Aluminium-Mikrosensor CZL611N

Produkteinführung

Mikro lastwagenwaagen sind miniaturisierte Gewichtsmesskomponenten, die auf der Dehnungseffekt-Technologie basieren. Ihr Kern wandelt Gewichtssignale durch mikrosensible Strukturen (wie dehnungsmessstabartige Elastomere) in messbare elektrische Signale um. Ihr Volumen wird üblicherweise in einem Bereich von wenigen Kubikzentimetern bis hin zu mehreren Dutzend Kubikzentimetern gehalten, wobei die Messbereiche von Gramm bis Kilogramm reichen und die beiden Vorteile „geringe Größe“ und „hohe Präzision“ vereinen. Als zentrale Komponente für Wägeszenarien bei geringer Last und beengten Platzverhältnissen werden sie weithin in Bereichen wie medizinische Geräte, Unterhaltungselektronik, intelligente Ausrüstung und wissenschaftliche Testverfahren eingesetzt und bilden die entscheidende Grundlage für die Realisierung von Gewichtserfassung in Mikrogeräten.

1. Kernmerkmale und Funktionen

1) Miniaturisierung als Kerneigenschaft

• Ultrakompaktes Volumen und geringes Gewicht: Die übliche Größe reicht von 5 mm × 5 mm × 2 mm bis 30 mm × 20 mm × 10 mm, und bei einigen kundenspezifischen Modellen kann die Größe bis auf den Millimeterbereich reduziert werden, mit einem Gewicht von nur 0,1 g bis 5 g, wodurch eine einfache Einbettung in beengte Räume wie Smartwatches und Mikropumpen möglich ist, ohne das gesamte strukturelle Design des Geräts zu beeinträchtigen.

• Kompaktes Strukturdesign: Die meisten verwenden eine integrierte Verpackung, bei der empfindliche Elemente und Signalverarbeitungsschaltungen in einem Mikrogehäuse zusammengefasst sind. Einige Modelle unterstützen leichte Montageformen wie Oberflächenmontage (SMD) und Anschlussdrahttyp, geeignet für direktes Löten oder Steckmontage auf Leiterplatten.

2) Gewichtsleistungs-Vorteile

• Präzise Messung über einen weiten Messbereich: Der Messbereich umfasst 0,1 g bis 50 kg, mit einer Kernmessgenauigkeit von ±0,01 % FS bis ±0,1 % FS und einer Auflösung von bis zu 0,001 g, wodurch sowohl das Wiegen von mikrogrammgenauen Proben in Laboren als auch die grammgenaue Gewichtsüberwachung in Unterhaltungselektronik abgedeckt wird.

• Schnelle dynamische Reaktion: Die Ansprechzeit beträgt ≤10 ms, wodurch eine Echtzeiterfassung von momentanen Gewichtsänderungen ermöglicht wird, wie beispielsweise die Hochgeschwindigkeits-Messung geringer Lasten auf automatisierten Sortierlinien oder die Überwachung des Tropfgewichts bei medizinischen Infusionen, um Messabweichungen durch Signalverzögerung zu vermeiden.

• Stabile Störfestigkeit: Integriertes Temperaturkompensationsmodul (angepasst an die Betriebsumgebung von -10 °C bis 60 °C), um die Auswirkungen von Temperaturschwankungen auszugleichen; verwendet differentielle Signalausgabe oder elektromagnetische Abschirmung, um elektromagnetische Störungen durch interne Schaltkreise des Geräts zu widerstehen und die Datensicherheit zu gewährleisten.

3) Integrations- und Anpassungsfunktionen

• Mehrfach-Signal-Ausgangsanpassung: Unterstützt Analogsignale (0–5 V, 4–20 mA) und digitale Signale (I2C, SPI, UART) zur Ausgabe und kann direkt mit Mikrosteuergeräten wie MCUs, Mikrocontrollern und kleinen SPS-Systemen verbunden werden, ohne dass zusätzliche Signalverstärkungsbaugruppen erforderlich sind.

• Material- und Medienkompatibilität: Empfindliche Elemente bestehen meist aus Edelstahl 316L, Titanlegierung oder technischen Kunststoffen, und das Gehäuse ist korrosionsgeschützt behandelt, geeignet für verschiedene Wägemedien wie medizinische Körperflüssigkeiten, Lebensmittelrohstoffe und elektronische Bauteile, um Kontamination oder Korrosionsschäden zu vermeiden.

• Geringer Stromverbrauch: Der Ruhestromverbrauch beträgt ≤10 mA und kann im Sleep-Modus bis zu 10 μA sinken, geeignet für batteriebetriebene tragbare Geräte (wie Handwaagen und smarte tragbare Geräte), verlängert die Batterielebensdauer.

2. Lösung zentraler branchenspezifischer Probleme

In Anwendungsszenarien mit geringer Belastung und Miniaturisierung weisen herkömmliche Wägezellen (wie Plattformwaagen-Sensoren und industrielle Wägemodule) Probleme wie „übermäßige Baugröße, hoher Stromverbrauch, unzureichende Genauigkeit und schwierige Integration“ auf. Mikrowägezellen adressieren gezielt die folgenden zentralen Probleme:

• Integrationshindernisse in mikrokleinen Geräten: Löst das Problem, dass traditionelle Sensoren nicht in kleine Geräte eingebaut werden können, wie beispielsweise die Körpergewichtsüberwachungsfunktion von Smart-Armbändern und die Gewichtssteuerung von flüssigen Medikamenten bei mikro-medizinischen Pumpen, und erfüllt so die doppelten Anforderungen der Geräte an „Wiegefunktion + Miniaturisierung“ durch ein kompaktes Design.

• Schwierigkeiten bei der hochpräzisen Messung geringer Lasten: Löst das Problem unzureichender Genauigkeit herkömmlicher Sensoren beim Wiegen im Gramm- und Milligrammbereich, wie beispielsweise das Wiegen von Mikroproben in Laboren oder die Gewichtserfassung von elektronischen Bauteilanschlüssen, und liefert zuverlässige Daten für die präzise Fertigung und wissenschaftliche Forschung.

• Stromverbrauchsprobleme bei tragbaren Geräten: Löst das Problem der kurzen Akkulaufzeit, die durch den hohen Stromverbrauch herkömmlicher Sensoren verursacht wird, wie beispielsweise bei tragbaren Express-Waagen und mobilen Vorort-Probenahmewaagen, und verlängert durch seine energiesparende Eigenschaft die Nutzungsdauer pro Ladevorgang.

• Einschränkungen bei komplexen Einbauräumen: Lösen Wägeanforderungen in beengten und speziell strukturierten Räumen, wie zum Beispiel das Wiegen von Bauteilen innerhalb automatisierter Anlagen oder die Überwachung des Flüssigkeitsgewichts in Rohrleitungen, und überwinden dabei Platzbeschränkungen durch Oberflächenmontage und Einbau.

• Signalverträglichkeitsprobleme in mehreren Szenarien: Löst das Problem, dass Signale herkömmlicher Sensoren nicht mit Mikrosteuergeräten kompatibel sind. Modelle mit digitalem Signalausgang können direkt mit Mikrocontrollern und MCUs verbunden werden, wodurch die Schaltungsdesign-Komplexität kleiner Geräte reduziert und die Entwicklungs- und Forschungskosten gesenkt werden.

3. Highlights zur Benutzererfahrung

• Hohe Integrationsfreundlichkeit: Standardisierte Pin-Anordnung zusammen mit der Gehäusegröße ermöglicht das direkte Löten oder Einrasten auf Leiterplatten ohne komplexe mechanische Konstruktionen. Die Integrationszeit kann so auf weniger als 30 Minuten verkürzt werden, wodurch die Produktions-Effizienz der Geräte erheblich gesteigert wird.

• Einfache Inbetriebnahme: Das digitale Signalmodell unterstützt die Ein-Klick-Kalibrierung von Nullpunkt und Messbereich über Befehle, und das analoge Signalmodell weist eine hervorragende Linearität auf, sodass es nach einfacher Schaltkreisabstimmung sofort eingesetzt werden kann, wodurch die technischen Anforderungen an das F&E-Personal reduziert werden.

• Hohe Stabilität im Betrieb: Temperaturkompensation und störfeste Auslegung sorgen dafür, dass die Drift ≤ ± 0,05 % FS/Jahr beträgt, wodurch häufige Kalibrierungen in tragbaren und eingebetteten Anwendungen entfallen und der Wartungsaufwand im späteren Betrieb reduziert wird.

• Flexible und vielfältige Auswahl: Es gibt eine Vielzahl von Modellen mit unterschiedlichen Messbereichen, Signalarten und Montagearten, die direkt entsprechend der Gerätegröße, Versorgungsspannung und Genauigkeitsanforderungen ausgewählt werden können. Einige Hersteller unterstützen Kleinstserienanfertigungen, um individuelle Anforderungen zu erfüllen.

• Angemessene Kostenkontrolle: Beim Kauf in großen Mengen kann die Kosten für eine Einheit von einigen zehn bis hundert Yuan kontrolliert werden, was mehr als 50 % niedriger ist als die Kosten für maßgeschneiderte Mikrosensorsysteme. Gleichzeitig reduzieren die geringen Stromverbrauchseigenschaften die Gesamtkosten für den Energieverbrauch der Ausrüstung.

4. Typische Anwendungsszenarien:

1) Medizin- und Gesundheitsbereich

• Infusionsüberwachungsgeräte: in die Infusionspumpe eingebettet, Echtzeitüberwachung von Gewichtsänderungen der Medikamentenlösung, Berechnung der Infusionsgeschwindigkeit und Auslösung eines Alarms, wenn die Medikamentenlösung fast aufgebraucht ist, um das Risiko leerer Flaschen zu vermeiden, wie beispielsweise eine präzise Infusionssteuerung in

• Rehabilitations- und Pflegegeräte: verwendet für intelligente Rehabilitationswaagen, Gewichtserfassungsmodule für Prothesen, beispielsweise zur Überwachung von Gewichtsveränderungen beim Rehabilitationstraining älterer Menschen oder zur Rückmeldung des Prothesengewichts, um die Sicherheit der Rehabilitation zu verbessern.

• Laborgeräte: werden in Mikropipetten und biochemischen Analysegeräten verwendet, um das Gewicht von Reagenzien oder Proben zu messen und die Genauigkeit der Probengabe sicherzustellen, beispielsweise bei der Mikroprobenentnahme und -wägung von Reagenzien zur COVID-19-Detektion.

2) Unterhaltungselektronik und intelligente Wearables

Smart Wearables: in intelligente Armbänder und Smartwatches integriert, zur indirekten Messung von Körpergewicht und Körperfett oder zur Überwachung des Gewichts unter Belastung während des Trainings, wie beispielsweise die Analyse des Aufprallgewichts der Füße beim Laufen.

Smarte Haushaltsgeräte: zur Wägung von Rohstoffen in intelligenten Küchenwaagen und Kaffeemaschinen, beispielsweise zur präzisen Dosierung von Kaffee-Pulver zur Steuerung der Brühkonzentration; oder zur Überlaufüberwachung intelligenter Mülleimer (Abschätzung der Müllkapazität anhand des Gewichts).

Tragbare Wägehilfen: beispielsweise Mini-Expresswaagen und Gepäckwaagen, die kompakt und stromsparend konzipiert sind, um Benutzern das Mitführen und Echtzeit-Wägen von Gegenständen zu erleichtern.

3) Industrielle Automatisierung und Mikrofertigung.

Elektronische Bauteileproduktion: in der SMT-Chip-Produktionslinie das Gewicht von Bauteilen wie Chips und Widerständen überwachen, um nicht qualifizierte Produkte auszusortieren; oder bei der Halbleiterverpackung das Gewicht des Vergussmaterials messen, um die Verpackungsqualität sicherzustellen.

Mikroautomatisierungsgeräte: als Endeffektor von Mikro-Montagerobotern eingesetzt, um das Gewicht der gegriffenen Teile zu erfassen und zu beurteilen, ob der Greifvorgang erfolgreich war, beispielsweise bei der Montage- und Wiegeprüfung von Smartphone-Kameramodulen.

Flüssigkeitsregelgeräte: in Mikrodosierpumpen und Einspritzdüsen eingebettet, um das Förderfluidvolumen über das Gewicht zu überwachen, beispielsweise die Mikrokraftstoffwägung in Einspritzsystemen, um die Verbrennungseffizienz sicherzustellen.

4) Forschungs- und Prüfbereich

• Werkstoffforschung: Messung des Gewichts kleiner Materialproben (wie Nanomaterialien, Dünnschichtmaterialien) oder von Gewichtsänderungen der Materialien während Zug- und Druckprozessen, um Daten für die Leistungsanalyse bereitzustellen.

• Umweltüberwachungsgeräte: Messung des Gewichts gesammelter Proben in miniaturisierten Wasserqualitätsmonitoren und Luftprobennahmegeräten, Berechnung der Schadstoffkonzentration, beispielsweise Gewichtsanalyse nach der Probennahme von atmosphärischen Partikeln.

5) Logistik- und Einzelhandelsbereich

• Mikro-Sortiersystem: Am Ende der automatisierten Sortieranlage für Pakete das Gewicht kleiner Pakete messen und eine Gewichtsklassifizierung vornehmen; oder an der Selbstbedienungskasse in unbemannten Supermärkten Waren durch Wiegen identifizieren (mit Gewichtsdatenbank).

• Handelswaagen: wie Schmuckwaagen, Edelmetallwaagen, zur genauen Wägung von wertvollen Gegenständen wie Gold und Diamanten, kompakt und platzsparend auf dem Tresen aufstellbar.

Zusammenfassung

Der Mikrowägesensor verfügt über die Kernwettbewerbsvorteile „kompakte Bauweise, hohe Präzision und geringer Energieverbrauch“, überwindet die räumlichen und kapazitätsbedingten Einschränkungen herkömmlicher Wägegeräte und erfüllt präzise die Anforderungen an die Leichtlastwägung in den Bereichen Medizin, Unterhaltungselektronik, Mikrofertigung und anderen. Seine einfache Integrationsmöglichkeit, stabile Leistung und kostengünstige Konzeption fördern nicht nur die funktionale Weiterentwicklung mikroelektronischer Geräte, sondern bieten auch zuverlässige Unterstützung für verschiedene Branchen auf dem Weg zur „Präzision, Miniaturisierung und Intelligenz“ in der Wägetechnik und sind damit ein unverzichtbarer Bestandteil moderner Sensortechnologie.

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