Stahl-Mikrosensor CZL928DB

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 hin 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 medizinische Geräte, Unterhaltungselektronik, intelligente Ausrüstung und wissenschaftliche Testverfahren breit eingesetzt und bilden die entscheidende Grundlage für die Realisierung von Gewichtssensoren in Mikrogeräten.

1. Kerneigenschaften und Funktionen

1) Miniaturisierung als Kerneigenschaft

• Ultrakompaktes Volumen und geringes Gewicht: Die typischen Abmessungen reichen von 5 mm × 5 mm × 2 mm bis 30 mm × 20 mm × 10 mm, und einige kundenspezifische Modelle können auf Millimeter-Ebene verkleinert 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 Drahtanschlüsse, geeignet für direktes Löten oder Steckfixierung auf Leiterplatten. 2) Gewichtsleistungs-Vorteile

• Breiter Bereich mit genauer Messung: 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 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 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 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:

• 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 unter geringer Last: 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: Standardisiertes Pin-Layout zusammen mit der Gehäusegröße ermöglicht direktes Löten oder Schnappbefestigung auf Leiterplatten ohne komplexe mechanische Strukturen. Die Integrationszeit kann auf unter 30 Minuten verkürzt werden, wodurch die Produktions-Effizienz von Geräten 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, zur Echtzeitüberwachung von Gewichtsänderungen der Medikamentenlösung, Berechnung der Infusionsgeschwindigkeit und Auslösung eines Alarms, wenn die Medikamentenlösung bald erschöpft ist, um das Risiko leerer Flaschen zu vermeiden, beispielsweise bei präziser 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

• 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.

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