Stahl-Mikrosensor CZL902

Produkteinführung

Mikro lastwagenwaagen sind miniaturisierte Gewichtsmesskomponenten, die auf der Grundlage der Dehnungseffekte entwickelt wurden. Ihr Kern wandelt Gewichtssignale durch mikroempfindliche Strukturen (wie Dehnungsmesserelastomere) in messbare elektrische Signale um. Das Volumen wird in der Regel in einem Bereich von wenigen Kubikzentimetern bis zu mehreren Zehnzen Kubikzentimetern kontrolliert, wobei die Messbereiche von Gramm bis Kilogramm reichen und die doppelten Vorteile von "kleiner Größe" und "hoher Präzision" kombiniert werden. Als Kernkomponente für das Wiegen von Szenarien in leichten und engen Räumen werden sie in Bereichen wie Medizingeräten, Unterhaltungselektronik, intelligenter Ausrüstung und wissenschaftlicher Forschungstests weit verbreitet und sind die wichtigste Grundlage für die Wahrnehmung der Gewichtserkennung in Mikroapparaten.

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 dünne und leichte Einbauformen wie Oberflächenmontage (SMD) und Drahtanschlüsse, die sich für direktes Löten oder Schnappbefestigung auf Leiterplatten eignen.

2) Gewichtsleistungs-Vorteile

• Präzise Messung über einen weiten Messbereich: Der Messbereich umfasst 0,1 g bis 50 kg, mit einer zentralen Messgenauigkeit von ±0,01 % FS bis ±0,1 % FS und einer Auflösung von bis zu 0,001 g, wodurch sowohl das Wägen von Proben im Mikrogrammbereich in Laboren als auch die Gewichtsüberwachung im Grammbereich 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 (geeignet für den Einsatz im Bereich von -10 °C bis 60 °C), das die Auswirkungen von Temperaturschwankungen in der Umgebung ausgleicht; verwendet differentielle Signalausgabe oder elektromagnetische Abschirmung, um elektromagnetische Störungen durch interne Schaltkreise des Geräts zu unterdrücken und somit 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 rostfreiem Stahl 316L, Titanlegierung oder technischen Kunststoffen, und das Gehäuse ist korrosionsgeschützt behandelt, geeignet für verschiedene Wägemedien wie medizinische Körperflüssigkeiten, Lebensmittelrohstoffe und elektronische Bauteile, wodurch Kontamination oder Korrosionsschäden vermieden werden.

• Geringer Stromverbrauch: Der statische Stromverbrauch beträgt ≤10 mA und kann im Ruhezustand bis zu 10 μA sinken, was die Verwendung in batteriebetriebenen tragbaren Geräten (wie z. B. Handwaagen und intelligenten Wearables) zur Verlängerung der Batterielebensdauer ermöglicht.

2. Kernprobleme in der Industrie, die behoben werden
In leichten Last- und Miniatur-Wägeanwendungen treten bei herkömmlichen Wägezellen (wie Plattformwaagen-Sensoren und industriellen Wägebausteinen) Probleme wie „übermäßige Baugröße, hoher Stromverbrauch, unzureichende Genauigkeit und Schwierigkeiten bei der Integration“ auf. Miniatur-Wägezellen lösen gezielt folgende zentrale Probleme:
• Hindernisse bei der Integration in Miniaturgeräte: Lösen das Problem, dass herkömmliche Sensoren nicht in kleine Geräte eingebaut werden können, wie z. B. die Körpergewichtsüberwachungsfunktion von Smart-Armbändern oder die Gewichtskontrolle von flüssigen Medikamenten bei miniaturisierten medizinischen Pumpen, und erfüllen durch ihr kompaktes Design die doppelten Anforderungen nach „Wägefunktion + Miniaturisierung“ der Geräte.
• Schwierigkeiten bei der hochpräzisen Messung geringer Lasten lösen Sie das Problem der unzureichenden Genauigkeit herkömmlicher Sensoren beim Wägen im Gramm- und Milligrammbereich, wie z. B. beim Wägen von Spurenproben in Laboren und beim Gewichtstest von Stiften elektronischer Bauteile, und liefern Sie zuverlässige Daten für die präzise Produktion und Forschung.
• Stromverbrauchsprobleme bei tragbaren Geräten: Lösen Sie das Problem der kurzen Akkulaufzeit, die durch den hohen Stromverbrauch herkömmlicher Sensoren verursacht wird, wie z. B. bei handgehaltenen Express-Waagen und tragbaren Wägegeräten für die Probenentnahme im Freien, wobei die geringe Stromaufnahme die Nutzungsdauer pro Aufladung verlängert.
• Einschränkungen durch komplexe Einbauräume: Erfüllen Sie die Wägeanforderungen in engen und speziell strukturierten Räumen, wie z. B. beim Wägen von Innenteilen automatisierter Anlagen und bei der Überwachung des Flüssiggewichts in Rohrleitungen, und überwinden Sie räumliche Beschränkungen durch flächenhafte und eingebaute Montage.
• Kompatibilitätsprobleme von Signalen in mehreren Szenarien: Lösen Sie das Problem, dass die Signale herkömmlicher Sensoren nicht mit denen von miniaturisierten Steuereinheiten übereinstimmen. Modelle mit digitalem Signalausgang können direkt an Mikrocontroller und MCUs angeschlossen werden, wodurch die Komplexität des Schaltungsdesigns in kleinen Geräten reduziert und die Entwicklungskosten gesenkt werden.

3. Highlights des Benutzererlebnisses
•Hohe Integrationsfreundlichkeit: Standardisierte Pin-Belegung und Gehäuseabmessungen ermöglichen direktes Löten oder Schnappbefestigung auf Leiterplatten, wodurch komplexe mechanische Strukturen entfallen und die Integrationszeit auf unter 30 Minuten reduziert wird, was die Produktions-Effizienz der Ausrüstung erheblich verbessert.
• Einfache Inbetriebnahme: Digitale Signalmodelle unterstützen die einstufige Kalibrierung von Nullpunkt und Messbereich per Befehl; analoge Signalmodelle weisen eine hervorragende Linearität auf und benötigen nur eine einfache Schaltungsanpassung, um betriebsbereit zu sein, wodurch die technischen Anforderungen an Entwicklungsmitarbeiter gesenkt werden.
•Starke Betriebsstabilität: Die Temperaturkompensation und störfeste Konstruktion gewährleisten, dass die Datendrift ≤±0,05 %FS/Jahr beträgt, wodurch eine häufige Kalibrierung in tragbaren und eingebetteten Anwendungen entfällt und der Wartungsaufwand reduziert wird.
•Flexible und vielfältige Modellauswahl: Es gibt eine breite Palette von Modellen mit unterschiedlichen Messbereichen, Signalarten und Montagemöglichkeiten, sodass eine direkte Auswahl entsprechend der Gerätegröße, Versorgungsspannung und Genauigkeitsanforderungen möglich ist. Einige Hersteller unterstützen Kleinstserienanfertigungen, um individuelle Anforderungen zu erfüllen.
•Angemessene Kostenkontrolle: Die Stückkosten können bei Großbestellungen zwischen zehn und mehreren hundert Yuan gehalten werden, was im Vergleich zu kundenspezifischen miniaturisierten Sensorsystemen eine Kostensenkung von über 50 % bedeutet; gleichzeitig reduzieren die geringen Stromverbrauchseigenschaften die Gesamtbetriebskosten der Geräte.

4. Typische Anwendungsszenarien
1) Gesundheitswesen
• Infusionsüberwachungsgeräte: In Infusionspumpen eingebettet, überwachen sie die Echtzeit-Gewichtsänderung der medizinischen Lösung, berechnen die Infusionsgeschwindigkeit und lösen einen Alarm aus, wenn die Lösung bald erschöpft ist, wodurch das Risiko leerer Flaschen vermieden wird, wie beispielsweise bei der präzisen Infusionssteuerung auf Intensivstationen.
• Rehabilitations- und Pflegegeräte: Verwendet in intelligenten Rehabilitationswaagen und Gewichtserfassungsmodulen von Prothesen, wie beispielsweise der Überwachung von Gewichtsveränderungen während der Rehabilitation älterer Menschen oder der Bereitstellung von Kraft-Rückmeldungen für Prothesen, zur Verbesserung der Rehabilitationssicherheit.
• Labor-Medizintechnik: In Mikropipetten und biochemischen Analysegeräten messen sie das Gewicht von Reagenzien oder Proben, um die Genauigkeit der Probengabe sicherzustellen, wie beispielsweise das Wiegen von Mikroproben von COVID-19-Testreagenzien.
2) Unterhaltungselektronik und intelligente Wearables
• Intelligente tragbare Geräte: In intelligente Armbänder und Smartwatches integriert, ermöglichen sie die indirekte Messung von Körpergewicht und Körperfett oder überwachen die beim Training aufgebrachte Kraft, beispielsweise durch die Analyse des Fußgewichts beim Aufprall während des Laufens.
• Smart-Home-Geräte: Zum Wiegen von Rohstoffen in intelligenten Küchenwaagen und Kaffeemaschinen verwendet, beispielsweise zur genauen Dosierung von Kaffeepulver, um die Brühkonzentration zu steuern; oder zur Überwachung der Füllmenge intelligenter Mülleimer (durch Beurteilung der Abfallkapazität mittels Gewicht).
• Tragbare Wägegeräte: Beispielsweise Mini-Expresswaagen und Gepäckwaagen, die durch ihre kompakte Bauweise und ihren geringen Energieverbrauch ideal zum Mitnehmen sind und eine Echtzeit-Gewichtserfassung von Gegenständen ermöglichen.
3) Industrielle Automatisierung und Mikrofertigung
• Elektronische Bauteilefertigung: In SMT-Bestückungsanlagen überwachen sie das Gewicht von Bauteilen wie Chips und Widerständen, um fehlerhafte Produkte auszusortieren; oder in der Halbleiterverpackung messen sie das Gewicht des Vergusskolloids, um die Verpackungsqualität sicherzustellen.
• Mikroautomatisierungsausrüstung: Wird in den Endeffektoren von Mikro-Montagerobotern eingesetzt, um das Gewicht der gegriffenen Teile zu erfassen und zu bestimmen, ob der Greifvorgang erfolgreich war, beispielsweise beim Wiegen und Prüfen während der Montage von Smartphone-Kameramodulen.
• Fluid-Steuerungsausrüstung: In mikroskaligen Dosierpumpen und Kraftstoffeinspritzdüsen eingebettet, überwachen sie das Fluid-Zufuhrvolumen über das Gewicht, beispielsweise durch Wiegen von mikroskopisch kleinen Kraftstoffmengen in Einspritzsystemen, um die Verbrennungseffizienz sicherzustellen.
4) Wissenschaftliche Forschung und Prüfung
• Werkstoffforschung: Messung des Gewichts kleiner Materialproben (wie Nanomaterialien und Dünnschichtmaterialien) oder der Gewichtsänderung von Materialien während Zug- und Druckbelastung, um Daten für die Leistungsanalyse bereitzustellen.
• Umweltüberwachungsgeräte: In mikroskopischen Wasserqualitätsmonitoren und Luftprobenahmegeräten messen sie das Gewicht der gesammelten Proben, um die Schadstoffkonzentration zu berechnen, beispielsweise die Gewichtsanalyse nach der Probenahme von atmosphärischen Feinstpartikeln.
5) Logistik und Einzelhandel
• Mikro-Sortiersysteme: Am Ende der automatisierten Sortieranlage für Pakete werden kleine Sendungen gewogen, um sie nach Gewicht zu klassifizieren; oder an der Selbstbedienungskasse in unbemannten Supermärkten erfolgt die Produkterkennung durch Wiegen (in Verbindung mit einer Gewichtsdatenbank).
• Handelswaagen: Wie Schmuckwaagen und Edelmetallwaagen, die zum präzisen Wiegen von wertvollen Gegenständen wie Gold und Diamanten verwendet werden und aufgrund ihrer kompakten Größe platzsparend auf dem Ladentisch platziert werden können.

Zusammenfassung

Mikro-Wägezellen, deren zentrale Wettbewerbsvorteile in der „geringen Baugröße, hohen Präzision und geringen Leistungsaufnahme“ bestehen, haben die räumlichen und kapazitätsbedingten Einschränkungen herkömmlicher Wägegeräte überwunden und erfüllen damit exakt die Anforderungen an die Leichtlast-Wägung in Bereichen wie Medizintechnik, Unterhaltungselektronik und Mikrofertigung. Ihre einfache Integrationsmöglichkeit, stabile Leistung und wirtschaftliche Kostenkontrolle treiben nicht nur die funktionale Weiterentwicklung mikroskopisch kleiner Geräte voran, sondern bieten auch zuverlässige Unterstützung für verschiedene Branchen auf dem Weg zur „Präzision, Miniaturisierung und Intelligenz“ in der Wägetechnik und sind damit zu einem unverzichtbaren und wichtigen Teilbereich der modernen Sensortechnologie geworden.

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