Stahl-Mikrosensor CZL913AB

Produkteinführung

Mikro lastwagenwaagen sind miniaturisierte Gewichtsmesskomponenten, die auf Basis des Dehnungseffekts entwickelt wurden. Ihr Kern wandelt Gewichtssignale durch mikroempfindliche Strukturen (wie Dehnungsmessstreifen-Elastomere) in messbare elektrische Signale um. Ihr Volumen wird üblicherweise in einem Bereich von wenigen Kubikzentimetern bis zu mehreren Dutzend Kubikzentimetern gehalten, mit einem Messbereich von Gramm bis Kilogramm, wodurch sie die doppelten Vorteile einer „geringen Größe“ und „hohen Präzision“ vereinen. Als zentrale Komponente für Wägeszenarien bei geringer Belastung und beengten Platzverhältnissen werden sie in Bereichen wie Medizintechnik, Unterhaltungselektronik, intelligente Ausrüstung sowie wissenschaftliche Testverfahren breit eingesetzt und bilden eine entscheidende Grundlage für die Realisierung von Gewichtserfassung in Mikrogeräten.

1. Kerneigenschaften 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 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 und ermöglicht die Echtzeiterfassung augenblicklicher Gewichtsänderungen, wie z. B. Hochgeschwindigkeits-Leichtlast-Wiegung auf automatisierten Sortierlinien oder Tropfgeschwindigkeits-Überwachung beim medizinischen Infusionsgewicht, wodurch Messabweichungen durch Signalverzögerung vermieden werden.

• Stabile Störfestigkeit: Integriertes Temperaturkompensationsmodul (geeignet für den Einsatz im Bereich -10 °C bis 60 °C), um Einflüsse durch Umgebungstemperaturschwankungen auszugleichen; unter Verwendung differentieller Signalausgabe oder elektromagnetischer Abschirmung zur Abwehr elektromagnetischer Störungen durch interne Schaltkreise des Geräts, um Datenstabilität sicherzustellen.

3) Integrations- und Anpassungsfunktionen

• Mehrfach-Signal-Ausgangsanpassung: Unterstützt analoge Signale (0–5 V, 4–20 mA) und digitale Signale (I2C, SPI, UART) als Ausgang und kann direkt mit Mikrosteuereinheiten wie MCU, Mikrocontroller und kleinen SPS verbunden werden, ohne zusätzliche Signalverstärkungsmodule.

• 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, wodurch Verschmutzung oder Korrosionsschäden vermieden werden.

• 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 von Kernproblemen Branchenschwierigkeiten

In Szenarien mit geringer Last und miniaturisierter Wägung treten bei herkömmlichen Kraftaufnehmern (wie Plattformwaagen-Sensoren und industriellen Wägebaugruppen) Probleme wie „übermäßige Baugröße, hoher Stromverbrauch, unzureichende Genauigkeit und schwierige Integration“ auf. Mikrokraftaufnehmer lösen gezielt folgende Kernprobleme:

•Integrationshürden in Mikrogeräten: 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: Erfüllt die Wägeanforderungen in engen und speziellen Konstruktionen, wie z. B. das Wiegen von Innenteilen in automatisierten Anlagen und die Überwachung des Flüssigkeitsgewichts in Rohrleitungen, indem Platzbeschränkungen durch Oberflächenmontage und Einbau gelöst werden.

• 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-Belegung: Die Größe der Platine und des Gehäuses ermöglicht das direkte Löten oder Einrasten der Leiterplatte, ohne dass komplexe mechanische Konstruktionen erforderlich sind. Die Integrationszeit kann auf unter 30 Minuten verkürzt werden, wodurch die Produktions-Effizienz von Geräten erheblich gesteigert wird.

• Einfache Inbetriebnahme: Das digitale Signalmuster unterstützt die einstufige Kalibrierung von Nullpunkt und Messbereich über Befehle, während das analoge Signalmuster eine hervorragende Linearität aufweist und nach einfacher Schaltungsabstimmung sofort einsatzbereit ist. Dadurch wird die technische Hürde für Entwicklungsmitarbeiter verringert.

• 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: modelle mit unterschiedlichen Messbereichen, Signalarten und Montagevarianten sind reichlich verfügbar und können direkt entsprechend der Gerätegröße, Versorgungsspannung und Genauigkeitsanforderungen ausgewählt werden. Einige Hersteller unterstützen Kleinstserienanfertigungen, um individuelle Anforderungen zu erfüllen.

• Angemessene Kostenkontrolle: Beim Kauf in großen Mengen kann der Preis pro Einheit zwischen zehn und mehreren hundert Yuan gehalten werden, was im Vergleich zu maßgeschneiderten Mikrosensorsystemen eine Kostensenkung von über 50 % bedeutet

zugleich reduzieren die geringen Stromverbrauchseigenschaften die Gesamtkosten für den Energieverbrauch des Geräts.

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 bald aufgebraucht ist, um das Risiko leerer Flaschen zu vermeiden, beispielsweise präzise Infusionssteuerung auf der Intensivstation.

• 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

• Intelligente tragbare Geräte: in Smart-Armbändern und Smartwatches integriert, um indirekt Gewicht und Körperfett zu messen oder das während körperlicher Betätigung wirkende Gewicht zu überwachen, beispielsweise durch 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.

Detailanzeige

Parameter