Czujnik mikro aluminiowy CZL672

Czujniki mikroważenia to zminiaturyzowane komponenty pomiarowe opracowane na podstawie efektu odkształcenia. Ich podstawowy mechanizm polega na przekształcaniu sygnałów wagowych w mierzalne sygnały elektryczne za pomocą mikrostruktur czułych (np. sprężystych elementów tensometrycznych). Zazwyczaj mają objętość od kilku do kilkudziesięciu centymetrów sześciennych i obejmują zakres pomiarowy od gramów do kilogramów, łącząc w sobie podwójną zaletę „małych rozmiarów” i „wysokiej dokładności”. Jako kluczowe komponenty do ważenia w warunkach ograniczonej przestrzeni i lekkich konstrukcji są szeroko stosowane w urządzeniach medycznych, elektronice użytkowej, inteligentnym urządzeniach, badaniach naukowych i innych dziedzinach, stanowiąc podstawę pomiaru masy w mikrourządzeniach.

1. Główne cechy i funkcje

1) Główne cechy zminiaturyzowania

• Niezwykle mała objętość i lekkość : Standardowy zakres wymiarów to od 5 mm × 5 mm × 2 mm do 30 mm × 20 mm × 10 mm. Niektóre niestandardowe modele mogą mieć rozmiar zmniejszony do skali milimetrowej, z wagą nawet 0,1–5 g. Można je łatwo umieszczać w wąskich przestrzeniach, takich jak smartwatche czy mikropompy, bez wpływu na ogólny projekt konstrukcyjny urządzenia.
• Kompaktowa konstrukcja : Większość wykorzystuje opakowanie całkowicie zintegrowane, łącząc komponenty czułe i obwody kondycjonowania sygnału w mikroskopijnej obudowie. Niektóre modele obsługują lekkie formy montażu, takie jak powierzchniowy lub z wyprowadzeniami, kompatybilne z bezpośrednim lutowaniem do płytek PCB lub zamocowaniem typu snap-fit.

2) Zalety wydajności ważenia

• Szeroki zakres dokładnych pomiarów : Zakres od 0,1 g do 50 kg, z dokładnością podstawową pomiaru ±0,01%PW–±0,1%PW oraz rozdzielczością dochodzącą do 0,001 g. Spełniają wymagania związane z ważeniem próbek na poziomie mikrogramów w laboratoriach oraz monitorowaniem masy na poziomie gramów w urządzeniach elektronicznych użytkowych.
• Szybka odpowiedź dynamiczna : czas reakcji ≤ 10 ms, umożliwiający realne przechwytywanie natychmiastowych zmian masy (np. szybkie ważenie lekkich na automatycznych liniach sortowania lub monitorowanie prędkości kroplówki masy w infuzjach medycznych), unikając błędów pomiarowych spowodowanych
• Stabilna zdolność przeciwdziałania zakłóceniom : wyposażony w wbudowane moduły kompensacji temperatury (włączone w środowiskach o temperaturze -10°C60°C) w celu zrekompensowania wahania temperatury; wykorzystuje wyjście sygnału różnicowego lub osłonę elektromagnetyczną do przeciwdziałania zakłóceniom elektromagnetycz

3) Funkcje integracji i adaptacji

• Kompatybilność wyjściowa wielosygnału : Wspiera sygnały analogowe (0-5V, 4-20mA) i sygnały cyfrowe (I2C, SPI, UART), bezpośrednio podłączalne do mikrokontrolerów (MCU), mikrokomputerów z jednym układem lub małych sterowników sterowania sterowaniem bez dodatkowych modułów wz
• Kompatybilność materiału i środka : Wrażliwe komponenty są zazwyczaj wykonywane ze stali nierdzewnej 316L, stopu tytanu lub tworzyw inżynieryjnych, z odpornymi na korozję osłonami zewnętrznymi. Dostosowują się do różnych mediów wagowych (np. płynów medycznych, składników żywności, komponentów elektronicznych), aby uniknąć zanieczyszczenia lub uszkodzeń spowodowanych korozją.
• Niskie zużycie energii : Moc statyczna ≤10mA, w trybie uśpienia aż do 10μA, odpowiednia dla urządzeń przenośnych zasilanych z baterii (np. wagi ręczne, inteligentne urządzenia noszone), co wydłuża czas pracy baterii.

2. Kluczowe problemy branżowe, które zostały rozwiązane

W przypadku ważenia o małej wadze i miniaturyzacji tradycyjne czujniki wagowe (np. czujniki do wag platformowych, przemysłowe moduły wagowe) charakteryzują się „zbyt dużymi wymiarami, wysokim zużyciem energii, niewystarczającą dokładnością i trudnościami integracji”. Mikroczyjniki wagowe rozwiązują specjalnie następujące podstawowe problemy:

• Bariery integracji w mikrourządzeniach : Rozwiązuje problem zbyt dużych tradycyjnych czujników, które uniemożliwiają ich wbudowanie w małe urządzenia (np. monitorowanie masy w inteligentnych opaskach lub kontrolę masy cieczy w mikropompach medycznych), umożliwiając spełnienie podwójnego wymogu „funkcji ważenia + miniaturyzacji”.
• Wysokodokładne pomiarowe obciążenia małe : Naprawia niską dokładność tradycyjnych czujników podczas ważenia na poziomie gramów/miligramów (np. ważyenie mikroprób w laboratoriach lub wykrywanie masy pinezek w elementach elektronicznych), dostarczając wiarygodnych danych dla precyzyjnej produkcji i badań.
• Zużycie mocy w urządzeniach przenośnych : Redukuje krótki czas pracy na baterię spowodowany dużym zużyciem energii przez tradycyjne czujniki (np. przenośne wagi kurierskie lub urządzenia do zbierania próbek w terenie), przy czym niskie zużycie energii wydłuża czas użytkowania.
• Ograniczenia związane ze złożonością montażu i dostępnością przestrzeni : Spełnia potrzeby ważenia w wąskich lub specjalnie zaprojektowanych przestrzeniach (np. ważyenie wewnętrznych komponentów w urządzeniach zautomatyzowanych lub monitorowanie masy cieczy w rurociągach) poprzez montaż powierzchniowy lub wbudowanie.
• Kompatybilność sygnałów w wielu scenariuszach : Rozwiązuje problem niezgodności sygnałów tradycyjnych czujników z mikrosterownikami. Modele sygnałów cyfrowych łączą się bezpośrednio z mikrokomputerami lub jednostkami MCU, upraszczając projektowanie obwodów w małych urządzeniach i redukując koszty badań i rozwoju.

3. Korzyści dla użytkownika

• Wysoka integracja i wygoda : Standardowe układy pinów i rozmiary obudów pozwalają na bezpośrednie lutowanie do płytki PCB lub szybkie zamocowanie typu snap-fit, bez konieczności stosowania skomplikowanych konstrukcji mechanicznych. Czas integracji można skrócić do mniej niż 30 minut, znacznie zwiększając wydajność produkcji urządzeń.
• Proste debugowanie i obsługa : Modele sygnału cyfrowego umożliwiają jednoklikowe kalibrowanie do zera i zakresu za pomocą poleceń; modele sygnału analogowego charakteryzują się doskonałą liniowością i wymagają jedynie podstawowej diagnostyki obwodu, aby działać. To obniża próg techniczny dla personelu zajmującego się badaniami i rozwojem.
• Silna stabilność użytkowa : Kompenzacja temperaturowa oraz projekt zapewniający odporność na zakłócenia ograniczają dryft danych do ≤±0,05%PW/rok. W przypadku urządzeń przenośnych lub wbudowanych nie jest wymagana częsta kalibracja, co zmniejsza obciążenie pracami serwisowymi po wdrożeniu.
• Elastyczny i różnorodny wybór modeli : Dostępna jest szeroka gama modeli o różnych zakresach, typach sygnałów i sposobach montażu, umożliwiająca bezpośredni wybór na podstawie rozmiaru urządzenia, napięcia zasilania i wymagań dotyczących dokładności. Niektórzy producenci oferują niestandardowe wersje w małych partiach, aby spełnić indywidualne potrzeby.
• Uzasadniona kontrola kosztów : Koszt zakupu hurtowego na jednostkę wynosi od kilkudziesięciu do kilkuset yuanów, co obniża koszty o ponad 50% w porównaniu z niestandardowymi rozwiązaniami mikroczynek. Niskie zużycie energii redukuje również ogólne koszty energetyczne urządzenia.

4. Typowe scenariusze zastosowania

1) Dziedzina medyczna i opieki zdrowotnej

• Urządzenia do monitorowania infuzji : Wbudowane w pompy infuzyjne w celu monitorowania rzeczywistych zmian masy cieczy, obliczania prędkości infuzji oraz aktywowania alarmów, gdy ciecz jest prawie wyczerpana (np. precyzyjna kontrola infuzji w warunkach oddziałów intensywnej terapii).
• Wyposażenie do rehabilitacji i opieki : Stosowane w inteligentnych wadze rehabilitacyjnych lub modułach czujników masy w protezach (np. monitorowanie zmian masy podczas rehabilitacji osób starszych lub sprzężenie zwrotne dotyczące siły działającej na protezę), co zwiększa bezpieczeństwo rehabilitacji.
• Laboratoryjne urządzenia medyczne : Mierzy masę odczynników lub próbek w mikropipetach lub analizatorach biochemicznych (np. ważenie mikropróbek odczynników do testów na obecność COVID-19), zapewniając dokładność.

2) Elektronika użytkowa i inteligentne urządzenia noszone

• Inteligentne urządzenia noszone : Integrowane z inteligentnymi bransoletkami lub zegarkami w celu pośredniego obliczania masy ciała/tłuszczu lub monitorowania siły podczas ćwiczeń (np. analiza obciążenia stóp podczas biegania).
• Urządzenia inteligentnego domu : Używane w inteligentnych wagach kuchennych lub maszynach do kawy do ważenia składników (np. dokładne dawkowanie proszku kawy w celu kontrolowania stężenia naparu) lub w inteligentnych koszach na śmieci do monitorowania stopnia ich napełnienia (poprzez wykrywanie pojemności na podstawie masy).
• Przenośne narzędzia do ważenia : Takie jak mini-wagi podróżne lub wagi do bagażu, zaprojektowane pod kątem przenośności i pomiaru masy w czasie rzeczywistym, o małych gabarytach i niskim zużyciu energii.

3) Automatyzacja przemysłowa i mikrowytwarzanie

• Produkcja komponentów elektronicznych : Monitoruje masy układów scalonych, rezystorów i innych komponentów na liniach montażu SMT w celu wykrywania wadliwych produktów; mierzy masę kleju w obudowach półprzewodników, aby zapewnić jakość.
• Małe urządzenia automatyzacji : Wyposaża końcówki robotów mikromontażowych w możliwość pomiaru masy chwyconych elementów i weryfikacji poprawnego podchwycenia (np. wykrywanie masy podczas montażu modułu kamery telefonu komórkowego).
• Urządzenia sterujące przepływem cieczy : Wbudowane w pompy mikrodozujące lub wtryskiwacze paliwa do monitorowania dostawy cieczy poprzez wagę (np. mikroważywanie paliwa w systemach wtrysku paliwa w celu zapewnienia efektywności spalania).

4) Dziedzina badań naukowych i testowania

• Badania naukowe w dziedzinie materiałów : Mierzy masy próbek mikromateriałów (np. materiałów nanometrycznych, cienkich warstw) lub zmiany masy podczas rozciągania/ściskania materiału, aby dostarczyć dane do analizy wydajności.
• Sprzęt do monitoringu środowiska : Mierzy masy zebranych próbek w mikroskopijnych monitorach jakości wody lub urządzeniach do pobierania próbek powietrza w celu obliczenia stężeń zanieczyszczeń (np. analiza masy cząstek atmosferycznych po pobraniu próbek).

5) Obszar logistyki i handlu detalicznego

• Systemy mikrosortujące : Waży małe paczki na końcu automatycznych linii sortujących przesyłki w celu klasyfikacji według wagi; lub identyfikuje produkty za pomocą wagi (w połączeniu z bazami danych wagowymi) na stanowiskach samoobsługowych w sklepach bezobsługowych.
• Sprzęt ważący do sprzedaży detalicznej takie jak wagi jubilerskie lub wagi do metali szlachetnych, używane do dokładnego ważenia złota, diamentów i innych wartościowych przedmiotów. Ich kompaktowy rozmiar pozwala na umieszczenie ich na ladach, nie zajmując przy tym zbyt dużo miejsca.

Podsumowanie

Czujniki mikroważenia, których kluczową przewagą jest „mała objętość, wysoka dokładność i niskie zużycie energii”, przełamują ograniczenia przestrzenne i zakresowe tradycyjnych urządzeń ważących, idealnie odpowiadając na potrzeby ważenia lekkich przedmiotów w dziedzinach medycznych, elektroniki użytkowej oraz mikrowytwarzania. Łatwa integracja, stabilna wydajność oraz racjonalna kontrola kosztów nie tylko napędzają ulepszenia funkcjonalne w mikrourządzeniach, ale również zapewniają wiarygodne wsparcie dla branż dążących do „precyzji, miniaturyzacji i inteligencji” w procesach ważenia. Stanowią nieodłączny element współczesnej technologii sensorycznej.