Alumínium mikroszenzor CZL672

A mikrosúlyérzékelők a deformációs hatáson alapuló, miniaturizált tömegmérő alkatrészek. Alapvető működési elvük, hogy a súlyjeleket mérhető elektromos jelekké alakítják át mikroérzékeny szerkezetek segítségével (pl. alakváltozási ellenállású rugalmas testek). Térfogatuk általában néhány köbcentimétertől tíz köbcentiméterig terjed, mérési tartományuk pedig grammoktól kilogrammokig terjed, így egyszerre rendelkeznek a „kis méret” és a „nagy pontosság” előnyeivel. Könnyűsúlyú és szűk helyhez kötött mérési alkalmazások alapvető elemeiként széles körben használatosak orvosi berendezésekben, fogyasztási elektronikában, intelligens eszközökben, tudományos kutatási és tesztelési területeken, és kulcsfontosságú alapját képezik a tömegérzékelésnek mikroeszközökben.

1. Alapvető jellemzők és funkciók

1) A miniaturizálás alapvető jellemzője

• Rendkívül kis méret és könnyűsúlyú : A szabványos méretek 5 mm × 5 mm × 2 mm-től 30 mm × 20 mm × 10 mm-ig terjednek. Egyes testreszabott modellek akár milliméteres méretűre is csökkenthetők, 0,1 g–5 g súllyal. Könnyedén beépíthetők szűk helyekre, például okosórákba vagy mikroszivattyúkba anélkül, hogy befolyásolnák az eszköz teljes szerkezeti kialakítását.
• Kompakt szerkezeti kialakítás : A legtöbb modell integrált tokozást alkalmaz, amelyben a érzékeny alkatrészek és a jelkondicionáló áramkörök egy mikrotokban vannak egyesítve. Egyes modellek felületre szerelhető vagy vezetékes könnyű szerelési formákat támogatnak, amelyek kompatibilisek közvetlen NYÁK forrasztással vagy kattintós rögzítéssel.

2) Mérlegelési teljesítményelőnyök

• Széles körű pontos mérés : 0,1 g-tól 50 kg-ig terjedő méréstartomány, alapmérési pontosság ±0,01%FS–±0,1%FS, felbontás akár 0,001 g-ig. Kielégítik a mikrogramm szintű mintamérések laboratóriumi igényeit, valamint a fogyasztási cikkek gramm szintű súlyfigyelésének követelményeit.
• Gyors dinamikus válasz : Válasszidő ≤ 10 ms, amely lehetővé teszi az azonnali súlyváltozások valós idejű rögzítését (pl. nagy sebességű könnyű súlytömeg automatizált szortáló vonalakon vagy a medikai infúziókban a cseppfolyás sebességének nyomon követését), elkerülve a jel késedelmei által
• Stabil interferenciaellenes képesség : Beépített hőmérséklet-kompenzációs modulokkal ( -10°C60°C környezetben működőképes) felszerelt, a hőmérséklet ingadozásainak ellensúlyozására; a belső áramkörökből származó elektromágneses zavarok ellenálló, differenciális jelkibocsátást vagy elektromág

3) Integrációs és adaptációs funkciók

• Többjeles kimeneti kompatibilitás : Támogatja az analóg (0-5V, 4-20mA) és a digitális (I2C, SPI, UART) jeleket, közvetlenül csatlakoztatható a mikrokontrollerekhez (MCU), az egychipes mikro számítógépekhez vagy a kis PLC-khoz, további jelerősítő modulok nélkül.
• Az anyag és a közepes anyag összeegyeztethetősége : Az érzékeny alkatrészek általában 316L rozsdamentes acélból, titánötvözetből vagy műanyagokból készülnek, korrózióálló külső héjjal. Ezek alkalmazkodnak különböző mérési közegekhez (pl. orvosi folyadékok, élelmiszer-összetevők, elektronikai alkatrészek) a szennyeződés vagy korróziós károk elkerülése érdekében.
• Alacsony energiafogyasztás : Statikus fogyasztás ≤10 mA, alvó üzemmódban akár 10 μA, alkalmas akkumulátoros hordozható eszközökre (pl. kézi mérlegek, okos viselhető eszközök), hosszabbítva az akkumulátor élettartamát.

2. A főbb ipari problémák, amelyekre megoldást nyújt

Könnyű és miniatűr mérési alkalmazások esetén a hagyományos mérőérzékelők (pl. mérlegérzékelők, ipari mérőmodulok) a következő problémáktól szenvednek: „túl nagy méret, magas energiafogyasztás, elegendőtlen pontosság, nehéz integráció”. A mikromérő érzékelők kifejezetten ezeket a fő problémákat oldják meg:

• Integrációs akadályok mikroeszközökben : Kiváló megoldást kínál a hagyományos szenzorok túl nagy méretére, amelyek nem építhetők be kis méretű eszközökbe (például súlyfigyelés okoskarkötőkben vagy folyadéksúly-ellenőrzés mikro-orvosi szivattyúkban), így lehetővé teszi a „mérési funkció + miniatürizálás” kettős követelmény teljesítését.
• Pontos kis terhelések mérése : Kiküszöböli a hagyományos szenzorok pontatlanságát gramm/milligramm szintű mérésnél (például mikrominták mérése laboratóriumokban vagy elektronikai alkatrészek tűsúlyának detektálása), megbízható adatokat biztosítva a precíziós gyártáshoz és kutatáshoz.
• Fogyasztás hordozható eszközökben : Csökkenti a hagyományos szenzorok magas energiafogyasztásából eredő rövid akkumulátor-élettartamot (például kézi futár mérlegeknél vagy terepi mintavételi eszközöknél), az alacsony fogyasztás pedig meghosszabbítja az üzemidőt.
• Összetett telepítési helyigény korlátai : Kielégíti a mérési igényeket keskeny vagy speciálisan strukturált terekben (például belső alkatrészek mérése automatizált berendezésekben vagy folyadéksúly-figyelés csövekben) felületszereléses vagy beépített felszerelési móddal.
• Több forgatókönyvhöz illeszkedő jelkompatibilitás : Megoldja a hagyományos szenzorjelek és a mikrovezérlők közötti nem kompatibilitást. A digitális jelmodulok közvetlenül csatlakoztathatók egycsipes mikroszámítógépekhez vagy MCU-khoz, egyszerűsítve a kis eszközök áramkörtervezését és csökkentve a fejlesztési költségeket.

3. Felhasználói élmény kiemelt pontjai

• Magas szintű integrációs kényelem : Szabványos tűelrendezés és tokméretek támogatják a közvetlen forrasztást a nyomtatott áramkörre (PCB) vagy kattintós rögzítést, összetett mechanikai szerkezetek nélkül. Az integrációs idő lecsökkenthető 30 percen belülre, jelentősen növelve az eszközgyártás hatékonyságát.
• Egyszerű hibakeresés és kezelés : Digitális jelmodell esetén parancs hatására egy gombnyomással végezhető el a nullázás és a méréshatár kalibrálása; az analóg jelű modellek kiváló linearitással rendelkeznek, üzemeltetésükhöz csupán alapvető áramkör-ellenőrzés szükséges. Ez csökkenti az R&D szakemberek technikai küszöbértékét.
• Erős üzemeltetési stabilitás : A hőmérséklet-kompenzációs és zavarvédelmi tervezés korlátozza az adatdriftet ≤±0,05%FS/év értékre. Hordozható vagy beépített alkalmazásoknál így nem szükséges gyakori kalibrálás, csökkentve ezzel a karbantartási munkaterhelést.
• Rugalmas és változatos modellkiválasztás : Széles választékban állnak rendelkezésre különböző méréshatárral, jel típussal és rögzítési móddal rendelkező modellek, amelyek közül közvetlenül választható a megfelelő a készülék méretének, tápfeszültségének és pontossági igényeinek függvényében. Egyes gyártók támogatják a kis sorozatú szabott gyártást, hogy személyre szóló igényeket is kielégítsenek.
• Megfontolt költségkontroll : A nagyobb mennyiségekben történő beszerzés egységköltsége darabonként néhány tíz-től több száz jüanig terjed, ami több mint 50%-os költségcsökkentést jelent az egyedi mikroérzékelő megoldásokhoz képest. Az alacsony energiafogyasztás továbbá csökkenti a készülék teljes energiafelhasználási költségeit.

4. Tipikus alkalmazási forgatókönyvek

1) Orvosi és egészségügyi terület

• Infúziós Monitorozó Eszközök : Beépített súlyérzékelők infúziós pumpákba, amelyek valós időben figyelik a folyadék súlyváltozását, kiszámítják az infúziós sebességet, és riasztást indítanak, ha a folyadék majdnem elfogy (például pontos infúziószabályozás intenzív osztályon).
• Rehabilitációs és Ápolási Felszerelések : Okos rehabilitációs mérlegekben vagy protézis súlyérzékelő moduljaiban használatos (például testsúlyváltozások figyelése idősek rehabilitációs edzése során, vagy visszajelzés a protézis által kifejtett erőről, így növelve a rehabilitáció biztonságát).
• Laboratóriumi Orvosi Felszerelések : Reagensek vagy minták súlyának mérése mikropipettákban vagy biokémiai analizátorokban (például mikrominták mérése COVID-19 tesztek reagenseihez) a pontosság biztosítása érdekében.

2) Fogyasztási cikkek és okos hordozható eszközök

• Okos viselhető eszközök : Okos karkötőkbe vagy órákba integrálva a testsúly/zsírarány közvetett kiszámításához, illetve az edzés során kifejtett erő figyeléséhez (például futás közbeni talajra érkezéskor ható súlyerő elemzése).
• Okos otthoni eszközök : Okos konyhai mérlegekben vagy kávégépekben használják alapanyagok mérésére (például pontos kávégőz mérés a főzési koncentráció szabályozásához), illetve okos szemetesedényekben a megtöltöttség figyelésére (súlyalapú kapacitásdetektálással).
• Hordozható mérőeszközök : Például mini expressz mérlegek vagy csomagmérlegek, melyek hordozhatóságra és valós idejű súlymérésre lettek tervezve, kis méretűek és alacsony energiafogyasztásúak.

3) Ipari automatizálás és mikrogyártás

• Elektronikai alkatrész-gyártás : Figyeli a chipek, ellenállások és egyéb alkatrészek súlyát az SMT szerelősorokon a hibás termékek kiszűrése érdekében; méri az előretömörített koloid tömegét a félvezető-csomagolás során a minőség biztosítása érdekében.
• Mikroautomatizálási berendezések : A mikroösszeszerelő robotok végberendezéseit látja el súlyérzékelőkkel, hogy érzékeljék a megfogott alkatrészek súlyát, és ellenőrizzék a sikeres felvételt (például súlyalapú detektálás mobilkameramodulok összeszerelése során).
• Folyadékvezérlő készülékek : Mikrométeres szivattyúkba vagy üzemanyag befecskendezőkbe építve figyelik a folyadék adagolását súly alapján (pl. mikro-üzemanyag mérés üzemanyagbefecskendező rendszerekben a tökéletes égés érdekében).

4) Tudományos kutatási és vizsgálati terület

• Az anyagtudományi kutatás : Mikroszkópikus anyagminták (pl. nanomaterialok, vékonyrétegek) tömegének vagy az anyag nyújtása/összenyomása során bekövetkező tömegváltozások mérésével biztosít adatokat a teljesítményelemzéshez.
• Környezetfigyelő berendezések : A mikroszkopikus vízminőség-mérők vagy légszennyezettség-mintavételi eszközök által begyűjtött minták súlyának mérése a szennyezőanyag-koncentráció kiszámításához (pl. a levegőből leválasztott részecskék tömegének elemzése a mintavétel után).

5) Logisztikai és kiskereskedelmi terület

• Mikroszortírozó rendszerek : Kisméretű csomagok súlyozása az automatizált futárszortírozó sorok végén súlyalapú besoroláshoz; vagy termékek azonosítása súly alapján (súlyadatbázisokkal párosítva) önkiütető pultoknál felügyelet nélküli áruházakban.
• Kiskereskedelmi mérlegberendezések : Olyan ékszer-mérlegek vagy nemesfém-mérlegek, amelyek arany, gyémánt és egyéb értékes tárgyak pontos mérése céljából használatosak. Kompakt méretük lehetővé teszi elhelyezésüket pultokon anélkül, hogy túl sok helyet foglalnának el.

Összefoglalás

A mikro mérőszenzorok a „kis méret, nagy pontosság és alacsony energiafogyasztás” jellemzőjű alapvető versenyelőnyükkel áttörést jelentenek a hagyományos mérőeszközök térbeli és mérési korlátjaiban, így pontosan kielégítik az orvostechnikai, fogyasztási elektronikai és mikro-gyártási területeken fellépő könnyűsúlyú mérési igényeket. Könnyen integrálhatók, stabil teljesítményt nyújtanak, és költséghatékonyak, ami nemcsak a mikroeszközök funkcionális fejlődését segíti elő, hanem megbízható alapot biztosít az iparágak számára a „precizitás, miniatürizálás és intelligenciává válás” eléréséhez a mérés terén. Ma már elengedhetetlen részévé váltak a modern érzékelőtechnológiának.