Стальной микро-датчик CZL913EC

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, эластомеров тензометрического типа). Обычно их объем контролируется в пределах от нескольких кубических сантиметров до нескольких десятков кубических сантиметров, а диапазон измерений охватывает значения от граммов до килограммов, что сочетает двойное преимущество «малого размера» и «высокой точности». Являясь основным компонентом для взвешивания в условиях малых нагрузок и ограниченного пространства, они широко используются в таких областях, как медицинское оборудование, бытовая электроника, интеллектуальные устройства и научно-исследовательские испытания, и служат ключевой основой для реализации весового зондирования в микроустройствах.

1. Основные характеристики и функции

1) Миниатюризация — основная характеристика

• Сверхмалый объем и легкий вес: Традиционные размеры варьируются 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 массой всего 0,1 г ~ 5 г, что обеспечивает простую интеграцию в ограниченные пространства, такие как умные часы и микронасосы, без влияния на общую конструкцию устройства.

• Компактная конструкция: Большинство моделей используют интегрированную упаковку, объединяя чувствительные элементы и цепи обработки сигналов в микрокорпусе. Некоторые модели поддерживают легкие формы монтажа, такие как поверхностный монтаж и выводные типы, подходящие для прямой пайки или фиксации защёлкой на печатных платах.

2) Преимущества взвешивания

• Точное измерение в широком диапазоне: Диапазоны измерений охватывают 0,1 г ~ 50 кг, основная точность измерения достигает ±0,01%НВ~±0,1%НВ, разрешение составляет до 0,001 г, что позволяет удовлетворять как взвешивание образцов на уровне микрограмм в лабораториях, так и контроль веса на уровне граммов в бытовой электронике.

• Быстрый динамический отклик: Время отклика ≤10 мс, способно к реальному времени фиксировать мгновенные изменения веса, например, высокоскоростное взвешивание малых грузов на автоматизированных сортировочных линиях и контроль веса капельной подачи при медицинской инфузии, предотвращая погрешности измерения, вызванные задержкой сигнала.

• Стойкая устойчивость к помехам: Встроенный модуль температурной компенсации (адаптирован к рабочей среде от -10 °C до 60 °C) 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 выполнены из нержавеющей стали 316L, титанового сплава или инженерных пластиков, а корпус устойчив к коррозии, что подходит для различных сред взвешивания, таких как медицинские биологические жидкости, сырьё для пищевой промышленности и электронные компоненты, предотвращая загрязнение или коррозионное повреждение.

• Характеристики низкого энергопотребления: Потребляемый ток в статическом режиме ≤10 мА и может быть снижен до 10 мкА в режиме сна, подходит для портативных устройств с батарейным питанием (например, ручные весы и умные носимые устройства), продлевает срок службы батареи.

2. Решение ключевых отраслевых проблем

В сценариях малой нагрузки и миниатюрных взвешивающих устройств традиционные тензодатчики (например, датчики платформенных весов и промышленные модули взвешивания) имеют такие проблемы, как «чрезмерные габариты, высокое энергопотребление, недостаточная точность и сложность интеграции». Миниатюрные тензодатчики специально решают следующие основные проблемы:

• Препятствия для интеграции в миниатюрные устройства: Решают проблему невозможности установки традиционных датчиков в компактные устройства, например, функцию контроля массы тела в умных браслетах и контроль веса жидких лекарств в миниатюрных медицинских насосах, обеспечивая двойное требование «функция взвешивания + миниатюризация» за счёт компактной конструкции.

• Трудности высокоточного измерения при малых нагрузках: Решает проблему недостаточной точности традиционных датчиков при взвешивании в диапазоне граммов и миллиграммов, например, взвешивание микроскопических образцов в лабораториях и определение массы выводов электронных компонентов, обеспечивая 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 сложных монтажных пространств: Решает задачи взвешивания в узких и специфически сконструированных пространствах, например, взвешивание внутренних компонентов автоматизированного оборудования и контроль массы жидкостей в трубопроводах, преодолевая ограничения по пространству за счёт установки в виде накладок и встраиваемых решений.

• 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 %НВ/год, что исключает необходимость частой калибровки в портативных и встраиваемых приложениях и снижает объём работ при последующем обслуживании.

• Гибкий и разнообразный выбор моделей: Существует широкий выбор моделей с различным диапазоном, типами сигналов и способами установки, которые можно напрямую выбирать в зависимости от размера устройства, напряжения питания и требований к точности. Некоторые производители поддерживают мелкосерийную кастомизацию для удовлетворения индивидуальных потребностей.

• Разумный контроль затрат: Стоимость единицы при оптовых закупках может быть ограничена десятками-сотнями юаней, что позволяет снизить затраты более чем на 50% по сравнению с индивидуальными миниатюрными решениями для датчиков; в то же время низкое энергопотребление снижает общую стоимость энергопотребления устройства.

4. Типовые сценарии применения
1) Медицинская и оздоровительная сфера
• Оборудование для мониторинга инфузий: встраивается в инфузионные насосы, отслеживает изменение веса лекарственной жидкости в реальном времени, рассчитывает скорость инфузии и подает сигнал тревоги при почти полном истощении жидкости, предотвращая риск пустых бутылок, например, точный контроль инфузий 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 для предоставления обратной связи о весе при использовании протезов, что повышает безопасность реабилитации.
• Лабораторное медицинское оборудование: В микропипетках и биохимических анализаторах измеряет вес реагентов или образцов, чтобы обеспечить точность дозирования проб, например, взвешивание микропроб реагентов для тестов на COVID-19.

2) Потребительская электроника и умные устройства
• Умные носимые устройства: Интегрируются в умные браслеты и умные часы, позволяя косвенно измерять вес тела и процент жира в организме, а также контролировать нагрузку во время физических упражнений, например, анализ веса при ударе стопы о землю во время бега.
• Устройства умного дома: Используются для взвешивания сырья в умных кухонных весах и кофемашинах, например, для точного измерения количества кофейного порошка с целью контроля концентрации заваривания; или для отслеживания наполненности умных мусорных корзин (оценка объема отходов по весу).
• Портативные устройства взвешивания: Например, мини-весы для экспресс-взвешивания и устройства для взвешивания багажа, отличающиеся компактными размерами и низким энергопотреблением, что обеспечивает удобство при переноске и позволяет пользователям оперативно измерять вес предметов.

3) Промышленная автоматизация и микроизготовление
• Производство электронных компонентов: На производственных линиях SMT с автоматической установкой компонентов используется для контроля веса таких элементов, как микросхемы и резисторы, с целью выявления бракованных изделий; а также при упаковке полупроводников — для измерения веса герметизирующего геля с целью обеспечения качества упаковки.
• Микроавтоматизированное оборудование: Используется в конечном эффекторе роботов для микросборки, чтобы определить вес захваченных деталей и установить успешность захвата, например, контроль веса при сборке модулей камер мобильных телефонов.
• Оборудование управления потоками: Встраивается в микродозирующие насосы и форсунки, контролирует объем подачи жидкости по весу, например, взвешивание микродоз топлива в системах впрыска для обеспечения эффективности сгорания.

4) Научные исследования и испытательная сфера
• Исследования в области материаловедения: Измерение веса небольших образцов материалов (например, наноматериалов и пленочных материалов) или изменение веса материалов при растяжении и сжатии, предоставление данных для анализа характеристик.
• Оборудование для экологического мониторинга: в микроконтроллерах качества воды и оборудовании для отбора проб воздуха измеряется вес собранных образцов для расчета концентрации загрязняющих веществ, например, анализ массы после отбора атмосферных частиц.

5) Сфера логистики и розничной торговли
• Микросистема сортировки: в конце автоматизированной линии сортировки экспресс-посылок производится взвешивание небольших посылок для классификации по весу; либо на кассе самообслуживания в беспилотных супермаркетах идентификация товаров осуществляется 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

Микровесовые датчики, основной конкурентоспособностью которых являются «малый размер, высокая точность и низкое энергопотребление», преодолели ограничения традиционного взвешивающего оборудования по габаритам и диапазону измерений, точно отвечая требованиям взвешивания лёгких нагрузок в таких областях, как медицина, потребительская электроника и микропроизводство. Удобный способ интеграции, стабильные эксплуатационные характеристики и разумный контроль затрат способствуют функциональному совершенствованию микроприборов, а также обеспечивают надёжную поддержку для различных отраслей в достижении «точности, миниатюризации и интеллектуальности» взвешивания, становясь неотъемлемой и важной частью современных сенсорных технологий.

Детальное отображение

Параметры