Алюминиевый микро-датчик CZL611N

Введение в продукт

Микро датчиков веса представляют собой миниатюрные компоненты для измерения веса, разработанные на основе эффекта деформации. Их основа преобразует сигналы веса в измеряемые электрические сигналы посредством микрочувствительных структур (например, тензометрических упругих элементов). Их объем, как правило, находится в пределах от нескольких до десятков кубических сантиметров, а диапазон измерений охватывает значения от граммов до килограммов, что обеспечивает двойное преимущество «малого размера» и «высокой точности». Будучи основным компонентом для взвешивания в условиях малой нагрузки и ограниченного пространства, они широко используются в таких областях, как медицинское оборудование, потребительская электроника, интеллектуальные устройства и научно-исследовательские испытания, и являются ключевой основой для реализации весового зондирования в микроприборах.

1. Основные характеристики и функции

1) Миниатюризация — основная характеристика

• Сверхмалый объем и малый вес: Обычный размер варьируется от 5 мм × 5 мм × 2 мм до 30 мм × 20 мм × 10 мм, а некоторые индивидуальные модели могут быть уменьшены до миллиметрового уровня с весом всего 0,1 г ~ 5 г, что позволяет легко встраивать их в ограниченные пространства, такие как умные часы и микронасосы, не влияя на общий конструктивный дизайн устройства.

• Компактная конструкция: Большинство моделей используют интегрированную упаковку, объединяя чувствительные элементы и цепи обработки сигналов в микрокорпусе. Некоторые модели поддерживают облегчённые типы монтажа, такие как поверхностный монтаж и выводной тип, подходящие для прямого пайки или фиксации методом защёлкивания на печатных платах.

2) Преимущества взвешивания

• Точное измерение в широком диапазоне: Диапазон измерений охватывает 0,1 г ~ 50 кг, с основной точностью измерения ±0,01%НВ ~ ±0,1%НВ и разрешением до 0,001 г, что позволяет удовлетворять как требования взвешивания образцов на уровне микрограммов в лабораториях, так и контроль веса на уровне граммов в потребительской электронике.

• Быстрый динамический отклик: Время отклика ≤10 мс, что позволяет в реальном времени фиксировать мгновенные изменения веса, например, высокоскоростное взвешивание малых грузов на автоматизированных сортировочных линиях и контроль веса капельной подачи при медицинской инфузии, избегая погрешностей измерения, вызванных задержкой сигнала.

• Стойкая устойчивость к помехам: Встроенный модуль компенсации температуры (адаптирован к рабочей среде от -10 °C до 60 °C) для нивелирования влияния колебаний температуры окружающей среды; использование дифференциального выходного сигнала или конструкции с электромагнитным экранированием для защиты от электромагнитных помех внутренних цепей устройства, обеспечивая стабильность данных.

3) Функции интеграции и адаптации

• Адаптация многоканального сигнального выхода: Поддерживает аналоговые сигналы (0-5 В, 4-20 мА) и цифровые сигналы (I2C, SPI, UART), может напрямую подключаться к микроконтроллерным блокам, таким как MCU, однокристальные микрокомпьютеры и малые ПЛК без необходимости использования дополнительных модулей усиления сигнала.

• Совместимость материалов и рабочих сред: Чувствительные элементы в основном изготавливаются из нержавеющей стали марки 316L, титанового сплава или инженерных пластиков, а корпус проходит антикоррозийную обработку, что делает датчик пригодным для различных сред взвешивания, таких как медицинские биологические жидкости, пищевое сырьё и электронные компоненты, предотвращая загрязнение или коррозионное повреждение.

• Характеристики низкого энергопотребления: Потребляемый ток в режиме ожидания ≤10 мА и может быть сведен до 10 мкА в спящем режиме, что делает устройство подходящим для портативных приборов с питанием от батарей (например, ручных весов и смарт-носимых устройств), продлевая срок службы батареи.

2. Решение ключевых отраслевых проблем

В сценариях взвешивания с малой нагрузкой и миниатюризации традиционные тензодатчики (например, датчики платформенных весов и промышленные модули взвешивания) имеют такие проблемы, как «чрезмерные габариты, высокое энергопотребление, недостаточная точность и сложность интеграции». Микротензодатчики специально решают следующие ключевые проблемы:

• Препятствия интеграции в микроприборы: Решение проблемы, связанной с невозможностью встраивания традиционных датчиков в небольшие устройства, например, функция контроля массы тела в умных браслетах и контроль веса жидких лекарств в микро медицинских насосах, что позволяет достичь двойных требований «функции взвешивания + миниатюризации» за счёт компактного дизайна.

• Сложности при высокоточных измерениях малых нагрузок: Решение проблемы недостаточной точности традиционных датчиков при взвешивании на уровне граммов и миллиграммов, например, взвешивание микроскопических образцов в лабораториях и определение массы выводов электронных компонентов, что обеспечивает надёжные данные для точного производства и научных исследований.

• Проблемы энергопотребления в портативных устройствах: Решение проблемы короткого времени автономной работы, вызванной высоким энергопотреблением традиционных датчиков, например, в переносных почтовых весах и устройствах для взвешивания образцов на открытом воздухе, благодаря низкому энергопотреблению увеличивается время работы от одного заряда.

• Ограничения в сложных условиях монтажа: Решение задач взвешивания в узких и специальных конструкциях, например, взвешивание внутренних компонентов в автоматизированном оборудовании и контроль веса жидкости в трубопроводах, преодоление ограничений по пространству за счёт поверхностного монтажа и встраиваемой установки.

• Проблемы совместимости сигналов в различных сценариях: Решение проблемы несоответствия сигналов традиционных датчиков микроконтроллерам. Модели с цифровым выходом сигнала могут напрямую подключаться к однокристальным микроконтроллерам и MCU, что снижает сложность схемотехнического проектирования малогабаритных устройств и уменьшает затраты на НИОКР.

3. Особенности пользовательского опыта

• Высокая удобоинтегрируемость: Стандартизированная разводка штырьков. Благодаря размеру корпуса поддерживается прямое припаивание или фиксация на печатной плате без сложных механических конструкций. Время интеграции может быть сокращено до менее чем 30 минут, что значительно повышает эффективность производства оборудования.

• Простая операция отладки: Цифровая сигнальная модель поддерживает калибровку нуля и диапазона одним щелчком с помощью инструкций, а аналоговая сигнальная модель отличается высокой линейностью, что позволяет ввести её в эксплуатацию после простой отладки схемы, снижая технический порог для сотрудников НИОКР.

• Высокая стабильность в работе: Компенсация температуры и защита от помех обеспечивают дрейф данных ≤ ±0,05 % НВ/год, что исключает необходимость частой калибровки в портативных и встраиваемых решениях и снижает объем работ по последующему обслуживанию.

• Гибкий и разнообразный выбор: Представлен широкий выбор моделей с различными диапазонами, типами сигналов и способами монтажа, которые можно выбирать напрямую в зависимости от размеров оборудования, напряжения питания и требований к точности. Некоторые производители поддерживают изготовление небольших партий по индивидуальному заказу для удовлетворения персонализированных потребностей.

• Разумный контроль затрат: При покупке оптом стоимость одной единицы может быть снижена до нескольких десятков или сотен юаней, что более чем на 50% ниже стоимости индивидуальных микрорешений для датчиков. В то же время низкое энергопотребление снижает общие затраты на энергопотребление оборудования.

4. Типичные сценарии использования:

1) Медицинская и оздоровительная сфера

• Оборудование для мониторинга инфузий: встроено в инфузионный насос, обеспечивает непрерывный контроль изменений массы лекарственного раствора, расчёт скорости введения и подачу сигнала тревоги при почти полном израсходовании раствора, предотвращая риск пустого флакона, например, точный контроль инфузий в

• Оборудование для реабилитации и ухода: используется в интеллектуальных реабилитационных весах, модулях датчиков веса протезов, например, для контроля изменений массы тела во время реабилитационных тренировок пожилых людей или обратной связи по весу протеза с целью повышения безопасности реабилитации.

• Лабораторное медицинское оборудование: используется в микропипетках и биохимических анализаторах для измерения веса реагентов или образцов, чтобы обеспечить точность добавления образцов, например микродозирование и взвешивание реагентов для выявления COVID-19.

2) Потребительская электроника и умные устройства

Умные носимые устройства: интегрируются в умные браслеты и умные часы для косвенного измерения веса и процента жира в теле, а также для контроля нагрузки во время физических упражнений, например, анализа веса при ударе стопы о поверхность во время бега.

Умные устройства для дома: используются для взвешивания сырья в умных кухонных весах и кофемашинах, например точное взвешивание кофейного порошка для контроля концентрации заваривания; либо мониторинг переполнения умных мусорных корзин (оценка объема отходов по весу).

Портативные весы: например мини-весы для посылок и устройства для взвешивания багажа, отличающиеся компактными размерами и низким энергопотреблением, удобны для пользователей при переноске и позволяют оперативно измерять вес предметов.

3) Промышленная автоматизация и микропроизводство.

Производство электронных компонентов: на линии производства чипов SMT контролировать вес таких компонентов, как чипы и резисторы, чтобы отсеивать некачественные продукты; или в процессе упаковки полупроводников измерять вес компаунда для обеспечения качества упаковки.

Микроавтоматическое оборудование: используется в качестве конечного эффектора микросборочных роботов, определяет вес захватываемых деталей и оценивает успешность захвата, например, контроль веса при сборке модулей камер мобильных телефонов.

Оборудование управления потоками: встраивается в микродозирующие насосы и топливные форсунки, отслеживает объем подачи жидкости по весу, например, микродозирование топлива в системах впрыска для обеспечения эффективности сгорания.

4) Область исследований и испытаний

• Исследования в области материаловедения: измерение массы небольших образцов материалов (таких как наноматериалы, тонкопленочные материалы) или изменение массы материалов в процессах растяжения и сжатия, предоставление данных для анализа характеристик.

• Оборудование для экологического мониторинга: измерение массы собранных образцов в миниатюрных приборах контроля качества воды и устройствах отбора воздуха, расчет концентрации загрязняющих веществ, например, анализ массы после отбора атмосферных частиц.

5) Сфера логистики и розничной торговли

• Микросистема сортировки: на конечном участке автоматизированной линии сортировки посылок измерять массу небольших упаковок и осуществлять классификацию по весу; либо на кассе самообслуживания в магазинах без персонала идентифицировать товары путем взвешивания (с использованием базы данных весов).

• Розничное взвешивающее оборудование: например, ювелирные весы, весы для драгоценных металлов, используемые для точного взвешивания ценных предметов, таких как золото и алмазы; компактные по размеру и могут размещаться на прилавке, не занимая много места.

РЕЗЮМЕ

Микровесовой датчик обладает ключевыми преимуществами «малый размер, высокая точность и низкое энергопотребление», преодолевая ограничения традиционного взвешивающего оборудования по пространству и диапазону измерений, и точно соответствует потребностям взвешивания лёгких нагрузок в медицинской сфере, потребительской электронике, микро-производстве и других областях. Удобный способ интеграции, стабильная производительность и разумный контроль затрат способствуют функциональному совершенствованию микроприборов, а также обеспечивают надежную поддержку для различных отраслей в достижении целей «точности, миниатюризации и интеллектуальности» взвешивания, становясь неотъемлемой важной частью современных сенсорных технологий.

Детальное отображение

Параметры