Czujnik mikro aluminiowy CZL616C

Wprowadzenie do produktu

Czujniki ważenia mikroskalowe to kompaktowe urządzenia do pomiaru masy opracowane na podstawie efektu odkształcenia. Ich mechanizm działania polega na przekształcaniu sygnałów masy w mierzalne sygnały elektryczne za pomocą mikrostruktur czułych (np. elastomery z tensometrami). Zazwyczaj mają objętość od kilku do kilkudziesięciu centymetrów sześciennych i działają w zakresie od gramów do kilogramów, łącząc jednocześnie zalety małych rozmiarów i wysokiej dokładności. Jako niezbędne komponenty dla zastosowań ważenia lekkich urządzeń oraz w ograniczonej przestrzeni są powszechnie stosowane w sprzęcie medycznym, elektronice użytkowej, inteligentnych urządzeniach i badaniach naukowych, stanowiąc kluczowy fundament dla czujników wagowych w urządzeniach mikroskalowych.

1. Główne cechy i funkcje

1) Główną cechą miniaturowości

• Ultra-kompaktowe i lekkie: Standardowe rozmiary wahają się od 5 mm × 5 mm × 2 mm do 30 mm × 20 mm × 10 mm, a niektóre modele na zamówienie osiągają wymiary na poziomie milimetra i ważą zaledwie od 0,1 g do 5 g. Dzięki temu można je łatwo integrować w ciasnych przestrzeniach, takich jak smartwatche czy obudowy mikropomp, bez kompromitowania integralności konstrukcji urządzenia.

• Kompaktowa konstrukcja: Większość modeli posiada zintegrowane opakowanie, łącząc czułe komponenty i obwody kondycjonowania sygnału w mikroskopijnej obudowie. Niektóre wersje obsługują cienkie opcje montażu, takie jak technologia SMT (surface-mount technology) lub połączenia drutowe, co umożliwia bezpośrednie lutowanie do płytek PCB lub montaż typu snap-fit.

2) Zalety wydajności wagowej

• Precyzyjny pomiar o szerokim zakresie: System obejmuje zakres od 0,1 g do 50 kg, z dokładnością podstawową pomiaru ±0,01% PS do ±0,1% PS oraz rozdzielczością do 0,001 g. Spełnia on zarówno wymagania laboratoryjne dotyczące ważenia próbek na poziomie mikrogramów, jak i potrzeby urządzeń elektronicznych użytkowych związane z monitorowaniem masy w gramach.

• Szybka odpowiedź dynamiczna: Dzięki czasowi reakcji ≤10 ms przechwytuje chwilowe zmiany masy w czasie rzeczywistym, na przykład ważenia lekkich ładunków o dużej prędkości na liniach sortujących lub monitorowanie szybkości kroplenia w przypadku infuzji medycznych, zapobiegając w ten sposób odchyleniom pomiarowym spowodowanym opóźnieniami sygnału.

• Stabilna odporność na zakłócenia: Wbudowany moduł kompensacji temperatury (działający w zakresie od -10℃ do 60℃) niweluje wahania temperatury otoczenia. Dzięki wyjściu sygnału różnicowego lub ekranowaniu elektromagnetycznemu skutecznie przeciwstawia się interferencjom wewnętrznym obwodów, zapewniając stabilność danych.

3) Funkcje integracji i kompatybilności

• Kompatybilność wielu wyjść: Obsługuje sygnały analogowe (0-5 V, 4-20 mA) oraz sygnały cyfrowe (I2C, SPI, UART), umożliwiając bezpośrednią komunikację z mikrokontrolerami, jednoukładowymi układami sterującymi oraz kompaktowymi sterownikami PLC bez konieczności stosowania dodatkowych modułów wzmacniania sygnału.

• Zgodność materiałów i ośrodków: Komponenty czujnika są wykonane głównie ze stali nierdzewnej 316L, stopu tytanu lub tworzyw sztucznych inżynieryjnych, z obudowami odpornymi na korozję. Komponenty te są kompatybilne z różnymi ośrodkami ważonymi, w tym cieczami medycznymi, składnikami żywności oraz komponentami elektronicznymi, skutecznie zapobiegając zanieczyszczeniu lub uszkodzeniom korozji.

• Niska konsumpcja energii: Zużycie prądu w trybie statycznym ≤10 mA, obniżające się do 10 μA w trybie uśpienia, idealne dla urządzeń przenośnych zasilanych bateriami (np. wagi ręczne, inteligentne urządzenia noszone), przedłużające żywotność baterii.

2. Kluczowe problemy branżowe wymagające rozwiązania

W przypadku niskich obciążeń i zastosowań miniaturyzowanych, tradycyjne czujniki wagowe (np. czujniki do wag platformowych i przemysłowych modułów ważących) napotykają problemy takie jak nadmierny rozmiar, wysokie zużycie energii, niewystarczająca dokładność oraz trudności integracji. Mikroczyjniki wagowe rozwiązują właśnie te kluczowe problemy:

• Wyzwania związane z integracją mikrourządzeń: rozwiązanie problemu niemożności wbudowania tradycyjnych czujników w kompaktowe urządzenia, takie jak funkcja monitorowania masy ciała w inteligentnych opaskach czy kontrola dawkowania cieczy w miniaturowych pompach medycznych, poprzez osiągnięcie zarówno funkcji ważenia, jak i miniaturyzacji dzięki kompaktowej konstrukcji.

• Problem pomiaru przy małym obciążeniu i wysokiej dokładności: rozwiązanie problemu niewystarczającej dokładności tradycyjnych czujników podczas ważenia w skali gramów i miligramów, na przykład ważenia mikroprób w laboratorium czy wykrywania masy nóżek elementów elektronicznych, aby zapewnić wiarygodne dane dla precyzyjnej produkcji i badań naukowych.

• Wyzwania dotyczące efektywności energetycznej urządzeń przenośnych: rozwiązanie problemu krótkiego czasu pracy baterii spowodowanego dużym zużyciem energii przez tradycyjne czujniki, jak np. w przenośnych wadze paczek czy sprzęcie do ważenia próbek w terenie, które cechują się niskim poborem mocy, przedłużającym czas ich użytkowania w jednym cyklu.

• Złożone ograniczenia przestrzeni instalacyjnej: Spełnia wymagania dotyczące ważenia w ograniczonych lub konstrukcyjnie nietypowych środowiskach, takich jak ważyenie komponentów wewnętrznych w urządzeniach automatycznych czy monitorowanie masy płynów w rurociągach, wykorzystując rozwiązania montażu powierzchniowego lub wbudowanego w celu pokonania ograniczeń przestrzennych.

• Kompatybilność sygnałów w wielu scenariuszach: Rozwiązuje problem niezgodności sygnałów tradycyjnych czujników z jednostkami mikrokontrolerowymi. Model z cyfrowym wyjściem sygnału może bezpośrednio współpracować z mikrokontrolerami (MCU), co upraszcza projektowanie obwodów w kompaktowych urządzeniach i zmniejsza koszty badań i rozwoju.

3. Główne zalety dla użytkownika

• Wysoka wygoda integracji: Standardowa konfiguracja pinów i wymiary obudowy umożliwiają bezpośredni montaż lutowny na płytce drukowanej lub szybkie zamocowanie bez użycia złożonych struktur mechanicznych, skracając czas integracji do poniżej 30 minut i znacząco zwiększając efektywność produkcji urządzeń.

• Proces debugowania jest prosty: modele sygnału cyfrowego pozwalają na jednoklikowe kalibrowanie punktu zerowego i zakresu za pomocą poleceń, podczas gdy modele sygnału analogowego charakteryzują się doskonałą liniowością. Po przeprowadzeniu podstawowego debugowania obwodu mogą być natychmiast wdrożone, co znacząco obniża barierę techniczną dla zespołów badawczo-rozwojowych.

• Wysoka niezawodność działania: kompensacja temperatury oraz projekt zapewniający odporność na zakłócenia gwarantują dryft danych ≤±0,05%PS/rok, eliminując konieczność częstej kalibracji w aplikacjach przenośnych lub wbudowanych i znacząco zmniejszając wymagania serwisowe.

• Elastyczny wybór: szeroki asortyment modeli o różnych zakresach pomiarowych, typach sygnałów i sposobach montażu. Można wybrać bezpośrednio według wymiarów urządzenia, napięcia zasilania i wymagań dokładności. Niektórzy producenci oferują również możliwość małoseryjnej personalizacji, aby spełnić indywidualne potrzeby.

• Kontrola kosztów jest rozsądna: koszt jednostkowy można kontrolować na poziomie kilkudziesięciu do kilkuset yuanów przy zakupach hurtowych, co jest o ponad 50% niższe niż niestandardowe rozwiązanie mikrosensoryczne. Tymczasem niskie zużycie energii zmniejsza ogólny koszt zużycia energii przez urządzenie.

4. Typowe zastosowania

1) Opieka zdrowotna

• Urządzenia do monitorowania iniekcji: Integrowane z pompami infuzyjnymi, monitorują rzeczywiste zmiany masy roztworu, obliczają szybkość infuzji i uruchamiają alarm, gdy roztwór jest prawie wyczerpany, aby zapobiec pustym butelkom, jak widać w precyzyjnej kontroli infuzji w jednostkach intensywnej terapii.

• Wyposażenie do rehabilitacji i opieki: w tym inteligentne wagi rehabilitacyjne i czujniki masy protez, które monitorują wahania masy podczas treningów rehabilitacyjnych osób starszych lub zapewniają sprzężenie zwrotne siły dla protez, zwiększając w ten sposób bezpieczeństwo rehabilitacji.

• Sprzęt laboratoryjny: Używanie pipet i analizatorów biochemicznych do mierzenia wag odczynników lub próbek, zapewniających precyzyjne dawkowanie próbek, takich jak ważenie mikroprób w zestawach do testów na COVID-19.

2) Elektronika użytkowa i inteligentne urządzenia noszone

• Inteligentne urządzenia noszone: Integrowane w mierniki aktywności i zegarki inteligentne, te urządzenia umożliwiają pośrednie pomiar masy ciała i zawartości tłuszczu w organizmie, a także monitorowanie siły w czasie rzeczywistym podczas ćwiczeń — na przykład analizę obciążenia stopy podczas biegania.

• Urządzenia inteligentnego domu: Stosowane do ważenia składników w inteligentnych wadze kuchennej i maszynach do kawy, na przykład dokładne dawkowanie proszku kawowego w celu kontrolowania stężenia parzonej kawy; lub monitorowanie przepełnienia w inteligentnych koszach na śmieci (określanie pojemności odpadów na podstawie masy).

• Przenośne urządzenia ważące, takie jak mini wagi paczkowe i wagi do bagażu, charakteryzują się kompaktową konstrukcją i niskim zużyciem energii, umożliwiając użytkownikom wygodne przenoszenie i pomiar masy przedmiotów w czasie rzeczywistym.

3) Automatyzacja przemysłowa i mikrowytwarzanie

• Produkcja komponentów elektronicznych: W liniach montażu SMT (Surface Mount Technology) monitorowanie masy elementów, takich jak układy i rezystory, w celu wykrywania wadliwych produktów; lub w pakowaniu półprzewodników pomiar masy maszyny zalanej do zapewnienia jakości pakowania.

• Wyposażenie mikro-automatyzacji: Efektor końcowy dla robotów montujących mikroelementy, który rozpoznaje masę komponentów, aby określić poprawność chwytania, np. detekcja wagowa modułów aparatów w smartfonach.

• Urządzenia sterujące przepływem cieczy: wbudowane w mikrodawkownice i wtryskiwacze paliwa, monitorują dopływ cieczy na podstawie masy, np. precyzyjne ważenie paliwa w systemach wtrysku, aby zapewnić skuteczność spalania.

4) Dziedziny badań i testowania

• Badania naukowe nad materiałami: Pomiar masy niewielkich próbek materiałów (np. nanomateriałów, cienkich warstw) lub zmian masy podczas procesów rozciągania czy ściskania w celu dostarczenia danych do analizy właściwości.

• Sprzęt do monitoringu środowiska: W mikroanalizatorach jakości wody oraz urządzeniach do pobierania próbek powietrza, wagę zebranych próbek mierzy się w celu obliczenia stężenia zanieczyszczeń, na przykład analiza masy zawiesiny atmosferycznej po pobraniu próbki.

5) Sektor logistyczny i handel detaliczny

• System mikrosortowania: Na końcu automatycznej linii sortującej przesyłki, waży małe paczki, aby je sklasyfikować według masy; lub na kasach samoobsługowych w supermarketach bezobsługowych identyfikuje produkty poprzez ważenie (z wykorzystaniem bazy danych wag).

• Sprzęt do ważenia w handlu detalicznym, taki jak wagi jubilerskie i wagi do metali szlachetnych, zaprojektowany jest do dokładnego pomiaru wartościowych przedmiotów, takich jak złoto czy diamenty. Małe rozmiary pozwalają na łatwe umieszczenie na ladzie bez zajmowania dużej przestrzeni.

Podsumowanie

Czujniki mikroważenia, dzięki swoim kluczowym zaletom takim jak „kompaktowa wielkość, wysoka precyzja i niskie zużycie energii”, pokonały ograniczenia przestrzenne i pomiarowe tradycyjnych urządzeń ważących. Dokładnie spełniają wymagania związane z ważeniem lekkich obciążeń w dziedzinach takich jak medycyna, elektronika użytkowa czy mikrowytwarzanie. Łatwa integracja, stabilna wydajność oraz projekt o niskich kosztach nie tylko napędzają ulepszenia funkcjonalne w mikrourządzeniach, ale również zapewniają wiarygodne wsparcie dla osiągnięcia „precyzji, miniaturyzacji i inteligencji” w procesach ważenia we wszystkich branżach. W rezultacie stały się nieodłącznym elementem współczesnej technologii sensorycznej.

Wyświetlacz szczegółów

Parametry