Czujnik mikro stalowy CZL913EC

Wprowadzenie do produktu

Mikro komórkach wagowych to mikrominiaturyzowane komponenty do pomiaru masy opracowane na podstawie efektu odkształcenia. Ich rdzeń przekształca sygnały masy w mierzalne sygnały elektryczne za pośrednictwem mikrostruktur czułych (np. elastomerów typu tensometrycznego). Ich objętość jest zazwyczaj ograniczona do zakresu od kilku centymetrów sześciennych do kilkudziesięciu centymetrów sześciennych, a zakres pomiarowy obejmuje wartości od gramów do kilogramów, łącząc dwie zalety: „małe rozmiary” i „wysoka precyzja”. Jako kluczowy element w sytuacjach ważenia przy niewielkim obciążeniu i w ograniczonej przestrzeni, są szeroko stosowane w takich dziedzinach jak sprzęt medyczny, elektronika użytkowa, inteligentne urządzenia oraz badania naukowe i testowanie, stanowiąc podstawę realizacji pomiaru masy w mikrourządzeniach.

1. Główne cechy i funkcje

1) Zminiaturyzowane cechy rdzenia

• Nadzwyczaj mała objętość i niewielka waga: Typowe wymiary mieszczą się w zakresie od 5 mm × 5 mm × 2 mm do 30 mm × 20 mm × 10 mm, a niektóre modele na zamówienie mogą być zmniejszone do poziomu milimetrowego przy wadze jedynie 0,1 g~5 g, co umożliwia łatwą integrację w ciasnych przestrzeniach, takich jak smartwatche czy mikropompy, bez wpływu na ogólny projekt konstrukcyjny urządzenia.

• Kompaktowa konstrukcja: Większość wykorzystuje opakowanie całkowicie zintegrowane, w którym elementy czujnikowe i obwody kondycjonowania sygnału są zawarte w mikroobudowie. Niektóre modele obsługują lekkie formy montażu, takie jak montaż powierzchniowy lub wersje z wyprowadzeniami, odpowiednie do bezpośredniego lutowania lub zamocowania typu snap-fit na płytach PCB.

2) Zalety wydajności ważenia

• Dokładny pomiar w szerokim zakresie: Zakresy pomiarowe obejmują wartości od 0,1 g do 50 kg, z dokładnością podstawowego pomiaru osiągającą ±0,01%PW~±0,1%PW oraz rozdzielczością do 0,001 g, co pozwala spełnić wymagania zarówno ważenia próbek na poziomie mikrogramów w laboratoriach, jak i monitorowania masy w skali gramów w elektronice użytkowej.

• Szybka odpowiedź dynamiczna: Czas reakcji ≤10 ms, umożliwiający rzeczywiste przechwytywanie chwilowych zmian masy, np. szybkie ważenia lekkich ładunków na liniach automatycznego sortowania oraz monitorowanie zmiany masy w trakcie wlewu kroplowego w medycynie, unikając odchyleń pomiarowych spowodowanych opóźnieniem sygnału.

• Stabilna odporność na zakłócenia: Wbudowany moduł kompensacji temperatury (przystosowany do środowiska pracy -10°C~60°C) kompensuje wpływ fluktuacji temperatury otoczenia; stosuje różnicowy sygnał wyjściowy lub konstrukcję z ekranowaniem elektromagnetycznym, aby zapobiec zakłóceniom elektromagnetycznym pochodzącym od obwodów wewnętrznych urządzenia, zapewniając stabilność danych.

3) Funkcje integracji i adaptacji

• Adaptacja wielu sygnałów wyjściowych: Obsługuje sygnały analogowe (0-5 V, 4-20 mA) i sygnały cyfrowe (I2C, SPI, UART), umożliwiające bezpośrednie podłączenie do mikrokontrolerów (MCU), mikrokomputerów jednoukładowych oraz małych sterowników PLC bez konieczności stosowania dodatkowych modułów wzmacniania sygnału.

• Kompatybilność materiałów i ośrodków: Elementy czujne wykonane głównie ze stali nierdzewnej 316L, stopu tytanu lub tworzyw sztucznych, a obudowa odporna na korozję, nadaje się do ważenia różnych mediów, takich jak ciecze ustrojowe w medycynie, surowce spożywcze czy komponenty elektroniczne, zapobiegając zanieczyszczeniom lub uszkodzeniom spowodowanym korozją.

• Niskie zużycie energii: Statyczne zużycie prądu ≤10 mA, a w trybie uśpienia może być tak niskie jak 10 μA, odpowiednie dla urządzeń przenośnych zasilanych bateriami (takich jak wagi ręczne i inteligentne urządzenia noszone), przedłuża żywotność baterii.

2. Rozwiązane kluczowe problemy branżowe

W przypadku obciążeń lekkich i scenariuszy ważenia miniaturyzowanych tradycyjne czujniki obciążenia (takie jak czujniki do wag platformowych i przemysłowe moduły ważące) mają problemy takie jak „zbyt duże wymiary, wysokie zużycie energii, niewystarczająca dokładność i trudności z integracją”. Miniaturyzowane czujniki obciążenia rozwiązują specjalnie następujące podstawowe problemy:

• Przeszkody w integracji z urządzeniami miniaturowymi: Rozwiązują problem niemożności wbudowania tradycyjnych czujników w małe urządzenia, takie jak funkcja monitorowania masy ciała w inteligentnych opaskach czy kontrola masy ciekłych leków w miniaturowych pompach medycznych, osiągając jednocześnie wymagania „funkcji ważenia + miniaturyzacji” dzięki kompaktowej konstrukcji.

• Trudności w dokładnych pomiarach przy małych obciążeniach: Rozwiązanie problemu niewystarczającej dokładności tradycyjnych czujników podczas ważenia w zakresie gramów i miligramów, takich jak ważywanie śladów próbek w laboratoriach czy wykrywanie masy pinów komponentów elektronicznych, zapewniając wiarygodne dane dla precyzyjnej produkcji i badań naukowych.

• Problemy z zużyciem energii w urządzeniach przenośnych: Rozwiązuje problem krótkiego czasu pracy baterii spowodowanego dużym zużyciem energii przez tradycyjne czujniki, takie jak przenośne wagi kurierskie czy urządzenia do ważenia próbek w terenie, przedłużając czas pracy w pojedynczym cyklu dzięki niskiemu poborowi mocy.

• Ograniczenia w złożonych przestrzeniach montażowych: Spełnienie wymagań ważenia w wąskich i specjalnie ukształtowanych przestrzeniach, takich jak ważywanie wewnętrznych komponentów urządzeń zautomatyzowanych czy monitorowanie masy cieczy w rurociągach, dzięki montażowi typu nakładka lub wbudowanemu, pokonując ograniczenia przestrzenne.

• Problemy z kompatybilnością sygnałów w różnych scenariuszach: Rozwiązuje problem niezgodności sygnałów tradycyjnych czujników z sygnałami miniaturowych jednostek sterujących. Modele z cyfrowym wyjściem sygnału mogą być bezpośrednio podłączone do mikrokontrolerów i MCU, co zmniejsza złożoność projektowania obwodów w małych urządzeniach i obniża koszty badań i rozwoju.

3. Główne zalety dla użytkownika

• Wysoka integracja i wygoda: Standardowa konfiguracja pinów i wymiary obudowy pozwalają na bezpośrednie lutowanie lub zamocowanie przez wciskanie na płytce PCB, eliminując potrzebę skomplikowanych konstrukcji mechanicznych oraz skracając czas integracji do mniej niż 30 minut, znacznie poprawiając wydajność produkcji urządzeń.

• Prosta obsługa i diagnostyka: Modele z sygnałem cyfrowym obsługują jednokomendowe kalibrowanie punktu zerowego i zakresu za pomocą poleceń, a modele z sygnałem analogowym charakteryzują się doskonałą liniowością, wymagając jedynie prostego ustawienia obwodu przed uruchomieniem, co obniża próg techniczny dla pracowników zajmujących się badaniami i rozwojem.

• Duża stabilność w użytkowaniu: Kompensacja temperatury oraz projekt zapewniający odporność na zakłócenia gwarantują dryft danych ≤±0,05% PS/rok, eliminując konieczność częstej kalibracji w zastosowaniach przenośnych i wbudowanych oraz zmniejszając obciążenie związane z konserwacją pogwarancyjną.

• Elastyczny i zróżnicowany wybór modeli: Istnieje szeroki wybór modeli o różnych zakresach, typach sygnałów i metodach instalacji, które można bezpośrednio dobrać według rozmiaru urządzenia, napięcia zasilania i wymagań dotyczących dokładności. Niektórzy producenci oferują możliwość małoseryjnej personalizacji, aby spełnić indywidualne potrzeby.

• Racjonalna kontrola kosztów: Koszt jednostkowy można utrzymać w granicach kilkudziesięciu do kilkuset juanów podczas zakupów hurtowych, co oznacza obniżkę kosztów o ponad 50% w porównaniu z niestandardowymi rozwiązaniami czujników miniatury; jednocześnie niski pobór mocy redukuje ogólne koszty zużycia energii przez urządzenie.

4. Typowe scenariusze zastosowania
1) Dziedzina medyczna i opieki zdrowotnej
• Urządzenia do monitorowania wlewu: wbudowane w pompy wlewu, monitorują rzeczywistą zmianę masy cieczy leczniczej, obliczają prędkość wlewu i uruchamiają alarm, gdy ciecz jest prawie wyczerpana, eliminując ryzyko pustych butelek, na przykład dokładna kontrola wlewu w jednostkach intensywnej terapii.
• Sprzęt rehabilitacyjny i pielęgniarski: Używany w inteligentnych wag rehabilitacyjnych i modułach percepcji masy prótezy, takich jak monitorowanie zmian masy podczas szkolenia rehabilitacyjnego dla osób starszych lub dostarczanie informacji zwrotnych o wadze na temat protezy, zwiększając bezpieczeństwo reha
• Laboratoryjne urządzenia medyczne: w mikropipetach i analizatorach biochemicznych mierzy się wagę reagentów lub próbek w celu zapewnienia dokładności dodania próbek, na przykład ważenia mikro-prób reagentów do badania COVID-19.

2) Elektronika użytkowa i inteligentne urządzenia noszone
• Inteligentne urządzenia noszone: Zintegrowane z inteligentnymi bransoletkami i inteligentnymi zegarkami umożliwiają pośrednie pomiar masy ciała i tłuszczu w ciele lub monitorowanie siły podczas ćwiczeń, na przykład analizę wagi nogi podczas biegania.
• Urządzenia do inteligentnego domu: Służą do ważenia surowców w elektronicznych wadze kuchennej i ekspresach do kawy, na przykład dokładnego dawkowania proszku kawy w celu kontrolowania stężenia naparu; lub monitorowania napełnienia inteligentnych koszy na śmieci (poprzez ocenę pojemności odpadów na podstawie masy).
• Przenośne urządzenia wagowe: Takie jak mini wagi ekspresowe i urządzenia do ważenia bagażu, o kompaktowej konstrukcji i niskim zużyciu energii, ułatwiające użytkownikom przenoszenie i pomiar masy przedmiotów w czasie rzeczywistym.

3) Automatyzacja przemysłowa i mikrowytwarzanie
• Produkcja komponentów elektronicznych: W liniach produkcyjnych SMT typu pick-and-place monitoruje się masę elementów takich jak układy scalone i rezystory, aby wyeliminować wadliwe produkty; lub w pakowaniu półprzewodników mierzy się masę kleju w obudowie, aby zapewnić jakość pakowania.
• Urządzenia mikroautomatyzacji: Używane w efektorze końcowym mikro-robotów montażowych do wykrywania masy chwyconych elementów i określania, czy chwyt przebiegł pomyślnie, np. kontrola ważenia podczas montażu modułów aparatów w telefonach komórkowych.
• Urządzenia sterowania przepływem cieczy: Osadzone w mikrodawkownikach i wtryskiwaczach paliwa, monitorują ilość dostarczonej cieczy poprzez wagę, np. ważenie mikroskopijnych ilości paliwa w systemach wtryskowych w celu zapewnienia sprawności spalania.

4) Dziedzina badań naukowych i testowania
• Badania naukowe materiałoznawcze: Mierzy masę małych próbek materiałów (np. nanomateriałów, materiałów w postaci cienkich warstw) lub zmiany masy materiałów podczas rozciągania i ściskania, dostarczając danych do analizy właściwości.
• Urządzenia do monitoringu środowiska: W mikromonitorach jakości wody oraz sprzęcie do pobierania próbek powietrza służy do pomiaru masy zebranych próbek w celu obliczenia stężenia zanieczyszczeń, na przykład analiza wagowa po pobraniu materii cząstkowej z atmosfery.

5) Obszar logistyki i handlu detalicznego
• Mikrosystem sortujący: Na końcu automatycznej linii sortującej przesyłki mierzy on masę małych paczek w celu klasyfikacji według wagi; lub na stanowisku samoobsługowego kasowania w sklepach bezobsługowych identyfikuje produkty poprzez ważenie (w połączeniu z bazą danych wag)
• Sprzęt ważący do sprzedaży detalicznej: takie jak wagi jubilerskie i wagi do metali szlachetnych, używane do dokładnego ważenia przedmiotów wartościowych, takich jak złoto i diamenty, o małych gabarytach, które można umieścić na ladzie bez zajmowania zbyt dużo miejsca.

Podsumowanie

Czujniki mikroważenia, których kluczowym atutem są „małe rozmiary, wysoka precyzja i niskie zużycie energii”, przełamały ograniczenia tradycyjnego sprzętu ważącego pod względem przestrzeni i zakresu pomiarowego, dokładniej spełniając wymagania związane z ważeniem lekkich obciążeń w dziedzinach takich jak medycyna, elektronika użytkowa i mikrowytwarzanie. Ich wygodna metoda integracji, stabilna wydajność oraz racjonalna kontrola kosztów nie tylko sprzyjają ulepszaniu funkcjonalności mikrourządzeń, lecz również zapewniają niezawodne wsparcie dla różnych branż dążących do osiągnięcia „precyzji, miniaturyzacji i inteligencji” w procesach ważenia, stając się nieodzowną i ważną gałęzią współczesnej technologii sensorycznej.

Wyświetlacz szczegółów

Parametry