Alumiinium mikrosensor CZL672

Mikrokaalumissensorid on väikesed kaalumiskomponendid, mis on arendatud põhjuste toimel. Nende tuumamehhanism hõlmab kaalu signaali teisendamist mõõdetavateks elektriliseks signaalideks mikrosensitiivsete struktuuride kaudu (nt tõmbeandurite elastsed kehad). Tavaliselt on nende ruumala vahemikus paarist kuupsentimeetrist kuni kümneteks kuupsentimeetriteks, hõlmates kaalumisvahemikku grammidest kilogrammidesse ning ühendades „väikese suuruse“ ja „kõrge täpsuse“ kahe eelise. Olles tuumkomponendid kerges kaalumissüsteemides ja kitsastes ruumides, kasutatakse neid laialdaselt meditsiiniseadmetes, tarbijaelektroonikas, nutiseadmetes, teaduslikus testimises ja muudes valdkondades, moodustades olulise aluse kaaluandurite töös mikroseadmetes.

1. Tuumafunktsioonid ja -omadused

1) Miniaturiseerimise tuumafunktsioon

• Ülipeene ruumala ja kergekaalusus : Standardmõõdud ulatuvad 5 mm × 5 mm × 2 mm-st kuni 30 mm × 20 mm × 10 mm-ni. Mõnda kohandatud mudelit saab vähendada millimeetriteskaalale, kaaluga alla 0,1 g–5 g. Neid saab hõlpsasti paigutada kitsastesse ruumidesse, nagu nutikellade sisse või mikropumbadesse, ilma et see mõjutaks seadme üldist struktuurset disaini.
• Kompaktne konstruktsioon : Enamikul on integreeritud pakendus, mis sisaldab tundlikke komponente ja signaalitöötlusahelaid mikrokorpuses. Mõned mudelid toetavad kergeinstalleerimise vorme, näiteks pinnakinnitus- või juhtmetüüpi, mis on sobivad otsese plaatsohltimise või lukustuspaigaldusega.

2) Kaalumise jõudluse eelised

• Lai ulatus täpseteks mõõtmisteks : Vahemikus 0,1 g kuni 50 kg, põhimõõtmisgenaarsusega ±0,01 %FS–±0,1 %FS ja resolutsiooniga alla 0,001 g. Need vastavad nõuetele mikrogrammide taseme proovide kaalumiseks laborites ning grammiteskaala kaalu jälgimiseks tarbija-elektroonikas.
• Kiire dünaamiline reaktsioon : Reageerimisaeg ≤ 10 ms, mis võimaldab reaalajas tuvastada vahetu kaalu muutus (nt automaatsetes sorteerimisliinides kiirel kerge kaaluga kaalude kaalude või meditsiiniliste infusioonide tilgete kaalude jälgimine), vältides signaali viivituste põhjustatud mõõtmisvigade tek
• Stabiilne häirete vastane võimekus : varustatud sissepääsmatud temperatuuri kompenseerimismoodulidega (käivatakse -10°C60°C keskkonnas) temperatuuri kõikumiste kompenseerimiseks; kasutatakse sisekeskuste elektromagnetiliste seguste vastu võitlemiseks erineva signaali väljund või elektromagnetilist kaitset, tagades stabiilsed andmed.

3) Integreerimis- ja kohandusfunktsioonid

• Mitme signaali väljapääsu ühilduvus : Toetab analoogsignaale (0-5V, 4-20mA) ja digitaalseid signaale (I2C, SPI, UART), mis on otseselt ühendatavad mikrokontrolleritega (MCUde), ühe kiibiga mikrokomputeritega või väikeste PLC-dega ilma täiendavate signaalidendusmoodulite
• Materiaali ja keskmise kokkusobivus : Tundlikud komponendid on tavaliselt valmistatud 316L roostevabast terasest, tiitandlegerist või insenerikunstainest, millel on korrosioonikindlad välimised korpused. Need kohanevad erinevate kaalumiskeskkondadega (nt meditsiinilised vedelikud, toiduained, elektroonikakomponendid), et vältida saastamist või korrosioonikahjustusi.
• Madal energiatarbimine : Staatiline võimsus ≤10mA, unerežiimis kuni 10μA, sobib patareiga toitatavatele kandele seadmetele (nt käepidetega kaalud, nutikandead) akulaengu pikendamiseks.

2. Põhiprobleemid, mida lahendatakse

Kergekaaluliste ja miniatuurse kaalumise stsenaariumide puhul kannatavad traditsioonilised kaalumissensorid (nt platvormkaalude sensorid, tööstuslikud kaalumismoodulid) liiga suure mõõtme, kõrge energiatarbimise, ebapiisava täpsuse ja keerulise integreerimise all. Mikrokaalumissensorid lahendavad konkreetsete järgnevate põhiprobleeme:

• Integreerimistõkked mikroseadmetes : Lahendab traditsiooniliste sensorite liiga suure suuruse probleemi väikestesse seadmetesse sisseehitamisel (nt kaalukontroll nutikates käerasades või vedeliku kaalu reguleerimine mikromeditsiinilistes pumpades), võimaldades kahe nõude täitmist – „kaalumisfunktsioon + miniatuurseerimine“.
• Kõrge täpsusega kergekoormuse mõõtmine : Lahendab traditsiooniliste sensorite halva täpsuse grammi/milligrammi tasemel kaalumisel (nt mikroproovide kaalumine laborites või elektroonikakomponentide perdekaalu tuvastamine), tagades usaldusväärse andmete saamise täppisvalmistamiseks ja teadusuuringuteks.
• Voolutarve kandmisseadmetes : Vähendab traditsiooniliste sensorite kõrge voolatarbimuse tõttu tekkinud lühikest akupõlemisaega (nt taskus kaalumisseadmed või välitingimustes proovide kogumise seadmed), madala voolutarbimisega pikendades kasutusaega.
• Keerulised paigaldusruumi piirangud : Vastab kaalumisvajadustele kitsastes või eriliselt konstrueeritud ruumides (nt sisemiste komponentide kaalumine automatiseeritud seadmetes või vedeliku massi jälgimine torujuhtedes) pinnakinnituse või sisseehitatud paigalduse kaudu.
• Mitme stsenaariumiga signaalkompatiiblus : Lahendab traditsiooniliste andurite signaalide ja mikrojuhtimisüksuste vahelised vastuolud. Digitaalsignaalimudelid ühenduvad otse ühekihiliste mikroarvutite või MCUp'ga, lihtsustades väikeste seadmete ahelate disaini ja vähendades R&D-kulusid.

3. Kasutajakogemuse kõrgpunktid

• Kõrge integreeritavuse mugavus : Standardiseeritud kontaktide paigutus ja pakendi suurus toetavad otseste PCB-lõimimise või kiirfiksaatori kasutamise, ilma keeruliste mehaaniliste struktuurideta. Integreerimise aega saab lühendada alla 30 minutiks, suurendades oluliselt seadmete tootmise efektiivsust.
• Lihtne silumine ja käsitsemine : Digitaalsed signaalmudelid võimaldavad käsu abil ühe klõpsuga nulli ja vahemiku kalibreerimise; analoogsignaalmudelitel on suurepärane lineaarsus, nõudes ainult põhilist ahela silumist, et töötada. See alandab R&D-personali tehnilist läve.
• Tugev kasutusstabiilsus : Temperatuurikompensatsioon ja häiretakistuse disain piiravad andmete kõrvalekaldumist ≤±0,05%NS/aasta. Kaasaskantavates või sisseehitatud olukordades pole sageli kalibreerimine vajalik, vähendades hooldustööde koormust pärast paigaldamist.
• Paindlik ja mitmekesine mudeli valik : Saadaval on lai valik erinevate vahemike, signaaltüüpide ja paigaldusviisidega mudelite, mis võimaldavad otsese valiku seadme suuruse, toitepinge ja täpsusnõuete alusel. Mõned tootjad toetavad väikeste partiidena kohandamist, et täita isiklikke vajadusi.
• Razoonne kulujuhtimine : Hulgihankimisel jääb ühiku hind kümnetest sajani juanit, vähendades kulusid üle 50% võrreldes kohandatud mikrodetekteerimislahendustega. Madal energiatarve vähendab ka kogu seadme energiakulusid.

4. Tüüpilised rakendussambad

1) Meditsiini- ja tervishoiuvaldkond

• Infusiooni jälgimisseadmed : Sisseehitatud infusioonipumbadesse vedeliku kaalu reaalajas muutuste jälgimiseks, infusioonikiiruse arvutamiseks ning hoiatussignaali andmiseks vedeliku peaaegu otsa saamisel (nt täpne infusioonijuhtimine intensiivravi tingimustes).
• Rehabilitatsiooni- ja hooldusvarustus : Kasutusel nutika rehabilitatsioonikaalul või proteeside kaalutundlikel moodulitel (nt vanurite rehabilitatsioonitreeningu ajal kaalu muutuste jälgimine või tagasiside proteesidega tehtava jõu kohta, rehabilitatsiooni ohutuse parandamine).
• Laboratoorse meditsiiniseadmed : Reaktiivide või proovide kaalu mõõtmine mikropipetites või biokeemilistes analüsaatorites (nt mikroproovide kaalumine COVID-19-testi reaktiivide jaoks) täpsuse tagamiseks.

2) Tarbeelektroonika ja nutikad kandmisseadmed

• Nutikad kandeseadmed : Integreeritud nutikokkidesse või -kelladesse kehakaalu/maksa kaudseks arvutamiseks või koormuse jälgimiseks treenimise ajal (nt jooksu ajal jalal maandumise kaalu analüüs).
• Älykoduajad : Kasutatakse nutikates köögitasandes või kohvimasinates koostisosade kaalumiseks (nt täpne kohvipulbri kaalumine keetmise kontsentratsiooni reguleerimiseks) või nutikates prügikastides täitumise jälgimiseks (kaalu põhise mahutavuse tuvastamise kaudu).
• Kandlikud kaalumisvahendid : Näiteks miniatuursed ekspresskaalud või pagasikaalud, mis on loodud kandele ja reaalajas kaalumiseks väikese suuruse ja madala võimsuse tarbimisega.

3) Tööstuslik automatiseerimine ja mikrotootmine

• Elektroonikakomponentide tootmine : Jälgib kiipide, takistite ja muude komponentide kaalu SMT-monteerimisliinidel defektsete toodete sõelumiseks; mõõdab kestakolliidi kaalu pooljuhtpakendites kvaliteedi tagamiseks.
• Mikroautomaatikaseadmed : Varmistab mikrokomplekteerimisrobotite lõpp-effektorites haaratud osade kaalu tundma ja edukas haarangu kinnitamise (nt kaalumisdetektsioon mobiilikameramooduli monteerimisel).
• Vedelikujuhtimisseadmed : Sisse ehitatud mikrodosimispumbadesse või kütusemanetitesse, et jälgida vedeliku tarnimist kaalu alusel (nt mikrokütuse kaalumine kütusesüsteemides, et tagada põlemise efektiivsus).

4) Teaduslik uuring ja testimisvaldkond

• Materjaliteaduse uuringud : Mõõdab mikromaterjalide proovide kaalu (nt nanomaterjalid, peenkihid) või kaalu muutusi materjali venitamise/tihendamise ajal, et anda andmeid toimivuse analüüsiks.
• Keskkonnaseire seadmed : Mõõdab kogutud proovide kaalu mikrovesikvaliteedi seiresüsteemides või õhuproovide võtvates seadmetes, et arvutada saastekontsentratsioone (nt atmosfääri aerosoolide kaaluanalüüs pärast proovivõtmist).

5) Logistika ja jaotusturu valdkond

• Mikrojärjestussüsteemid : Kaalub väikeseid pakkide kestes automaatsete ekspress-sortimisliinide lõpus kaalu põhise klassifitseerimiseks; või tuvastab tooteid kaalu abil (kaasas kaalude andmebaasidega) iseteeninduskaassades inimesteta supermarketites.
• Kaupluskasutuse kaalumisseadmed : Näiteks eseme- või hinnaliste metallide kaalud, mida kasutatakse kuld-, teemant- ja muude väärtuseesmete täpseks kaalumiseks. Nende kompaktne suurus võimaldab paigutada neid loendile, ei hõivates liialt ruumi.

Kokkuvõte

Mikrokaalumissensorid, mille tuumkompetitiivsuseks on „väike maht, kõrge täpsus ja madal võimsustarve“, läbivad traditsiooniliste kaalumisseadmete ruumilised ja ulatuse piirangud ning vastavad täpselt meditsiini-, tarbijaelektroonika- ja mikrotootmise valdkondade kergkaaluliste kaalumisvajadustele. Nende mugav integratsioon, stabiilne toimetus ja otstarbekas maksumuse kontroll aitavad mitte ainult edasi viia funktsionaalseid uuendusi mikro-seadmetes, vaid pakuvad usaldusväärset tuge kaalumise saavutamisel „täpsuses, miniatuursemas ja nutikuses“ tööstuses. Need on saanud oluliseks osaks kaasaegses anduritehnoloogias.