Алюминиевый микро-датчик CZL672

Микровесовые датчики — это миниатюрные компоненты для измерения массы, разработанные на основе эффекта деформации. Их основной принцип работы заключается в преобразовании весовых сигналов в измеряемые электрические сигналы посредством микрочувствительных структур (например, упругих тел с тензодатчиками). Обычно их объем составляет от нескольких кубических сантиметров до десятков кубических сантиметров, диапазон измерений — от граммов до килограммов, что обеспечивает двойное преимущество «малых размеров» и «высокой точности». Являясь ключевыми компонентами для взвешивания в условиях ограниченного пространства и малого веса, они широко применяются в медицинских приборах, потребительской электронике, интеллектуальном оборудовании, научных исследованиях и испытаниях, а также в других областях, составляя важную основу для измерения массы в микроустройствах.

1. Основные характеристики и функции

1) Основная особенность — миниатюризация

• Сверхмалый объем и легкий вес : Стандартные размеры варьируются от 5 мм × 5 мм × 2 мм до 30 мм × 20 мм × 10 мм. Некоторые индивидуальные модели могут быть уменьшены до миллиметрового масштаба с массой от 0,1 г до 5 г. Их можно легко встроить в узкие пространства, такие как смарт-часы или микронасосы, не влияя на общую конструкцию устройства.
• Компактная конструкция : Большинство моделей имеют интегрированную упаковку, объединяющую чувствительные компоненты и цепи обработки сигналов в микрокорпусе. Некоторые модели поддерживают легкие формы установки, такие как поверхностный монтаж или выводные типы, совместимые с прямым припоем к печатной плате или фиксацией защёлкой.

2) Преимущества взвешивания

• Широкий диапазон точных измерений : От 0,1 г до 50 кг, с основной точностью измерения ±0,01 %FS – ±0,1 %FS и разрешением до 0,001 г. Соответствуют требованиям к взвешиванию образцов на уровне микрограмм в лабораториях и контролю веса на уровне граммов в потребительской электронике.
• Быстрый динамический отклик : Время отклика ≤10 мс, обеспечивает режим реального времени фиксации мгновенных изменений веса (например, высокоскоростное взвешивание лёгких объектов на автоматических линиях сортировки или контроль скорости капель по весу при медицинских инфузиях), предотвращая ошибки измерения, вызванные задержкой сигнала.
• Стабильная антиинтерференционная способность : Оснащён встроенными модулями температурной компенсации (работает в диапазоне температур от -10 °C до +60 °C) для нивелирования температурных колебаний; использует дифференциальный выходной сигнал или электромагнитное экранирование для защиты от электромагнитных помех внутренних цепей, обеспечивая стабильность данных.

3) Функции интеграции и адаптации

• Совместимость с множественным выходом сигналов : Поддерживает аналоговые сигналы (0–5 В, 4–20 мА) и цифровые сигналы (I2C, SPI, UART), может напрямую подключаться к микроконтроллерам (MCU), однокристальным микрокомпьютерам или малым программируемым логическим контроллерам (PLC) без дополнительных модулей усиления сигнала.
• Совместимость материалов и сред : Чувствительные компоненты обычно изготавливаются из нержавеющей стали 316L, титанового сплава или инженерных пластиков с коррозионностойкими внешними оболочками. Они адаптируются к различным взвешиваемым средам (например, медицинские жидкости, пищевые ингредиенты, электронные компоненты), чтобы избежать загрязнения или коррозионного повреждения.
• Низкое потребление энергии : Потребляемая мощность в статическом режиме ≤10 мА, в режиме сна — всего 10 мкА, подходит для портативных устройств с батарейным питанием (например, ручные весы, умные носимые устройства), что продлевает срок службы батареи.

2. Основные отраслевые проблемы, решаемые продуктом

В сценариях легкого и миниатюрного взвешивания традиционные датчики взвешивания (например, датчики платформенных весов, промышленные модули взвешивания) страдают от «чрезмерных размеров, высокого энергопотребления, недостаточной точности и сложности интеграции». Микродатчики взвешивания специально решают следующие ключевые проблемы:

• Барьеры интеграции в микроприборах : Решает проблему чрезмерно больших размеров традиционных датчиков, которые невозможно встроить в небольшие устройства (например, контроль веса в умных браслетах или управление весом жидкости в микромедицинских насосах), обеспечивая одновременное выполнение двух требований — «функция взвешивания + миниатюризация».
• Высокоточное измерение малых нагрузок : Устраняет недостаточную точность традиционных датчиков при взвешивании на уровне граммов/миллиграммов (например, взвешивание микропроб в лабораториях или определение массы выводов электронных компонентов), обеспечивая надёжные данные для прецизионного производства и исследований.
• Потребление энергии в портативных устройствах : Снижает быстрое разряжение аккумуляторов, вызванное высоким энергопотреблением традиционных датчиков (например, в ручных устройствах для взвешивания экспресс-отправлений или устройствах для сбора проб в полевых условиях), а низкое энергопотребление продлевает время автономной работы.
• Ограничения сложного монтажного пространства : Отвечает потребностям взвешивания в узких или специализированных пространствах (например, взвешивание внутренних компонентов в автоматизированном оборудовании или контроль веса жидкостей в трубопроводах) благодаря поверхностному монтажу или встроенной установке.
• Совместимость сигналов в различных сценариях : Устраняет несоответствия между сигналами традиционных датчиков и микроконтроллерами. Цифровые сигнальные модели подключаются напрямую к однокристальным микрокомпьютерам или MCU, упрощая схемотехнику для небольших устройств и снижая затраты на НИОКР.

3. Особенности пользовательского опыта

• Высокая степень интеграции и удобство : Стандартизированные расположения контактных выводов и габариты корпусов позволяют выполнять прямую пайку на печатную плату или фиксацию с защёлкой без использования сложных механических конструкций. Время интеграции может быть сокращено до 30 минут, что значительно повышает эффективность производства устройств.
• Простая отладка и эксплуатация цифровые модели сигналов позволяют выполнить калибровку нуля и диапазона одним нажатием кнопки с помощью команд; аналоговые модели сигналов отличаются превосходной линейностью и требуют лишь базовой отладки схемы для работы. Это снижает технический порог для сотрудников НИОКР.
• Высокая стабильность в использовании компенсация температуры и защита от помех ограничивают дрейф данных значением ≤±0,05 %FS/год. В портативных или встраиваемых сценариях частая калибровка не требуется, что снижает объем послепродажного обслуживания.
• Гибкий и разнообразный выбор моделей доступен широкий ассортимент моделей с различными диапазонами, типами сигналов и способами установки, что позволяет выбирать напрямую в зависимости от размера устройства, напряжения питания и требований к точности. Некоторые производители поддерживают мелкосерийное изготовление под заказ для удовлетворения индивидуальных потребностей.
• Разумный контроль затрат стоимость оптовой покупки составляет от десятков до сотен юаней за единицу, что снижает затраты более чем на 50% по сравнению с индивидуальными микрорешениями для измерений. Низкое энергопотребление также снижает общие эксплуатационные расходы устройства.

4. Типовые сценарии применения

1) Медицинская и оздоровительная сфера

• Устройства мониторинга инфузий : Встроены в инфузионные насосы для отслеживания в реальном времени изменений веса жидкости, расчета скорости инфузии и срабатывания сигнализации при почти полном истощении жидкости (например, точный контроль инфузии в условиях ОИТ).
• Оборудование для реабилитации и ухода : Используются в умных реабилитационных весах или модулях определения веса в протезах (например, контроль изменений веса во время реабилитационных тренировок пожилых людей или обратная связь по усилию протеза, повышение безопасности реабилитации).
• Лабораторное медицинское оборудование : Измеряет вес реагентов или образцов в микропипетках или биохимических анализаторах (например, взвешивание микросемплов реагентов для тестов на COVID-19) для обеспечения точности.

2) Потребительская электроника и умные устройства

• Умные носимые устройства : Интегрируются в умные браслеты или часы для косвенного расчета массы тела/жира или мониторинга усилия во время физической нагрузки (например, анализ веса приземления стопы во время бега).
• Устройства умного дома : Используется в умных кухонных весах или кофемашинах для взвешивания ингредиентов (например, точное измерение кофейного порошка для контроля концентрации заваривания) или в умных мусорных баках для контроля наполнения (с помощью определения заполняемости по весу).
• Портативные весовые инструменты : Например, мини-экспресс весы или весы для багажа, предназначенные для переноски и измерения веса в реальном времени с малыми габаритами и низким энергопотреблением.

3) Промышленная автоматизация и микроизготовление

• Производство электронных компонентов : Контролирует вес чипов, резисторов и других компонентов на линиях сборки SMT для выявления дефектной продукции; измеряет вес encapsulation colloid в полупроводниковом корпусировании для обеспечения качества.
• Микроавтоматизированное оборудование : Оснащает конечные эффекторы микро-сборочных роботов для определения веса захваченных деталей и проверки успешности захвата (например, контроль веса при сборке модулей камер мобильных устройств).
• Устройства управления потоками : Встроены в микродозирующие насосы или топливные форсунки для контроля подачи жидкости по весу (например, микровзвешивание топлива в системах впрыска для обеспечения эффективности сгорания).

4) Научные исследования и испытательная сфера

• Наука о материалах Исследования : Измеряют вес микроскопических образцов материалов (например, наноматериалов, тонких пленок) или изменение веса при растяжении/сжатии материала, чтобы предоставить данные для анализа характеристик.
• Оборудование для экологического мониторинга : Измеряют вес собранных проб в микроустройствах контроля качества воды или устройствах отбора проб воздуха для расчета концентрации загрязняющих веществ (например, анализ веса атмосферных частиц после отбора проб).

5) Сфера логистики и розничной торговли

• Микросистемы сортировки : Взвешивают небольшие посылки в конце автоматических линий сортировки экспресс-доставки для классификации по весу; либо идентифицируют продукты по весу (в паре с базами данных веса) на кассах самообслуживания в автономных супермаркетах.
• Розничное взвешивающее оборудование : Такие как ювелирные весы или весы для драгоценных металлов, используемые для точного взвешивания золота, бриллиантов и других ценностей. Их компактный размер позволяет размещать их на прилавках, не занимая слишком много места.

РЕЗЮМЕ

Микровесовые датчики, обладающие основной конкурентоспособностью «малый объем, высокая точность и низкое энергопотребление», преодолевают пространственные и диапазонные ограничения традиционного взвешивающего оборудования, точно соответствуют потребностям взвешивания легких объектов в медицинской, потребительской электронике и микро-производственных отраслях. Их удобная интеграция, стабильная производительность и разумный контроль затрат не только способствуют функциональному усовершенствованию микроприборов, но и обеспечивают надежную поддержку отраслям в достижении «точности, миниатюризации и интеллектуальности» в процессах взвешивания. Они стали неотъемлемой частью современных технологий сенсорики.