Стальной микро-датчик CZL902

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 кубических сантиметров до нескольких десятков кубических сантиметров, а диапазон измерений охватывает значения от граммов до килограммов, сочетая двойные преимущества "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 имеют интегрированную упаковку, объединяющую чувствительные элементы и цепи обработки сигналов в микрокорпусе. Некоторые модели поддерживают тонкие и лёгкие формы монтажа, такие как поверхностный монтаж и выводной тип, подходящие для прямого припаивания 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 требованиям взвешивания образцов на уровне микрограмм в лабораториях, так и контролю 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 температурной компенсации (адаптирован к рабочей среде -10℃~60℃) для нивелирования влияния колебаний температуры окружающей среды; использует дифференциальный выходной сигнал или конструкцию с электромагнитной экранировкой 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 316L, титанового сплава или инженерных пластиков, а корпус подвергается антикоррозийной обработке, что делает его пригодным для различных сред взвешивания, таких как медицинские биологические жидкости, пищевое сырье и электронные компоненты, предотвращая загрязнение или коррозионное повреждение.

• Характеристики низкого энергопотребления: Потребляемый ток в статическом режиме ≤10 мА и может составлять всего 10 мкА в режиме сна, что делает устройство подходящим для портативных устройств с питанием от батарей (например, ручных весов и умных носимых устройств), продлевая срок службы батареи.

2. Основные отраслевые проблемы, решаемые продуктом
В сценариях взвешивания с малой нагрузкой и миниатюризации традиционные тензодатчики (например, датчики платформенных весов и промышленные модули взвешивания) имеют такие проблемы, как «чрезмерные размеры, высокое энергопотребление, недостаточная точность и трудности интеграции». Миниатюрные тензодатчики специально решают следующие ключевые проблемы:
• Препятствия для интеграции в миниатюрные устройства: Решение проблемы, связанной с невозможностью встраивания традиционных датчиков в небольшие устройства, такие как функция контроля массы тела в умных браслетах и контроль веса жидких лекарств в миниатюрных медицинских насосах, и удовлетворение двойных требований «функции взвешивания + миниатюризации» за счёт компактного конструктивного исполнения.
• Сложности высокоточного измерения при малых нагрузках : Решение проблемы недостаточной точности традиционных датчиков при взвешивании на уровне граммов и миллиграммов, например, взвешивание следовых образцов в лабораториях и определение массы выводов электронных компонентов, что обеспечивает надёжные данные для прецизионного производства и научных исследований.
• Проблемы энергопотребления в портативных устройствах: Решение проблемы короткого времени автономной работы, вызванной высоким энергопотреблением традиционных датчиков, таких как ручные почтовые весы и устройства для взвешивания образцов на открытом воздухе, благодаря низкому энергопотреблению, продлевающему время единичного использования.
• Ограничения сложного монтажного пространства: Соответствие требованиям взвешивания в узких и специальным образом сконструированных пространствах, например, взвешивание внутренних компонентов автоматизированного оборудования и контроль веса жидкости в трубопроводах, преодоление ограничений по пространству за счёт установки в виде накладок и встраиваемого монтажа.
• Проблемы совместимости сигналов в различных сценариях: Решение проблемы несоответствия сигналов традиционных датчиков сигналам миниатюрных управляющих блоков. Модели с цифровым выходом сигнала могут напрямую подключаться к однокристальным микроконтроллерам и MCU, что снижает сложность проектирования схем в малогабаритных устройствах и уменьшает затраты на НИОКР.

3. Основные преимущества пользовательского опыта
•Высокая удобоинтегрируемость: Стандартизированная разводка выводов и габаритные размеры корпуса позволяют выполнять прямое пайку или фиксацию с защёлкой на печатных платах, исключая необходимость сложных механических конструкций и сокращая время интеграции до 30 минут, значительно повышая эффективность производства оборудования.
• Простая операция отладки: Цифровые сигнальные модели поддерживают калибровку нулевой точки и диапазона одной командой, а аналоговые сигнальные модели обладают отличной линейностью и требуют лишь простой отладки схемы для ввода в эксплуатацию, что снижает технический порог для сотрудников НИОКР.
•Высокая стабильность в работе: Компенсация температуры и защита от помех обеспечивают дрейф данных ≤±0,05 %FS/год, устраняя необходимость частой калибровки в портативных и встраиваемых решениях и снижая объем работ по последующему обслуживанию.
•Гибкий и разнообразный выбор моделей: Широкий ассортимент моделей с различными диапазонами, типами сигналов и способами установки позволяет напрямую выбирать изделия в соответствии с размерами оборудования, напряжением питания и требованиями к точности. Некоторые производители поддерживают мелкосерийное изготовление под заказ для удовлетворения индивидуальных потребностей.
•Обоснованный контроль затрат: Стоимость единицы продукции может контролироваться на уровне от десятков до сотен юаней при оптовых закупках, а расходы сокращаются более чем на 50% по сравнению с индивидуальными миниатюрными решениями для датчиков; в то же время низкое энергопотребление снижает общие затраты на энергопотребление оборудования.

4. Типовые сценарии использования
1) Здравоохранение
• Устройства контроля инфузий: встраиваются в инфузионные насосы, отслеживают изменение веса лекарственного раствора в реальном времени, рассчитывают скорость инфузии и подают сигнал тревоги, когда раствор почти закончился, предотвращая риск пустого флакона, например, точный контроль инфузии в отделениях интенсивной терапии.
• Оборудование для реабилитации и ухода: используется в интеллектуальных реабилитационных весах и модулях восприятия веса протезов, например, для контроля изменений веса во время реабилитационных тренировок пожилых людей или обеспечения силовой обратной связи для протезов, повышая безопасность реабилитации.
• Лабораторное медицинское оборудование: в микропипетках и биохимических анализаторах они измеряют вес реагентов или образцов, чтобы обеспечить точность дозирования образцов, например, взвешивание микроскопических проб реагентов для тестов на COVID-19.
2) Потребительская электроника и умные устройства
• Умные носимые устройства: интегрированные в умные браслеты и умные часы, они позволяют косвенно измерять вес тела и процент жира в организме или отслеживать усилие, прилагаемое во время физических упражнений, например, анализ веса стопы при приземлении во время бега.
• Умные домашние устройства: используются для взвешивания сырья в умных кухонных весах и кофемашинах, например, точное взвешивание кофейного порошка для контроля концентрации заваривания; или мониторинг наполненности умных мусорных ведер (путем определения объема мусора по весу).
• Портативные весы: например, мини-электронные весы и весы для багажа, отличающиеся компактными размерами и низким энергопотреблением, удобны в переноске и позволяют пользователям в режиме реального времени измерять вес предметов.
3) Промышленная автоматизация и микроизготовление
• Производство электронных компонентов: на линиях поверхностного монтажа (SMT) они контролируют вес таких компонентов, как микросхемы и резисторы, чтобы отсеивать бракованные изделия; или при упаковке полупроводников измеряют вес герметизирующего геля для обеспечения качества упаковки.
• Микроавтоматизированное оборудование: используется в конечных эффекторах микросборочных роботов для определения веса захватываемых деталей и проверки успешности захвата, например, взвешивание и контроль при сборке модулей камер мобильных телефонов.
• Оборудование для управления потоками: встроены в микродозирующие насосы и топливные форсунки, контролируют объем подачи жидкости по весу, например, взвешивают микродозы топлива в системах впрыска для обеспечения эффективности сгорания.
4) Научные исследования и испытания
• Исследования в области материаловедения: измеряют массу небольших образцов материалов (например, наноматериалов и тонкоплёночных материалов) или изменение массы материалов при растяжении и сжатии, предоставляя данные для анализа характеристик.
• Оборудование для экологического мониторинга: в микроанализаторах качества воды и устройствах отбора проб воздуха они измеряют массу собранных образцов для расчёта концентрации загрязняющих веществ, например, анализ массы после отбора атмосферных частиц.
5) Логистика и розничная торговля
• Микросистемы сортировки: в конце экспресс-линии автоматической сортировки они взвешивают мелкие грузы для их классификации по весу; или на стойке самообслуживания в автоматизированных супермаркетах идентифицируют товары путем взвешивания (в сочетании с базой данных веса).
• Весоизмерительное оборудование для розничной торговли: например, ювелирные весы и весы для драгоценных металлов, используемые для точного взвешивания ценных предметов, таких как золото и алмазы, компактного размера, которые можно разместить на прилавке, не занимая много места.

РЕЗЮМЕ

Микротензодатчики, основной конкурентоспособностью которых являются «малый размер, высокая точность и низкое энергопотребление», преодолели ограничения традиционных устройств взвешивания по габаритам и диапазону измерений, точно отвечая требованиям взвешивания малых нагрузок в таких областях, как медицина, потребительская электроника и микропроизводство. Их удобный способ интеграции, стабильные эксплуатационные характеристики и разумный контроль затрат не только способствуют функциональному совершенствованию микроустройств, но и обеспечивают надежную поддержку для различных отраслей в достижении «точности, миниатюризации и интеллектуальности» при взвешивании, становясь неотъемлемой и важной частью современных технологий сенсорики.

Детальное отображение

Параметры