadky (určení kapacity odpadu podle hmotnosti).

• Přenosná vážící zařízení, jako jsou miniváhy pro zásilky a váhy na zavazadla, mají kompaktní design a nízkou spotřebu energie, což umožňuje uživatelům snadno je přenášet a současně měřit hmotnost předmětů v reálném čase.

3) Průmyslová automatizace a mikrovýroba

• Výroba elektronických součástek: V montážních linkách SMT (Surface Mount Technology) sledujte hmotnost součástek, jako jsou čipy a odpory, za účelem vyloučení vadných kusů; nebo při polovodičovém zalévání měřte hmotnost zalévacího materiálu, aby byla zajištěna kvalita balení.

• Zařízení pro mikroautomatizaci: Koncový efektor pro roboty mikromontáže, který snímá a váží součástky za účelem určení úspěšného zachycení, např. detekce hmotnosti při montáži modulů fotoaparátu ve smartphone.

• Regulační zařízení tekutin: vestavěná do mikrodávkovacích čerpadel a vstřikovačů paliva, sledují dávkování kapalin podle hmotnosti, např. přesné vážení paliva ve vstřikovacích systémech, za účelem zajištění spalovací účinnosti.

4) Výzkumné a testovací oblasti

• Výzkum materiálů: Měření hmotnosti malých vzorků materiálů (např. nanomateriály, tenké vrstvy) nebo změny hmotnosti během tahových nebo tlakových procesů za účelem poskytnutí dat pro analýzu výkonu.

• Vybavení pro monitorování životního prostředí: V mikroměrech kvality vody a zařízeních pro odběr vzorků vzduchu se váží hmotnost odebraných vzorků za účelem výpočtu koncentrace znečišťujících látek, například analýza hmotnosti atmosférických tuhých částic po odběru vzorků.

5) Logistika a obchodní odvětví

• Mikro třídicí systém: Na konci automatické třídicí linky pro expresní doručování zásilek váží malé balíčky za účelem třídění podle hmotnosti; nebo na samoobslužných pokladnách v bezobslužných supermarketech identifikuje produkty vážením (s pomocí databáze hmotností).

• Vážící zařízení pro maloobchod, jako jsou šperkové váhy nebo váhy pro drahé kovy, jsou určena pro přesné měření hodnotných předmětů, jako je zlato a diamanty. Díky kompaktní velikosti lze tato zařízení snadno umístit na pulty, aniž by zabírala velký prostor.

Shrnutí

Mikro vážící senzory, jejichž klíčové výhody jsou „kompaktní rozměry, vysoká přesnost a nízká spotřeba energie“, překonaly prostorová i měřicí omezení tradičních vážicích zařízení. Přesně vyhovují požadavkům na vážení malých zatížení v oblastech jako medicína, spotřební elektronika a mikrovýroba. Jejich snadná integrace, stabilní výkon a nákladově efektivní konstrukce nejen podporují funkční vylepšení mikrozařízení, ale také poskytují spolehlivou podporu odvětvím při dosahování „přesnosti, miniaturizace a inteligentnosti“ ve vážení. Tím se staly nepostradatelnou součástí moderní senzorové technologie.

Detailní zobrazení

Parametry