Стальной микро-датчик CZL913AB

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 объём, как правило, находится в пределах от нескольких кубических сантиметров 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 при небольших нагрузках и в ограниченных пространствах, они широко применяются в таких областях, как медицинское оборудование, потребительская электроника, интеллектуальные устройства и научно-исследовательские испытания, а также служат 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 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 лёгких грузов на автоматизированных сортировочных линиях и контроль скорости капель при медикаментозной инфузии, избегая погрешностей измерения, вызванных задержкой сигнала.

• Стойкая устойчивость к помехам: Встроенный модуль компенсации температуры (работает в диапазоне температур окружающей среды от -10 °С до +60 °С), нивелирующий влияние колебаний температуры; 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 вывод аналоговых сигналов (0–5 В, 4–20 мА) и цифровых сигналов (I2C, SPI, UART) и может напрямую подключаться к микроконтроллерным устройствам, таким как MCU, однокристальный микрокомпьютер и малый ПЛК, без 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 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 ядра Болевые точки отрасли

В условиях малой нагрузки и миниатюрного взвешивания традиционные тензодатчики (например, датчики платформенных весов и промышленные модули взвешивания) имеют проблемы, такие 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 измерения малых нагрузок с высокой точностью: 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 конструкционных пространствах, например, взвешивание внутренних компонентов в автоматизированном оборудовании и контроль веса жидкостей 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 выводов. Размер платы и корпуса позволяет производить прямую пайку или фиксацию платы PCB без необходимости использования сложных механических конструкций. Время интеграции может быть сокращено до 30 минут, что значительно повышает эффективность производства оборудования.

• Простая операция отладки: Цифровая модель сигнала поддерживает калибровку нулевой точки и диапазона одним нажатием кнопки с помощью инструкций, а аналоговая модель сигнала обладает отличной линейностью и может использоваться после простой отладки схемы, что снижает 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: имеется широкий ассортимент моделей с различными диапазонами, типами сигналов и способами установки, которые можно выбирать напрямую в зависимости от размеров оборудования, напряжения питания и требований к точности. Некоторые производители поддерживают мелкосерийное производство по индивидуальному заказу для удовлетворения персонализированных потребностей.

• Разумный контроль затрат: При оптовых закупках стоимость одного устройства может быть сведена к нескольким десяткам или сотням юаней, что позволяет снизить расходы более чем на 50%

по сравнению с индивидуальными микрорешениями для зондирования; в то же время характеристики низкого энергопотребления снижают общую стоимость энергопотребления оборудования.

4. Типовые сценарии использования

1) Медицинская и оздоровительная сфера

• Оборудование для мониторинга инфузий: встраивается в инфузионный насос, обеспечивает непрерывный контроль изменений массы лекарственного раствора, рассчитывает скорость инфузии и подает сигнал тревоги при почти полном истощении раствора, предотвращая риск пустого флакона, например, точный контроль инфузии в отделении интенсивной терапии.

• 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 смарт-часы для косвенного измерения веса и процента жира в организме или контроля веса под нагрузкой во время физических упражнений, например анализ веса при приземлении стоп 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