スチールマイクロセンサー CZL700D

商品紹介

マイクロ計量センサー：

マイクロスケール計量センサーは、ひずみ効果技術によって開発された小型の重量測定デバイスです。その基本構造は、マイクロスケールの感応構造（例えば、ストレインゲージベースの弾性体）を介して重量信号を測定可能な電気信号に変換することにあります。通常、数立方センチメートルから数十立方センチメートル程度のサイズで、グラムからキログラムの範囲で動作し、小型化と高精度という二つの利点を兼ね備えています。軽量かつ空間が限られた場所での計量用途に不可欠な部品として、医療機器、民生用電子機器、スマートデバイス、科学研究試験などに広く使用されており、小型システムにおける重量検出の基盤技術となっています。

1. コアの特徴と機能

1) 小型化の主要特徴

• 極めてコンパクトで軽量： 標準サイズは5mm×5mm×2mmから30mm×20mm×10mmまであり、カスタムモデルの中にはミリ単位の寸法にまで小型化され、重さも0.1gから5g程度に抑えられたものもあります。これらの部品はスマートウォッチや小型ポンプハウジングなどの狭小スペースにシームレスに統合でき、装置の構造的完全性を損なうことがありません。

• コンパクトデザイン： ほとんどのモデルは、感度の高い部品と信号処理回路をマイクロサイズのハウジング内に一体化したパッケージ構成となっています。一部の変種は、表面実装技術（SMT）やリード端子型接続などのスリムな取付方式に対応しており、基板への直接のはんだ付けやスナップフィット取付が可能です。

2 ) 計量性能の利点

• 広範囲での高精度計測： このシステムは0.1gから50kgまでの範囲をカバーしており、主要な測定精度は±0.01%FSから±0.1%FS、分解能は最大0.001gに達します。これにより、実験室でのマイクログラムレベルのサンプル計量要件から、家電製品におけるグラムレベルの重量監視ニーズまで対応可能です。

• 高速ダイナミック応答： 応答時間は≤10msで、自動分類ラインにおける高速軽負荷の計量や医療用輸液システムでの滴下速度／重量の監視など、瞬間的な重量変化をリアルタイムで捉えることができます。これにより、信号遅延による測定誤差を防止します。

• 安定した妨害耐性能力： 内蔵の温度補償モジュール（動作温度範囲：-10℃～60℃）により、環境温度の変動を補正します。差動信号出力または電磁シールドを備えており、内部回路の妨害を効果的に抑制し、データの安定性を確保します。

3) 統合および適応機能

• マルチ出力対応： アナログ信号（0-5V、4-20mA）およびデジタル信号（I2C、SPI、UART）をサポートしており、追加の信号増幅モジュールを必要とせず、マイクロコントローラ、単一チップマイコン、小型PLCなどに直接接続できます。

• 材質および媒体の互換性： センシティブな部品は主に316Lステンレス鋼、チタン合金、またはエンジニアリングプラスチックで構成されており、耐腐食性の外装を備えています。これらの部品は医療用液体、食品原料、電子部品など、さまざまな計量媒体と互換性があり、汚染や腐食による損傷を効果的に防ぎます。

• 低消費電力性能： 静止時消費電流は≤10mA、スリープモードでは10μAまで低下し、携帯用デバイス（例：ハンドヘルドスケール、スマートウェアラブル）でのバッテリー駆動に最適で、バッテリー寿命を延ばします。

2. 解決すべきコア業界の課題

軽負荷および小型化された計量シーンにおいて、従来の計量センサー（例：台座式スケールセンサーや産業用計量モジュール）は、サイズが大きすぎる、消費電力が高い、精度が不十分、統合が困難といった課題に直面しています。マイクロ計量センサーは、こうした主要な課題を特に解決します：

• マイクロデバイスへの統合における課題： スマートリストバンドの体重監視機能やマイクロ医療ポンプの液体投与量制御など、小型デバイスに組み込むことが従来のセンサーでは困難であった問題に対し、小型設計を実現することで計量機能と小型化の両方を達成。

• 軽荷重かつ高精度測定の問題： 実験室でのマイクロサンプルの計量や電子部品のピン重量検出など、グラムおよびミリグラム単位の計量において従来のセンサーが精度不足となる問題を解決し、精密な製造および科学研究に信頼性の高いデータを提供。

• 携帯型デバイスにおける電力効率の課題： ハンドヘルド型の小包スケールや屋外でのサンプル収集用計量機器など、従来のセンサーの高消費電力によりバッテリー持続時間が短くなる問題に対し、低消費電力特性を備えることで単回使用時間の延長を実現。

• 複雑な設置空間の制約： 表面実装または内蔵型の設置ソリューションを活用することで、自動機械の内部部品の重量測定やパイプライン内の流体重量監視など、狭小または構造的に特殊な環境における計量要件に対応します。

• 多様なシナリオでの信号互換性： 従来のセンサ信号とマイコンユニット（MCU）との不一致を解決します。デジタル信号出力モデルはマイコン（MCU）に直接接続可能で、小型機器の回路設計を簡素化し、開発コストを削減します。

3. ユーザーエクスペリエンスの特長

• 高い統合利便性： 標準化されたピン配置およびパッケージ寸法により、複雑な機械構造を必要とせず、直接PCBに実装またはスナップフィット固定が可能。統合時間は30分以下に短縮され、装置の生産効率が大幅に向上します。

• デバッグプロセスは簡単です： デジタル信号モデルは、コマンドによるゼロポイントとレンジのワンクリックキャリブレーションを可能にします。一方、アナログ信号モデルは優れた直線性を備えています。基本的な回路デバッグを行うだけで即座に導入可能であり、R&Dチームの技術的ハードルを大幅に低下させます。

• 高い信頼性性能： 温度補償および干渉防止設計により、データドリフトを≤±0.05%FS/年に抑えており、ポータブルまたは組み込みアプリケーションにおいて頻繁なキャリブレーションが不要で、メンテナンス要件を大幅に削減します。

• 柔軟なモデル選択： 異なる測定範囲、信号タイプ、取り付け方法に対応した幅広いモデルを用意しています。装置のサイズ、電源電圧、精度要件に基づいて直接モデルを選択できます。一部のメーカーでは小ロットでのカスタマイズにも対応しており、個別ニーズにも応えられます。

• コスト管理が適切です： 一括購入すれば、単価を数十元から数百元の範囲に抑えることができ、カスタマイズされたマイクロセンシング方式と比べて50％以上低コストになります。また、低消費電力の特性により、装置全体のエネルギー消費コストも削減されます。

4. 主な使用例

1) ヘルスケア

• 輸液モニタリング装置：輸液ポンプに統合され、溶液の重量のリアルタイム変化を監視し、輸液速度を計算し、溶液がほぼなくなる段階でアラームを発動して空瓶を防止します。これは集中治療室における精密な輸液制御の例です。

• リハビリテーションおよび介護機器：スマートリハビリテーション用体重計や義肢用重量センサーなどを含み、高齢者のリハビリ訓練中の体重変動を監視したり、義肢に力のフィードバックを提供したりすることで、リハビリの安全性を高めます。

• 実験室機器：マイクロピペットや生化学分析装置は、試薬やサンプルの重量を測定するために使用され、正確なサンプル添加を保証します。例えば、COVID-19検査キットにおける微量サンプルの秤量が該当します。

2) 消費者向け電子機器およびスマートウェアラブル

• スマートウェアラブル：フィットネストラッカーやスマートウォッチに統合され、これらのデバイスは体重や体脂肪率の間接的な測定、およびランニング中の足への衝撃重量の分析など、運動中のリアルタイムでの力の監視を可能にします。

• スマートホームデバイス：スマートキッチンスケールやコーヒーマシンでの材料の秤量に使用されます。例えば、抽出濃度を制御するためのコーヒー粉の正確な計量、あるいはスマートゴミ箱におけるオーバーフロー監視（重量によって廃棄物の容量を判断）などです。

• 携帯型の計量器には、小型小包用スケールや手荷物スケールがあり、コンパクト設計で低消費電力のため持ち運びが容易でありながら、リアルタイムで物品の重量を測定できます。

3) 業界用オートメーションおよびマイクロ製造

• 電子部品の製造：SMT（表面実装技術）実装ラインにおいて、チップや抵抗器などの部品の重量を監視し、不良品を除外する。また、半導体パッケージングでは、封止材の重量を測定してパッケージ品質を確保する。

• マイクロ自動化装置：マイクロアッセンブリロボットのエンドエフェクタが部品を感知・重量測定し、正常な把持の確認を行う。例えば、スマートフォンのカメラモジュールの組立における重量検出など。

• 流体制御装置：マイクロ計量ポンプや燃料噴射装置に組み込まれ、重量による流体供給を監視する。例えば、燃料噴射システムにおける正確な燃料の重量測定により、燃焼効率を確保する。

4) 研究および試験分野

• 材料科学の研究：微小な材料サンプル（例：ナノ材料、薄膜）の重量や、引張・圧縮プロセス中の重量変化を測定し、性能分析のためのデータを提供する。

• 環境モニタリング機器：微小水質モニターおよび空気サンプリング装置において、採取された試料の重量を測定して汚染物質濃度を算出する。例えば、大気中の粒子状物質を採取後にその重量分析を行う。

5) ロジスティクスおよび小売業界

• マイクロソーティングシステム：宅配便の自動仕分けライン終端では、小包の重量を計量して重量別に分類する。また、無人スーパーのセルフレジでは、重量データベースを活用して商品を重量により識別する。

• 小売業向け計量機器には、貴金属や宝石など高価な品目の正確な測定を目的としたジュエリースケールや貴金属スケールがある。小型設計のため、カウンター上に簡単に設置でき、スペースを取らない。

要約

マイクロ計量センサーは、「小型、高精度、低消費電力」という特長により、従来の計量装置が抱えていた空間的制約や測定限界を克服しました。医療、コンシューマーエレクトロニクス、マイクロ製造などの分野における軽負荷計量ニーズに正確に対応します。これらのセンサーは、容易な統合性、安定した性能、コスト効率に優れた設計により、マイクロデバイスの機能向上を推進するだけでなく、計量分野における「高精度化、小型化、知能化」の実現を産業界に確実に支援しています。このようにして、現代のセンサー技術において欠かせない存在となっています。

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