Ocelový mikrosenzor CZL913EC

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 rozsahy měření pokrývajícími hodnoty od gramů po kilogramy, čímž kombinují dvojí výhodu „malé velikosti“ a „vysoké přesnosti“. Jako klíčová součástka pro vážení v situacích s nízkým zatížením a v omezeném prostoru jsou široce využívány 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 malý objem a nízká hmotnost: Běžné rozměry se pohybují 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 snadnou integraci do omezených prostor, jako jsou chytré hodinky a mikročerpadla, aniž by to ovlivnilo celkový konstrukční design zařízení.

• Kompaktní konstrukční návrh: Většina modelů využívá integrované balení, při kterém jsou citlivé prvky a obvody pro zpracování signálu umístěny v mikroskopickém pouzdře. Některé modely podporují lehké formy montáže, jako jsou povrchová montáž (SMD) nebo typy s vývody, vhodné pro přímé pájení nebo rychlou fixaci na desky plošných spojů (PCB).

2) Výhody vlastností vážení

• Přesné měření v širokém rozsahu: Rozsah měření pokrývá hodnoty od 0,1 g do 50 kg, přičemž základní přesnost měření dosahuje ±0,01 % FS až ±0,1 % FS a rozlišení až 0,001 g, čímž je schopna vyhovět jak vážení vzorků na úrovni mikrogramů v laboratořích, tak sledování hmotnosti v gramovém rozsahu v spotřební elektronice.

• Rychlá dynamická odezva: Doba odezvy ≤10 ms, umožňuje reálné zachycení okamžitých změn hmotnosti, například rychlé vážení lehkých zatížení na automatických třídících linkách nebo sledování hmotnosti kapání při lékařské infuzi, čímž se předejdou měřicí odchylky způsobené zpožděním signálu.

• Stabilní odolnost proti rušení: Vestavěný modul kompenzace teploty (přizpůsoben provoznímu prostředí -10 °C až 60 °C) pro eliminaci vlivu kolísání okolní teploty; využívá diferenciální výstup signálu nebo elektromagnetické stínění k potlačení elektromagnetických rušení ze strany interních obvodů zařízení a zajišťuje tak 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 jsou zpravidla vyrobeny z nerezové oceli 316L, titanové slitiny nebo technických plastů, skříň je odolná proti korozi a vhodná pro různá vážená média, jako jsou lékařské tělní tekutiny, suroviny pro potravinářství a elektronické součástky, čímž se předejde kontaminaci nebo poškození koroze.

• Vlastnosti nízké spotřeby energie: Statická spotřeba proudu ≤10 mA a v režimu spánku až 10 μA, vhodné pro přístroje napájené bateriemi (např. ruční váhy a chytré nositelné zařízení), prodlužuje životnost baterie.

2. Vyřešené klíčové problémy průmyslu

V případech malé zátěže a miniaturizovaných vážení mají tradiční tenzometry (např. snímače plošinových vah a průmyslové vážicí moduly) problémy jako „nadměrná velikost, vysoká spotřeba energie, nedostatečná přesnost a obtížná integrace“. Miniaturizované tenzometry konkrétně řeší následující klíčové problémy:

• Překážky integrace do miniaturních zařízení: Vyřešení problému, že tradiční snímače nelze zabudovat do malých zařízení, např. funkce monitorování hmotnosti těla u chytrých náramků nebo kontrola hmotnosti kapalného léku u miniaturizovaných lékařských čerpadel, dosažení dvojitých požadavků „vážicí funkce + miniaturizace“ zařízení prostřednictvím kompaktního designu.

• Obtíže s měřením vysoké přesnosti při nízkých zatíženích: Vyřešte problém nedostatečné přesnosti tradičních senzorů při vážení v rozsahu gramů a miligramů, např. vážení stopových vzorků v laboratořích a detekce hmotnosti pinů elektronických součástek, čímž poskytnete 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 složitých instalačních prostor: Vyřešte požadavky na vážení v úzkých a speciálně tvarovaných prostorech, např. vážení vnitřních komponent automatizovaného zařízení a sledování hmotnosti tekutin v potrubích, čímž překonáte omezení prostoru pomocí plošných a vestavěných řešení.

• Kompatibilní problémy 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 obsluha 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 používání: Teplotní kompenzace a odrušení zajistí, že drift dat bude ≤±0,05 %FS/rok, čímž odpadá nutnost časté kalibrace u přenosných a vestavěných aplikací a snižuje se pracnost následné údržby.

• Pružný a rozmanitý výběr modelů: Existuje široká škála modelů s různými rozsahy, typy signálů a způsoby instalace, které lze přímo vybrat podle velikosti zařízení, napětí napájení a požadavků na přesnost. Někteří výrobci podporují malé sériové přizpůsobení pro splnění individuálních potřeb.

• Rozumná kontrola nákladů: Náklady na jednotku lze při hromadném nákupu udržet v řádu desítek až stovek jüanů, přičemž náklady jsou o více než 50 % nižší ve srovnání s přizpůsobenými miniaturizovanými senzorickými řešeními; zároveň nízká spotřeba snižuje celkové náklady na spotřebu energie zařízením.

4. Typické aplikační scénáře
1) Lékařský a zdravotnický obor
• Infuzní monitorovací zařízení: Vestavěné do infuzních pump, sleduje skutečnou změnu hmotnosti léčivé tekutiny, vypočítává rychlost infuze a spouští poplach, když je tekutina téměř vyčerpaná, čímž se eliminuje riziko prázdných lahví, například přesná kontrola infuze v jednotkách intenzivní péče.
• Rehabilitační a ošetřovatelské přístroje: Používají se v inteligentních rehabilitačních vahách a modulech pro vnímání hmotnosti u protéz, například pro sledování změn hmotnosti během rehabilitačního tréninku u starších osob nebo pro poskytování zpětné vazby o hmotnosti protéz, čímž zvyšují bezpečnost rehabilitace.
• Laboratorní lékařské přístroje: V mikropipetách a biochemických analyzátorech měří hmotnost činidel nebo vzorků, aby zajistily přesnost dávkování vzorků, například při vážení mikrovzorků činidel pro testování COVID-19.

2) Spotřební elektronika a chytré nositelné zařízení
• Chytré nositelné zařízení: Integrované do chytrých náramků a chytrých hodinek umožňují nepřímé měření tělesné hmotnosti a tělesného tuku nebo monitorují hmotnost síly během cvičení, například při analýze hmotnosti dopadu nohy při běhu.
• Chytrá zařízení pro domácnost: Používají se pro vážení surovin v chytrých kuchyňských váhách a kávovarech, například přesné vážení kávového prášku pro řízení koncentrace vaření; nebo sledování naplnění chytrého koše na odpad (naplněnost odpadu se určuje podle hmotnosti).
• Přenosná vážící zařízení: Například mini expresní váhy a zařízení pro vážení zavazadel, která mají kompaktní rozměry a nízkou spotřebu energie, což umožňuje uživatelům snadné přenášení a okamžité měření hmotnosti předmětů.

3) Průmyslová automatizace a mikro výroba
• Výroba elektronických součástek: Na montážních linkách SMT pro umisťování součástek sleduje hmotnost součástek, jako jsou čipy a odpory, za účelem odstranění vadných výrobků; nebo při polovodičovém balení měří hmotnost zalévacího těsta, aby zajistila kvalitu balení.
• Mikroautomatické zařízení: Používá se na koncovém členu mikro sestavovacích robotů k měření hmotnosti uchycených dílů a určení, zda bylo uchopení úspěšné, například při vážení při montáži modulů fotoaparátů mobilních telefonů.
• Zařízení pro řízení toku kapalin: Integrováno do mikrodávkových čerpadel a vstřikovačů paliva, sleduje objem dodávané kapaliny prostřednictvím vážení, například vážení malých množství paliva ve vstřikovacích systémech za účelem zajištění účinnosti spalování.

4) Oblast vědeckého výzkumu a zkoušení
• Výzkum materiálových věd: Měří hmotnost malých vzorků materiálů (např. nanomateriálů a tenkých vrstev) nebo změnu hmotnosti materiálů během tahových a tlakových zkoušek, poskytuje data pro analýzu vlastností.
• Zařízení pro monitorování životního prostředí: Ve stopových analyzátorech kvality vody a zařízeních pro odběr vzorků vzduchu měří hmotnost odebraných vzorků pro výpočet koncentrace znečišťujících látek, například analýzu hmotnosti po odběru atmosférických částic.

5) Obor logistiky a maloobchodu
• Mikro řazící systém: Na konci automatické řazení expresa váží malé zásilky pro třídění podle hmotnosti; nebo na samoobslužných pokladnách bez obsluhy identifikuje výrobky 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 vážicí senzory, jejichž klíčovou konkurenční výhodou jsou „malé rozměry, vysoká přesnost a nízká spotřeba energie“, překonaly omezení tradičních vážicích zařízení co do prostoru a rozsahu a přesně tak naplňují požadavky na vážení lehkých zatížení v oblastech jako medicína, spotřební elektronika a mikrovýroba. Jejich jednoduchá 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 inteligence“ ve vážení, čímž se stávají nedílnou a důležitou součástí moderní senzorové techniky.

Detailní zobrazení

Parametry