Стальной микро-датчик CZL700D

Введение в продукт

Микровесовой датчик:

Микровесовые датчики взвешивания — это компактные устройства измерения массы, разработанные с использованием технологии тензоэффекта. Их основной принцип работы заключается в преобразовании весовых сигналов в измеряемые электрические сигналы посредством микромасштабных чувствительных структур (например, тензодатчиков на основе эластомеров). Обычно имея размер всего в несколько — до нескольких десятков кубических сантиметров, эти датчики работают в диапазоне от граммов до килограммов, сочетая в себе двойное преимущество компактных размеров и высокой точности. Будучи важнейшими компонентами для взвешивания в условиях ограниченного пространства и малого веса, они широко применяются в медицинском оборудовании, потребительской электронике, умных устройствах и научных исследованиях, являясь базовой технологией для определения веса в миниатюрных системах.

1. Основные характеристики и функции

1) Основная особенность — миниатюризация

• Сверхкомпактные и лёгкие: Стандартные размеры варьируются от 5 мм × 5 мм × 2 мм до 30 мм × 20 мм × 10 мм, некоторые индивидуальные модели имеют миллиметровые габариты и весят всего от 0,1 г до 5 г. Эти компоненты можно легко интегрировать в ограниченные пространства, такие как смарт-часы и корпуса миниатюрных насосов, без ущерба для конструкционной целостности устройств.

• Компактный дизайн: Большинство моделей оснащены интегрированной упаковкой, в которой чувствительные компоненты и цепи обработки сигналов объединены в микроминиатюрном корпусе. Некоторые варианты поддерживают тонкие решения для монтажа, такие как поверхностный монтаж (SMT) или соединения с выводами, совместимые с прямым припоем к печатной плате или установкой с фиксацией в пазах.

2) Преимущества в производительности взвешивания

• Точное измерение в широком диапазоне: Система охватывает диапазон от 0,1 г до 50 кг, обеспечивая основную точность измерений от ±0,01 %НВ до ±0,1 %НВ и разрешение до 0,001 г. Она соответствует требованиям как к лабораторным измерениям образцов на уровне микрограмм, так и к контролю массы в потребительской электронике на уровне граммов.

• Быстрый динамический отклик: С временем отклика ≤10 мс обеспечивает мгновенный захват изменений веса в реальном времени, например, при высокоскоростном взвешивании малых грузов на автоматизированных линиях сортировки и контроле скорости капель/веса в медицинских системах инфузии, предотвращая погрешности измерений, вызванные задержкой сигнала.

• Стабильная антиинтерференционная способность: Встроенный модуль компенсации температуры (диапазон рабочих температур от -10℃ до 60℃) нивелирует колебания температуры окружающей среды. Благодаря дифференциальному выходному сигналу или электромагнитной экранировке эффективно подавляет внутренние помехи цепи, обеспечивая стабильность данных.

3) Функции интеграции и адаптации

• Многоканальная совместимость: Поддерживает аналоговые сигналы (0-5 В, 4-20 мА) и цифровые сигналы (I2C, SPI, UART), что позволяет напрямую подключаться к микроконтроллерам, однокристальным микроконтроллерам и компактным ПЛК без необходимости использования дополнительных модулей усиления сигнала.

• Совместимость материалов и среды: Чувствительные компоненты в основном изготовлены из нержавеющей стали 316L, титанового сплава или инженерных пластиков с корпусами, устойчивыми к коррозии. Эти компоненты совместимы с различными средами для взвешивания, включая медицинские жидкости, пищевые ингредиенты и электронные компоненты, эффективно предотвращая загрязнение или повреждение от коррозии.

• Работа с низким энергопотреблением: Потребление в статическом режиме ≤10 мА, в режиме сна снижается до 10 мкА, что идеально подходит для портативных устройств с батарейным питанием (например, ручных весов, смарт-гаджетов) и продлевает срок службы батареи.

2. Ключевые отраслевые проблемы, требующие решения

В сценариях взвешивания с малой нагрузкой и миниатюризации традиционные датчики взвешивания (например, датчики платформенных весов и промышленные модули взвешивания) сталкиваются с такими проблемами, как чрезмерные размеры, высокое энергопотребление, недостаточная точность и трудности интеграции. Микродатчики взвешивания специально решают эти основные проблемы:

• Сложности интеграции в микроприборы: Решение проблемы невозможности внедрения традиционных датчиков в компактные устройства, такие как функция мониторинга веса в умных браслетах или контроль дозировки жидкости в микромедицинских насосах, путем достижения как функции взвешивания, так и миниатюризации с помощью компактного дизайна.

• Проблема легкой нагрузки и высокой точности измерений: для решения проблемы недостаточной точности традиционных датчиков в граммовой и миллиграммовой шкале взвешивания, таких как взвешивание лабораторных микропроб, обнаружение веса электронных компонентов, чтобы обеспечить надежные данные для точности производства и научных исследований.

• Проблемы энергоэффективности для портативных устройств: Для решения проблемы короткого срока службы батареи, вызванного высоким потреблением энергии в традиционных датчиках, таких как портативные весы посылок и оборудование для взвешивания сбора проб на открытом воздухе, эти устройства имеют характеристики низкой мощности для увеличения их продолжительности одноразового

• Сложные ограничения на пространство для установки: Решает задачи взвешивания в ограниченных или конструктивно уникальных условиях, например, взвешивание внутренних компонентов автоматизированного оборудования и контроль веса жидкостей в трубопроводах, за счёт использования решений с поверхностным монтажом или встраиваемой установки, преодолевая пространственные ограничения.

• Совместимость сигналов в различных сценариях: Устраняет несоответствие между сигналами традиционных датчиков и микроконтроллерами. Модель с цифровым выходом сигнала может напрямую подключаться к микроконтроллерам (MCU), упрощая схемотехнику компактных устройств и снижая затраты на НИОКР.

3. Основные преимущества пользовательского опыта

• Высокая удобоинтегрируемость: Стандартизированная разводка выводов и габаритные размеры позволяют производить прямую пайку на печатную плату или быструю фиксацию без сложных механических конструкций, сокращая время интеграции до менее чем 30 минут и значительно повышая эффективность производства оборудования.

• Процесс отладки является простым: модели цифрового сигнала позволяют калибровать нулевую точку и диапазон одним щелчком мыши с помощью команд, в то время как модели аналогового сигнала отличаются превосходной линейностью. После простой отладки схемы они могут быть немедленно внедрены, что значительно снижает технический барьер для исследовательских и разработочных команд.

• Высокая надежность работы: Компенсация температуры и защита от помех обеспечивают дрейф данных не более ±0,05 %НВ/год, что устраняет необходимость частой калибровки в портативных или встраиваемых приложениях и значительно снижает потребность в обслуживании.

• Гибкий выбор моделей: Доступен широкий ассортимент моделей с различными диапазонами измерения, типами сигналов и способами установки. Вы можете напрямую выбрать модель на основе размера оборудования, напряжения питания и требований к точности. Некоторые производители также поддерживают мелкосерийное производство по индивидуальным заказам для удовлетворения персонализированных потребностей.

• Контроль затрат является разумным: стоимость единицы продукции может быть снижена до нескольких десятков — сотен юаней при оптовых закупках, что более чем на 50% ниже стоимости индивидуальной микросенсорной схемы. В то же время низкое энергопотребление снижает общие затраты на энергопотребление оборудования.

4. Типичные случаи использования

1) Здравоохранение

• Устройства контроля инфузий: интегрируются в инфузионные насосы, отслеживают текущие изменения массы раствора, рассчитывают скорость инфузии и подают сигнал тревоги, когда раствор почти заканчивается, предотвращая образование пустых флаконов, что применяется, например, при точном контроле инфузий в отделениях интенсивной терапии.

• Оборудование для реабилитации и ухода: включает в себя умные реабилитационные весы и датчики веса для протезов, которые отслеживают колебания массы тела во время реабилитационных тренировок пожилых людей или обеспечивают силовую обратную связь для протезов, тем самым повышая безопасность реабилитации.

• Лабораторное оборудование: микропипетки и биохимические анализаторы используются для измерения массы реагентов или образцов, обеспечивая точное добавление проб, например, взвешивание микропроб для тест-наборов на COVID-19.

2) Потребительская электроника и умные устройства

• Смарт-гаджеты: встроенные в фитнес-трекеры и умные часы, эти устройства позволяют косвенно измерять массу тела и процент жира в организме, а также осуществлять мониторинг усилий в реальном времени во время физической активности, например, анализ веса удара стопы при беге.

• Устройства умного дома: используются для взвешивания ингредиентов в умных кухонных весах и кофемашинах, например, точное измерение количества кофейного порошка для контроля концентрации напитка; или контроль переполнения в умных мусорных баках (определение объёма отходов по весу).

• Портативные устройства взвешивания, такие как мини-весы для посылок и багажные весы, отличаются компактным дизайном и низким энергопотреблением, что позволяет пользователям удобно брать их с собой и измерять вес предметов в режиме реального времени.

3) Промышленная автоматизация и микро-производство

• Производство электронных компонентов: в линиях сборки SMT (технология поверхностного монтажа) контроль веса компонентов, таких как микросхемы и резисторы, для выявления дефектных изделий; или в упаковке полупроводников измерение веса компаунда для обеспечения качества упаковки.

• Оборудование для микропроизводства: конечный эффектор для роботов микросборки, который определяет и взвешивает компоненты для проверки успешности захвата, например, при контроле веса при сборке модулей камер смартфонов.

• Устройства управления потоками жидкости: встроены в микродозирующие насосы и топливные форсунки, отслеживают подачу жидкости по весу, например, точное дозирование топлива в системах впрыска, чтобы обеспечить эффективность сгорания.

4) Научные исследования и испытания

• Исследования в области материаловедения: измерение веса крошечных образцов материалов (например, наноматериалов, тонких пленок) или изменений веса в процессе растяжения или сжатия для предоставления данных при анализе характеристик.

• Оборудование для мониторинга окружающей среды: в микромониторах качества воды и устройствах отбора проб воздуха измеряется вес собранных образцов для расчета концентрации загрязняющих веществ, например анализ веса атмосферных частиц после отбора проб.

5) Секторы логистики и розничной торговли

• Микросистема сортировки: в конце автоматической линии сортировки экспресс-доставки она взвешивает мелкие посылки для их классификации по весу; или на кассах самообслуживания в магазинах без персонала идентифицирует товары путем взвешивания (с помощью базы данных весов).

• Весоизмерительное оборудование для розничной торговли, такое как ювелирные весы и весы для драгоценных металлов, предназначено для точного измерения ценных предметов, таких как золото и алмазы. Компактные по размеру, эти устройства можно легко разместить на прилавке, не занимая много места.

РЕЗЮМЕ

Микровесовые датчики, обладающие ключевыми преимуществами «компактный размер, высокая точность и низкое энергопотребление», преодолели пространственные и измерительные ограничения традиционных весовых устройств. Они точно соответствуют требованиям взвешивания лёгких нагрузок в таких областях, как медицина, потребительская электроника и микропроизводство. Удобство интеграции, стабильная производительность и экономичный дизайн не только способствуют функциональному усовершенствованию микроприборов, но и обеспечивают надёжную поддержку отраслям в достижении «точности, миниатюризации и интеллектуальности» в процессах взвешивания. В результате они стали неотъемлемой частью современных сенсорных технологий.

Детальное отображение

Параметры