스틸 마이크로 센서 CZL902

제품 소개

마이크로 로드셀 는 변형 효과를 기반으로 개발된 소형 중량 측정 부품입니다. 이들의 핵심은 마이크로 민감 구조(예: 스트레인 게이지 형 탄성체)를 통해 무게 신호를 측정 가능한 전기 신호로 변환합니다. 일반적으로 그 부피는 수 몇 입방센티미터에서 수십 입방센티미eter 범위 내로 제어되며, 측정 범위는 그램에서 킬로그램까지 커버하여 '소형화'와 '고정밀'이라는 두 가지 장점을 결합하고 있습니다. 경하중 및 좁은 공간에서의 무게 측정 시나리오의 핵심 구성 요소로서 의료기기, 소비자 전자제품, 지능형 장비, 과학 연구 테스트 등의 분야에 널리 사용되며, 미세 장치에서의 무게 감지를 실현하는 핵심 기반이 되고 있습니다.

1. 핵심 특징 및 기능

1) 소형화 핵심 특성

• 초소형 부피 및 경량: 일반적인 크기는 5mm×5mm×2mm에서 30mm×20mm×10mm까지이며, 일부 맞춤형 모델은 밀리미터 수준으로 작아질 수 있어 무게가 단 0.1g~5g에 불과하여 스마트워치나 마이크로 펌프와 같은 제한된 공간에 장치의 전체 구조 설계에 영향을 주지 않고 쉽게 내장할 수 있습니다.

• 소형 구조 설계: 대부분의 제품은 민감한 요소와 신호 조절 회로를 마이크로 하우징에 통합하는 일체형 패키지를 채택합니다. 일부 모델은 서피스 마운트 및 리드 타입과 같은 얇고 가벼운 설치 형태를 지원하여 PCB 기판에 직접 납땜하거나 스냅 핏 고정을 할 수 있습니다.

2) 무게 측정 성능 장점

• 광범위한 정확한 측정: 측정 범위는 0.1g~50kg에 이르며, 핵심 측정 정밀도는 ±0.01%FS~±0.1%FS이고 해상도는 최대 0.001g에 달하여 실험실 내 마이크로그램 수준의 시료 무게 측정부터 소비자 전자기기의 그램 수준 무게 모니터링까지 모두 충족시킬 수 있습니다.

• 빠른 동적 응답: 응답 시간이 ≤10ms로, 자동 분류 라인에서의 고속 경량 계량 및 의료용 주입 시 액적 속도의 중량 모니터링과 같은 순간적인 무게 변화를 실시간으로 캡처할 수 있어 신호 지연으로 인한 측정 오차를 방지합니다.

• 안정적인 간섭 저항 기능: 내장형 온도 보상 모듈(-10℃~60℃ 작동 환경에 적합)을 통해 외부 온도 변동의 영향을 보상하며, 차동 신호 출력 또는 전자기 차폐 설계를 사용하여 장치 내부 회로의 전자기 간섭을 억제하여 데이터 안정성을 보장합니다.

3) 통합 및 적응 기능

• 다중 신호 출력 적응: 아날로그 신호(0-5V, 4-20mA) 및 디지털 신호(I2C, SPI, UART) 출력을 지원하며, 별도의 신호 증폭 모듈 없이 MCU, 단일 칩 마이크로컴퓨터, 소형 PLC 등의 마이크로 제어 장치에 직접 연결할 수 있습니다.

• 재질 및 매체 호환성: 민감한 요소는 주로 316L 스테인리스강, 티타늄 합금 또는 엔지니어링 플라스틱을 사용하며, 하우징은 부식 방지를 위해 처리되어 의료용 체액, 식품 원료, 전자 부품과 같은 다양한 계량 매체에 적합하여 오염이나 부식 손상을 방지합니다.

• 낮은 전력 소비 특성: 정적 소비 전류는 ≤10mA이며, 절전 모드에서는 최저 10μA까지 낮출 수 있어 휴대용 배터리 구동 장치(예: 휴대용 저울 및 스마트 웨어러블 기기)에 적합하며 배터리 수명을 연장할 수 있습니다.

2. 핵심 산업별 문제 해결
경량 및 소형 계량 상황에서 기존 로드셀(예: 플랫폼 저울 센서 및 산업용 계량 모듈)은 '크기가 과도하게 크고, 전력 소비가 높으며, 정확도가 부족하고, 통합이 어렵다'는 문제점이 있습니다. 소형 로드셀은 특히 다음의 핵심 과제를 해결합니다.
• 소형 장치 내에서의 통합 장애: 스마트 밴드의 체중 모니터링 기능이나 소형 의료 펌프의 액체 약품 무게 제어와 같이 기존 센서가 소형 장치에 내장되지 않는 문제를 해결하고, 소형 폼 팩터 설계를 통해 장치의 '측정 기능 + 소형화'라는 두 가지 요구 사항을 충족시킵니다.
• 경하중 조건에서의 고정밀 측정 어려움 : 그램 및 밀리그램 수준의 무게 측정에서 기존 센서의 정확도 부족 문제를 해결하여, 실험실 내 미량 샘플 측정이나 전자 부품 핀의 무게 검출과 같은 작업에 정밀 생산 및 과학 연구를 위한 신뢰할 수 있는 데이터를 제공합니다.
• 휴대용 장치의 전력 소비 문제: 휴대용 택배 측정기나 야외 샘플 채집 측정 장치와 같이 기존 센서의 높은 전력 소비로 인한 배터리 수명 단축 문제를 낮은 전력 소비 특성으로 해결하여 단일 사용 시간을 연장합니다.
• 복잡한 설치 공간의 제약: 자동화 장비 내부 구성 요소의 무게 측정이나 배관 내 유체 무게 모니터링과 같이 좁고 특수 구조의 공간에서도 무게 측정 요구를 충족시킬 수 있으며, 패치형 및 내장형 설치를 통해 공간 제약을 극복합니다.
• 다양한 상황에서의 신호 호환성 문제: 기존 센서의 신호가 소형 제어 장치와 맞지 않는 문제를 해결합니다. 디지털 신호 출력 모델은 단일 칩 마이크로컴퓨터 및 MCU에 직접 연결 가능하여 소형 장치의 회로 설계 복잡성을 줄이고 R&D 비용을 절감합니다.

3. 사용자 경험의 주요 강점
•높은 통합 편의성: 표준화된 핀 배열과 패키지 치수로 PCB 기판에 직접 납땜하거나 클립 방식으로 고정할 수 있어 복잡한 기계 구조가 필요 없으며, 통합 시간을 30분 이내로 단축하여 장비 생산 효율을 크게 향상시킵니다.
• 간편한 디버깅 작업: 디지털 신호 모델은 명령어를 통한 제로 포인트 및 범위의 원키 캘리브레이션을 지원하며, 아날로그 신호 모델은 우수한 직선성을 가지며 단순한 회로 디버깅만으로도 사용이 가능하여 R&D 인력의 기술적 진입 장벽을 낮춥니다.
•사용 시 강한 안정성: 온도 보상 및 간섭 방지 설계로 데이터 드리프트를 ≤±0.05%FS/년 이내로 유지하여 휴대용 및 내장형 응용 분야에서 빈번한 캘리브레이션이 필요 없으며 사후 유지보수 부담을 줄입니다.
•다양하고 유연한 모델 선택: 다양한 범위, 신호 유형, 설치 방법에 따라 다양한 모델을 제공하여 장비 크기, 전원 전압 및 정확도 요구 사항에 따라 직접 선택할 수 있습니다. 일부 제조업체는 소량 맞춤 제작을 지원하여 개인화된 요구를 충족시킵니다.
•합리적인 비용 관리: 대량 조달 시 단가를 수십 원에서 수백 원 사이로 통제할 수 있으며, 맞춤형 미니어처 센싱 솔루션 대비 비용을 50% 이상 절감할 수 있다. 동시에 저전력 특성이 장비의 전체 에너지 소비 비용을 낮춰준다.

4. 주요 활용 사례
1) 의료 분야
• 수액 모니터링 장치: 수액 펌프에 내장되어 약액의 실시간 무게 변화를 감지하고, 이를 통해 수액 투여 속도를 계산하며, 약액이 곧 떨어질 경우 경보를 발동하여 빈 병 위험을 방지한다. 예를 들어, 중환자실(ICU)에서 정밀한 수액 투여 제어에 활용된다.
• 재활 및 간호 장비: 지능형 재활 체중계 및 인공지체의 체중 감지 모듈에 사용되며, 노인의 재활 훈련 중 체중 변화를 모니터링하거나 인공지체에 힘 피드백을 제공함으로써 재활 안전성을 강화한다.
• 실험실 의료 장비: 마이크로피펫 및 생화학 분석기에서 시약 또는 시료의 무게를 측정하여 시료 투입의 정확성을 보장합니다. 예를 들어, 코로나19 진단 키트 시약의 미세 시료 무게 측정 등이 있습니다.
2) 소비자 전자제품 및 스마트 웨어러블 기기
• 스마트 웨어러블 기기: 스마트 밴드 및 스마트워치에 통합되어 체중 및 체지방의 간접 측정이나 운동 중 가해지는 힘을 모니터링하는 데 사용됩니다. 예를 들어, 달리기 중 발이 착지할 때의 하중을 분석하는 경우가 있습니다.
• 스마트 홈 기기: 스마트 주방 저울 및 커피 메이커에서 원재료의 무게 측정에 활용되며, 커피 가루의 정확한 무게 측정을 통해 추출 농도를 조절하거나, 스마트 휴지통의 채움 정도를 무게로 감지하여 쓰레기 수거 용량을 판단하는 데 사용됩니다.
• 휴대용 저울 도구: 소형 익스프레스 저울 및 수하물 저울기와 같이 소형이며 낮은 전력 소비를 설계하여 사용자가 편리하게 휴대하며 실시간으로 물품의 무게를 측정할 수 있습니다.
3) 산업 자동화 및 마이크로 제조
• 전자 부품 생산: SMT 칩 실장 생산 라인에서 칩 및 저항기 등의 부품 무게를 모니터링하여 불량 제품을 선별하거나, 반도체 패키징 공정에서 캡슐화 젤의 무게를 측정하여 패키징 품질을 보장합니다.
• 마이크로 자동화 장비: 마이크로 어셈블리 로봇의 엔드 이펙터에 사용되어 집게로 잡은 부품의 무게를 감지하고, 잡는 작업이 성공했는지 여부를 판단합니다. 예를 들어 스마트폰 카메라 모듈 조립 시 무게 측정 및 검사를 수행합니다.
• 유량 제어 장비: 마이크로 계량 펌프 및 연료 인젝터에 내장되어 무게를 통해 유체 공급량을 모니터링하며, 예를 들어 연료 분사 시스템에서 미세한 양의 연료를 무게로 측정하여 연소 효율을 보장합니다.
4) 과학 연구 및 테스트
• 재료 과학 연구: 나노물질 및 박막 재료와 같은 소형 재료 샘플의 무게 또는 인장 및 압축 중인 재료의 무게 변화를 측정하여 성능 분석을 위한 데이터를 제공합니다.
• 환경 모니터링 장비: 마이크로 수질 모니터 및 공기 채취 장치에서 수집된 샘플의 무게를 측정하여 오염 물질 농도를 산출하며, 예를 들어 대기 중 입자상 물질 채취 후 무게 분석을 수행합니다.
5) 물류 및 소매
• 마이크로 분류 시스템: 고속 자동 분류 라인의 끝부분에서 소형 패키지를 무게 측정하여 무게별로 분류하는 용도로 사용되며, 무인 슈퍼마켓의 셀프 체크아웃 카운터에서는 무게 데이터베이스와 연동해 제품을 식별합니다.
• 소매업용 저울 장비: 예를 들어 귀금속 및 보석 저울로, 금이나 다이아몬드 같은 귀중품을 정밀하게 측정하는 데 사용되며, 크기가 작아 카운터 위에 배치하더라도 공간을 많이 차지하지 않습니다.

요약

소형, 고품질 정밀도, 저전력 소비를 핵심 경쟁력으로 하는 마이크로 로드셀은 기존 계량 장치가 가지던 공간적 및 범위적 한계를 극복하여 의료, 소비자 전자기기, 마이크로 제조와 같은 분야에서의 경량 계량 요구를 정확히 충족시킵니다. 이들의 편리한 통합 방식, 안정적인 성능 및 합리적인 비용 관리는 마이크로 장치의 기능 업그레이드를 촉진할 뿐만 아니라 다양한 산업 분야가 계량에서 '정밀성, 소형화, 지능화'를 실현할 수 있도록 신뢰성 있는 지원을 제공하며, 현대 센서 기술에서 빼놓을 수 없는 중요한 분야로 자리 잡고 있습니다.

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