Capteur micro en acier CZL902

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 (telles que 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 des grammes à des kilogrammes, combinant ainsi les deux avantages de la « petite taille » et de la « 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 micro-appareils.

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 boîtier intégré, regroupant les éléments sensibles et les circuits de conditionnement du signal dans un logement miniature. Certains modèles supportent des formes d'installation fines et légères telles que le montage en surface ou avec 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 0,1 g à 50 kg, avec une précision de mesure de base de ±0,01 %FS à ±0,1 %FS et une résolution allant jusqu'à 0,001 g, capable de répondre à la pesée d'échantillons au niveau microgramme en laboratoire ainsi qu'à la surveillance du poids au niveau 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 de température (adapté à un environnement de fonctionnement de -10 °C à 60 °C) permettant d'annuler l'impact des fluctuations de température ambiante ; utilise une sortie de signal différentiel ou un design de blindage électromagnétique pour résister aux interférences électromagnétiques provenant des circuits internes de l'appareil, garantissant ainsi 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, de l'alliage de titane ou des plastiques techniques, et le boîtier est traité anti-corrosion, ce qui le rend adapté à différents médias 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 d'énergie en veille est inférieure ou égale à 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 portables intelligents) afin de prolonger la durée de vie de la batterie.

2. Problèmes clés du secteur résolus
Dans les scénarios de pesage à faible charge et miniaturisés, les cellules de charge traditionnelles (telles que les capteurs de balances de plateforme et les modules de pesage industriels) présentent des problèmes tels que « des dimensions excessives, une forte consommation d'énergie, une précision insuffisante et une intégration difficile ». Les cellules de charge miniatures répondent spécifiquement aux points douloureux suivants :
• Obstacles à l'intégration dans les appareils miniatures : Résoudre le problème de l'impossibilité d'intégrer les capteurs traditionnels 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 mini-pompes médicales, et répondre ainsi aux exigences doubles de « fonction de pesage + miniaturisation » grâce à une conception de petite taille.
• Difficultés de mesure de haute précision sous faible charge : Résoudre le problème d'insuffisante précision des capteurs traditionnels dans les pesées au gramme et au milligramme, comme la pesée d'échantillons traces en laboratoire ou la détection de 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 : Résoudre le problème de courte durée de vie de la batterie causé par la forte consommation énergétique des capteurs traditionnels, comme les balances portatives pour colis express et les dispositifs de pesage pour collecte d'échantillons en extérieur, grâce à des caractéristiques à faible consommation prolongeant le temps d'utilisation unique.
• Limitations liées à l'espace d'installation complexe : Répondre aux exigences de pesage dans des espaces restreints ou à structure spéciale, comme la pesée de composants internes d'équipements automatisés ou la surveillance du poids des fluides dans des conduites, en franchissant les limitations spatiales grâce à une installation en version collée ou intégrée.
• Problèmes de compatibilité des signaux dans plusieurs scénarios : Résout le problème de non-concordance des signaux des capteurs traditionnels avec ceux des unités de contrôle miniatures. Les modèles à sortie de signal numérique peuvent être directement connectés à des micro-ordinateurs et des MCU, réduisant ainsi la complexité de la conception des circuits dans les petits appareils et abaissant les coûts de recherche et développement.

3. Points forts de l'expérience utilisateur
•Confort d'intégration élevé : L'agencement standardisé des broches et les dimensions du boîtier permettent un soudage direct ou un montage par clipsage sur les cartes PCB, éliminant le besoin de structures mécaniques complexes, et réduisent le temps d'intégration à moins de 30 minutes, améliorant ainsi significativement l'efficacité de production des équipements.
• Opération de débogage simple : Les modèles à signal numérique permettent l'étalonnage en un seul clic du point zéro et de la plage via des commandes, tandis que les modèles à signal analogique offrent une excellente linéarité, nécessitant uniquement un débogage de circuit simple avant mise en service, ce qui abaisse le seuil technique requis pour le personnel de recherche et développement.
•Stabilité élevée en utilisation : La compensation de température et la conception anti-brouillage garantissent une dérive des données ≤±0,05 %FS/an, éliminant ainsi la nécessité de recalibrations fréquentes dans les scénarios portables et embarqués, et réduisant la charge de travail post-maintenance.
•Sélection flexible et variée de modèles : Il existe une large gamme de modèles aux plages, types de signaux et méthodes d'installation différents, permettant une sélection directe selon la taille 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 : Le coût unitaire peut être maîtrisé entre quelques dizaines et quelques centaines de yuans lors d'achats en volume, avec une réduction de plus de 50 % par rapport aux solutions de détection miniatures sur mesure ; par ailleurs, les faibles besoins en énergie réduisent le coût global de consommation des équipements.

4. Scénarios d'utilisation typiques
1) Santé
• Dispositifs de surveillance d'infusion : Intégrés aux pompes à perfusion, ils surveillent en temps réel la variation de poids de la solution médicamenteuse, calculent le débit d'infusion et déclenchent une alarme lorsque la solution est sur le point de s'épuiser, évitant ainsi le risque de bouteilles vides, comme dans le cas d'un contrôle précis de l'infusion en unités de soins intensifs.
• Matériel de rééducation et de soins : Utilisés dans les balances intelligentes de rééducation et les modules de perception du poids des prothèses, par exemple pour surveiller les variations de poids pendant l'entraînement rééducatif des personnes âgées ou fournir une rétroaction de force aux prothèses, améliorant ainsi la sécurité de la rééducation.
• Équipement médical de laboratoire : Dans les micropipettes et les analyseurs biochimiques, ils mesurent le poids des réactifs ou des échantillons afin de garantir la précision de l'ajout d'échantillons, comme lors de la pesée d'échantillons microscopiques de réactifs de test COVID-19.
2) Électronique grand public et objets connectés intelligents
• Dispositifs portables intelligents : Intégrés dans des bracelets connectés et des montres intelligentes, ils permettent la mesure indirecte du poids corporel et de la masse grasse ou surveillent la force exercée pendant l'exercice, comme analyser le poids du pied au moment de l'impact en courant.
• Dispositifs domestiques intelligents : Utilisés pour peser les matières premières dans des balances de cuisine connectées et des cafetières, par exemple peser précisément la poudre de café afin de contrôler la concentration de l'infusion ; ou surveiller le niveau de remplissage des poubelles intelligentes (en évaluant la capacité d'accueil des déchets par le poids).
• Outils de pesage portables : Tels que les mini-billetteries express et les pèse-bagages, conçus compacts et à faible consommation d'énergie, ils sont pratiques à transporter et permettent de mesurer en temps réel le poids des objets.
3) Automatisation industrielle et micro-production
• Production de composants électroniques : Dans les lignes de production SMT de type pick-and-place, ils surveillent le poids de composants tels que les puces et les résistances afin d'éliminer les produits défectueux ; ou dans l'encapsulation des semi-conducteurs, ils mesurent le poids du colloïde d'encapsulation pour garantir la qualité de l'emballage.
• Équipements d'automatisation microscopique : Utilisés dans les effecteurs terminaux de robots d'assemblage microscopique pour détecter le poids des pièces saisies et déterminer si la prise est réussie, par exemple lors du pesage et de la détection durant l'assemblage des modules caméra de téléphone portable.
• Équipements de commande des fluides : Intégrés dans des pompes doseuses microscopiques et des injecteurs de carburant, ils surveillent le volume de fluide délivré par le biais du poids, par exemple en pesant de faibles quantités de carburant dans les systèmes d'injection afin d'assurer l'efficacité de la combustion.
4) Recherche scientifique et essais
• Recherche en science des matériaux : Mesurer le poids d'échantillons de petits matériaux (tels que les nanomatériaux et les matériaux en couches minces) ou la variation de poids des matériaux lors d'essais de traction et de compression, afin de fournir des données pour l'analyse des performances.
• Équipements de surveillance environnementale : Dans les micro-analyseurs de qualité de l'eau et les dispositifs d'échantillonnage atmosphérique, ils mesurent le poids des échantillons prélevés afin de calculer la concentration de polluants, par exemple par analyse gravimétrique après prélèvement de particules atmosphériques.
5) Logistique et vente au détail
• Systèmes de tri microscopique : À l'extrémité d'une ligne de tri automatisée pour colis express, ils pèsent les petits colis afin de les classer par poids ; ou bien, aux caisses automatiques des supermarchés sans personnel, ils identifient les produits par pesée (en combinaison avec une base de données de poids).
• Équipements de pesage de détail : Tels que les balances pour bijoux et les balances pour métaux précieux, utilisées pour la pesée précise d'objets de valeur tels que l'or et les diamants, de petite taille pouvant être placées sur un comptoir sans occuper trop d'espace.

Résumé

Les microcellules de charge, dont la compétitivité repose sur « la petite taille, la haute précision et la faible consommation d'énergie », ont dépassé les limites des dispositifs de pesage traditionnels en termes d'espace et de plage de mesure, répondant précisément aux besoins de pesage en charge légère dans des domaines tels que le médical, l'électronique grand public et la microfabrication. Leur méthode d'intégration pratique, leurs performances stables et leur contrôle raisonnable des coûts permettent non seulement d'améliorer les fonctionnalités des dispositifs microscopiques, mais offrent également un soutien fiable à divers secteurs souhaitant atteindre « la précision, la miniaturisation et l'intelligence » dans le pesage, devenant ainsi une branche indispensable et importante de la technologie moderne de détection.

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