Capteur micro en aluminium CZL611N

Introduction du produit

Micro cellules de charge sont des composants miniaturisés de mesure de poids développés sur la base de l'effet de déformation. Leur cœur convertit les signaux de poids en signaux électriques mesurables grâce à des structures micro-sensibles (comme des jauges de contrainte en élastomère). Leur volume est généralement limité à une plage allant de quelques centimètres cubes à plusieurs dizaines de centimètres cubes, avec des plages de mesure couvrant de quelques grammes à plusieurs kilogrammes, combinant ainsi les deux avantages de « petite taille » et de « haute précision ». En tant que composant central pour les scénarios de pesage en charge légère et dans des espaces restreints, ils sont largement utilisés dans des domaines tels que l'équipement médical, l'électronique grand public, les équipements intelligents et les essais scientifiques, et constituent la base essentielle pour la réalisation de la détection de poids dans les dispositifs microscopiques.

1. Caractéristiques et fonctions principales

1) Caractéristiques fondamentales de miniaturisation

• Volume ultra-compact et faible poids : La taille standard varie de 5 mm × 5 mm × 2 mm à 30 mm × 20 mm × 10 mm, et certains modèles sur mesure peuvent être réduits au niveau millimétrique, avec un poids ne dépassant pas 0,1 g à 5 g, permettant une intégration facile dans des espaces restreints tels que les montres intelligentes et les micro-pompes, sans affecter la conception structurelle globale du dispositif.

• Conception structurelle compacte : La plupart adoptent un emballage intégré, intégrant des éléments sensibles et des circuits de conditionnement de signal dans un boîtier microscopique. Certains modèles prennent en charge des formes d'installation allégées telles que le montage en surface et le type à broches, adaptées à la soudure directe ou à la fixation par clipsage sur des cartes PCB.

2) Avantages en matière de pesage

• Mesure précise sur une large plage : La plage de mesure couvre de 0,1 g à 50 kg, avec une précision de mesure principale de ±0,01 %FS à ±0,1 %FS et une résolution allant jusqu'à 0,001 g, capable de répondre à la fois à la pesée d'échantillons de l'ordre du microgramme en laboratoire et à la surveillance de poids au niveau du gramme dans les appareils électroniques grand public.

• Réponse dynamique rapide : Le temps de réponse est ≤10 ms, permettant la capture en temps réel des variations instantanées de poids, comme la pesée à grande vitesse et faible charge sur des lignes de tri automatisées ou la surveillance du débit de goutte-à-goutte en perfusion médicale, évitant ainsi les écarts de mesure dus à un retard du signal.

• Capacité stable d'antiparasitage : Module intégré de compensation thermique (adapté à un environnement de fonctionnement de -10 °C à 60 °C) permettant d'annuler l'impact des fluctuations de température ambiante ; utilisation d'une sortie de signal différentiel ou d'une conception de blindage électromagnétique pour résister aux interférences électromagnétiques provenant des circuits internes du dispositif, garantissant la stabilité des données.

3) Fonctions d'intégration et d'adaptation

• Adaptation à plusieurs signaux de sortie : Prend en charge les signaux analogiques (0-5 V, 4-20 mA) et les signaux numériques (I2C, SPI, UART) en sortie, et peut être directement connecté à des unités de contrôle microprogrammées telles que les MCUs, les micro-ordinateurs monochips et les petits automates programmables sans nécessiter de modules d'amplification de signal supplémentaires.

• Compatibilité des matériaux et des milieux : Les éléments sensibles utilisent principalement de l'acier inoxydable 316L, un alliage de titane ou des plastiques techniques, et le boîtier bénéficie d'un traitement anti-corrosion, ce qui le rend adapté à différents milieux de pesage tels que les fluides corporels médicaux, les matières premières alimentaires et les composants électroniques, évitant ainsi toute contamination ou détérioration par corrosion.

• Caractéristiques de faible consommation d'énergie : La consommation en veille est ≤10 mA et peut descendre jusqu'à 10 μA en mode veille, ce qui convient aux appareils portables fonctionnant sur batterie (tels que les balances portatives et les dispositifs intelligents portables) et prolonge la durée de vie de la batterie.

2. Résolution des problèmes critiques du secteur

Dans les scénarios de pesage léger et miniaturisé, les cellules de pesage traditionnelles (telles que les capteurs de balances plates-formes et les modules de pesage industriels) présentent des problèmes tels que « un volume excessif, une forte consommation d'énergie, une précision insuffisante et une intégration difficile ». Les micro-cellules de pesage répondent spécifiquement aux points douloureux suivants :

• Obstacles à l'intégration dans les dispositifs compacts : Résout le problème selon lequel les capteurs traditionnels ne peuvent pas être intégrés dans de petits appareils, comme la fonction de surveillance du poids corporel des bracelets connectés ou la régulation du poids des médicaments liquides dans les micro-pompes médicales, répondant ainsi aux deux exigences de « fonction de pesage + miniaturisation » grâce à une conception de petite taille.

• Difficultés liées à la mesure haute précision en charge légère : Résout le problème d'insuffisance de précision des capteurs traditionnels lors de pesages au niveau du gramme ou du milligramme, comme la pesée d'échantillons microscopiques en laboratoire ou la détection du poids des broches de composants électroniques, en fournissant des données fiables pour la production de précision et la recherche scientifique.

• Problèmes de consommation d'énergie dans les appareils portables : Résout le problème de courte durée de vie de la batterie causé par la forte consommation d'énergie des capteurs traditionnels, comme c'est le cas pour les balances portatives utilisées en messagerie ou les dispositifs de pesage pour la collecte d'échantillons en extérieur, en prolongeant la durée d'utilisation grâce à leurs caractéristiques de faible consommation d'énergie.

• Limitations dans les espaces d'installation complexes : Répond aux besoins de pesage dans des espaces exigus et à structure spéciale, comme le pesage de composants internes dans des équipements automatisés et la surveillance du poids des fluides dans les conduites, en dépassant les limitations d'espace grâce à une installation en surface ou encastrée.

• Problèmes de compatibilité des signaux dans plusieurs scénarios : Résout le problème de non-concordance des signaux des capteurs traditionnels avec les unités de contrôle microprogrammées. Les modèles à sortie de signal numérique peuvent être directement connectés à des microcontrôleurs et MCU, réduisant ainsi la complexité de conception des circuits pour les petits appareils et abaissant les coûts de recherche et développement.

3. Points forts de l'expérience utilisateur

• Grande facilité d'intégration : Disposition normalisée des broches. Grâce à sa taille compacte, il permet le soudage direct ou la fixation rapide de cartes PCB sans structures mécaniques complexes. Le temps d'intégration peut être réduit à moins de 30 minutes, améliorant considérablement l'efficacité de production des équipements.

• Opération de mise au point simplifiée : Le modèle à signal numérique prend en charge l'étalonnage en un clic du zéro et de la plage par le biais d'instructions, et le modèle à signal analogique offre une excellente linéarité, pouvant être mis en œuvre après un simple débogage du circuit, ce qui réduit le seuil technique requis pour le personnel de R&D.

• Grande stabilité en utilisation : La compensation de température et la conception anti-brouillage limitent la dérive des données à ≤ ± 0,05 % EN/an, éliminant ainsi la nécessité de recalibrations fréquentes dans les scénarios portables ou embarqués, et réduisant la charge de maintenance ultérieure.

• Choix flexibles et variés : Différents modèles aux plages, types de signaux et méthodes d'installation variés sont disponibles, permettant une sélection directe selon les dimensions de l'équipement, la tension d'alimentation et les exigences de précision. Certains fabricants proposent une personnalisation en petites séries pour répondre à des besoins spécifiques.

• Maîtrise des coûts raisonnable : Lors d'un achat en gros, le coût unitaire peut être maîtrisé entre quelques dizaines et plusieurs centaines de yuans, soit plus de 50 % inférieur au coût des solutions micro-sensorielles sur mesure. Par ailleurs, les caractéristiques de faible consommation d'énergie réduisent le coût global de consommation énergétique de l'équipement.

4. Scénarios d'utilisation typiques :

1) Domaine médical et de la santé

• Équipements de surveillance d'infusion : intégrés dans la pompe à perfusion, permettent de surveiller en temps réel les variations de poids de la solution médicamenteuse, de calculer la vitesse d'infusion et de déclencher une alarme lorsque la solution est sur le point de s'épuiser, évitant ainsi le risque de bouteilles vides, comme dans le contrôle précis de l'infusion

• Équipements de rééducation et de soins : utilisés dans les balances de rééducation intelligentes, les modules de capteurs de poids pour prothèses, par exemple pour surveiller les variations de poids durant l'entraînement en rééducation chez les personnes âgées, ou fournir un retour sur le poids des prothèses afin d'améliorer la sécurité durant la rééducation.

• Équipements médicaux de laboratoire : utilisés dans les micropipettes et les analyseurs biochimiques pour mesurer le poids des réactifs ou des échantillons afin de garantir la précision de l'ajout d'échantillons, comme le prélèvement et la pesée microscopiques de réactifs de détection du COVID-19.

2) Électronique grand public et objets connectés intelligents

Dispositifs portables intelligents : intégrés dans des bracelets connectés et des montres intelligentes pour permettre la mesure indirecte du poids et de la masse grasse, ou la surveillance du poids soumis à une force pendant l'exercice, par exemple en analysant le poids d'appui des pieds lors de la course.

Appareils domestiques intelligents : utilisés pour peser les matières premières dans les balances de cuisine intelligentes et les machines à café, comme la pesée précise de poudre de café pour contrôler la concentration de l'infusion ; ou la surveillance de débordement des poubelles intelligentes (évaluer la capacité d'accumulation des déchets par le poids).

Outils de pesage portables : tels que les petites balances express et les pèse-bagages, conçus avec une taille compacte et une faible consommation d'énergie, pratiques pour être transportés facilement par les utilisateurs et mesurer en temps réel le poids des objets.

3) Automatisation industrielle et micro-fabrication.

Production de composants électroniques : dans la chaîne de production de puces SMT, surveiller le poids de composants tels que les puces et les résistances afin d'éliminer les produits non conformes ; ou dans l'encapsulation de semi-conducteurs, mesurer le poids du matériau d'encapsulation pour garantir la qualité de l'emballage.

Équipements de micro-automatisation : utilisés comme effecteur terminal de robots de micro-assemblage, détectant le poids des pièces saisies et jugeant si la prise est réussie, par exemple lors de la détection de poids lors de l'assemblage des modules caméra de téléphone portable.

Équipements de contrôle de fluides : intégrés dans des pompes doseuses micro-métriques et des injecteurs de carburant, surveillant le volume de fluide délivré par le biais du poids, par exemple la pesée micro-dosée de carburant dans les systèmes d'injection, afin d'assurer l'efficacité de la combustion.

4) Domaine de la recherche et des essais

• Recherche en science des matériaux : mesurer le poids d'échantillons de petits matériaux (tels que les nanomatériaux, les matériaux en couches minces) ou les variations de poids des matériaux durant les processus d'étirement et de compression, afin de fournir des données pour l'analyse des performances.

• Équipements de surveillance environnementale : mesurer le poids des échantillons collectés dans des dispositifs miniaturisés de contrôle de la qualité de l'eau et d'échantillonnage atmosphérique, calculer la concentration de polluants, par exemple l'analyse gravimétrique après prélèvement de particules atmosphériques.

5) Domaine de la logistique et de la vente au détail

• Système de micro-triage : à l'extrémité d'une chaîne de tri automatisée pour colis express, peser les petits paquets et effectuer une classification par poids ; ou bien, au niveau des caisses automatiques dans les supermarchés sans personnel, identifier les produits par pesée (à l'aide d'une base de données de poids).

• Équipements de pesage au détail : tels que les balances à bijoux, balances pour métaux précieux, utilisées pour peser avec précision des objets de valeur tels que l'or et les diamants, de petite taille et pouvant être placées sur le comptoir sans occuper trop d'espace.

Résumé

Le capteur de micro-pesage possède une compétitivité principale basée sur ses caractéristiques « petite taille, haute précision et faible consommation d'énergie », dépassant les limites des équipements de pesage traditionnels en termes d'espace et de plage de mesure, et répondant précisément aux besoins de pesage de faible charge dans les domaines médical, de l'électronique grand public, de la micro-fabrication, entre autres. Sa méthode d'intégration pratique, ses performances stables et sa maîtrise raisonnable des coûts favorisent non seulement l'amélioration fonctionnelle des micro-appareils, mais offrent également un soutien fiable à divers secteurs souhaitant atteindre une pesée « précise, miniaturisée et intelligente », devenant ainsi une branche importante et indispensable de la technologie moderne de détection.

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