Hliníkový mikrosenzor CZL611N

Úvod do produktu

Micro vahových bunkách sú miniaturizované komponenty na meranie hmotnosti vyvinuté na základe efektu deformácie. Ich jadro prevádza signály hmotnosti na merateľné elektrické signály prostredníctvom mikrocitlivých štruktúr (napr. tenzometrických elastomerov). Ich objem je zvyčajne obmedzený na rozsah od niekoľkých kubických centimetrov po desiatky kubických centimetrov, pričom rozsah merania zahŕňa gramy až po kilogramy, čo spája dvojité výhody „malých rozmerov“ a „vysokého presnosti“. Keďže ide o kľúčovú súčasť pre váženie v prípadoch nízkeho zaťaženia a v obmedzených priestoroch, široko sa používajú v oblastiach ako lekárstvo, spotrebná elektronika, inteligentné zariadenia a vedecký výskum, a sú kľúčovým základom pre realizáciu snímania hmotnosti v mikrozariadeniach.

1. Základné vlastnosti a funkcie

1) Charakteristické vlastnosti miniaturizácie

• Ultra malé rozmery a nízka hmotnosť: Bežná veľkosť sa pohybuje od 5 mm × 5 mm × 2 mm do 30 mm × 20 mm × 10 mm, a niektoré vlastné modely možno zmenšiť na milimetrovú úroveň s hmotnosťou len 0,1 g až 5 g, čo umožňuje jednoduché zabudovanie do obmedzených priestorov, ako sú chytré hodinky a mikročerpadlá, bez vplyvu na celkový konštrukčný dizajn zariadenia.

• Kompaktný konštrukčný dizajn: Väčšina modelov využíva integrované balenie, pri ktorom sa citlivé prvky a signálne kondičné obvody integrujú do mikroskopického puzdra. Niektoré modely podporujú ľahké formy inštalácie, ako je povrchová montáž alebo typ s vývodmi, vhodné pre priame spájkovanie alebo rýchle pripevnenie na dosky plošných spojov (PCB).

2) Výhody v oblasti váženia

• Presné meranie v širokom rozsahu: Rozsah merania pokrýva 0,1 g až 50 kg, s jadrovou presnosťou merania ±0,01 % ZH až ±0,1 % ZH a rozlíšením až 0,001 g, čo dokáže spĺňať požiadavky nielen na váženie vzoriek na úrovni mikrogramov v laboratóriách, ale aj na monitorovanie hmotnosti na úrovni gramov v spotrebnej elektronike.

• Rýchla dynamická odozva: Čas odozvy je ≤10 ms, čo umožňuje reálny záznam okamžitých zmien hmotnosti, ako napríklad rýchle váženie pri malom zaťažení na automatických triediacich linkách alebo monitorovanie hmotnosti kvapkania pri infúzii v medicíne, a tým sa predchádza meraniam ovplyvneným oneskorením signálu.

• Stabilná odolnosť proti rušeniu: Vstavaný modul kompenzácie teploty (prispôsobený prevádzkovému prostrediu -10 °C až 60 °C) na vyrovnanie vplyvu kolísania okolitej teploty; použitie diferenciálneho výstupného signálu alebo elektromagnetickej ochrany na odolanie voči elektromagnetickému rušeniu zo strany vnútorných obvodov zariadenia, čo zabezpečuje stabilitu údajov.

3) Funkcie integrácie a prispôsobenia

• Adaptácia viacerých výstupných signálov: Podporuje analógové signály (0-5 V, 4-20 mA) a digitálne signály (I2C, SPI, UART), ktoré možno priamo pripojiť k mikrokontrolérom (MCU), jednočipovým mikropočítačom a malým PLC bez potreby dodatočných modulov na zosilnenie signálu.

• Kompatibilita materiálu a média: Citlivé prvky väčšinou používajú nerezovú oceľ 316L, titanové zliatiny alebo technické plasty a skrinka je upravená protikoróznou úpravou, vhodná pre rôzne vážené médium, ako sú lekárske telesné tekutiny, potravinárske suroviny a elektronické komponenty, čím sa predchádza kontaminácii alebo koróznemu poškodeniu.

• Vlastnosti nízkej spotreby energie: Spotreba v pohotovostnom režime je ≤10 mA a v režime spánku môže byť až 10 μA, čo je vhodné pre batériou napájané prenosné zariadenia (ako sú ručné váhy alebo chytré nositeľné zariadenia), čo predlžuje životnosť batérie.

2. Riešenie kľúčových problémov priemyslu

Pri meraní malej hmotnosti a v miniaturizovaných aplikáciách majú tradičné snímače záťaže (napr. snímače pre váhy na platformy alebo priemyselné vážiace moduly) problémy ako „nadmerný objem, vysoká spotreba energie, nedostatočná presnosť a obtiažna integrácia“. Mikrosnímače záťaže špecificky riešia nasledujúce kľúčové problémy:

• Prekážky integrácie v mikrozariadeniach: Rieši problém, kedy tradičné snímače nie je možné integrovať do malých zariadení, ako napríklad funkcia monitorovania hmotnosti tela v inteligentných náramkoch alebo kontrola hmotnosti kvapalného lieku v mikro lekárskych čerpadlách, a dosahuje tak dvojité požiadavky „funkcie váženia + miniaturizácie“ zariadení vďaka kompaktnému dizajnu.

• Ťažkosti s vysokou presnosťou pri meraní malých zaťažení: Rieši problém nedostatočnej presnosti tradičných snímačov pri vážení v gramovej a miligramovej oblasti, ako napríklad váženie mikrosampleov v laboratóriách alebo detekcia hmotnosti vývodov elektronických súčiastok, a poskytuje tak spoľahlivé údaje pre presnú výrobu a vedecký výskum.

• Problémy s spotrebou energie v prenosných zariadeniach: Rieši problém krátkej výdrže batérie spôsobenej vysokou spotrebou tradičných snímačov, ako napríklad u prenosných poštových váh alebo zariadení na váženie vzoriek v teréne, pričom vlastnosť nízkej spotreby predlžuje dobu jedného nabitia.

• Obmedzenia v komplexných inštalačných priestoroch: Riešenie požiadaviek na váženie v úzkych a špeciálne konštruktovaných priestoroch, napríklad váženie vnútorných komponentov v automatizovanom zariadení a monitorovanie hmotnosti kvapalín v potrubí, pričom sa priestorové obmedzenia prekonávajú povrchovou montážou a zabudovanou inštaláciou.

• Problémy so signalizačnou kompatibilitou v rôznych scenároch: Riešenie problému nezhody signálov tradičných snímačov s mikroriadiacimi jednotkami. Modely s digitálnym výstupom signálu možno priamo pripojiť k jednočipovým mikropočítačom a MCU, čím sa zníži zložitosť návrhu obvodov malých zariadení a znížia náklady na výskum a vývoj.

3. Výhody používateľskej skúsenosti

• Vysoká integračná pohodlnosť: Štandardizované rozmiestnenie pinov spolu s veľkosťou balenia podporuje priame spájkovanie alebo rýchle upevnenie na dosky plošných spojov bez zložitých mechanických konštrukcií. Čas integrácie možno skrátiť na menej ako 30 minút, čím sa výrazne zvýši efektivita výroby zariadení.

• Jednoduchá prevádzková kontrola: Digitálny signálny model podporuje kalibráciu nuly a rozsahu jedným kliknutím prostredníctvom inštrukcií a analógový signálny model má vynikajúcu lineárnosť, ktorá umožňuje jeho použitie po jednoduchej úprave obvodu, čím sa zníži technický prah pre výskumný a vývojový personál.

• Silná stabilita pri používaní: Teplotná kompenzácia a návrh odolný voči rušeniu zabezpečujú drift údajov ≤ ± 0,05 % FS/rok, čo eliminuje potrebu častých kalibrácií v prenosných a zabudovaných aplikáciách a zníži záťaž neskoršej údržby.

• Prispôsobivý a rozmanitý výber: K dispozícii je široká škála modelov s rôznymi rozsahmi, typmi signálov a spôsobmi inštalácie, ktoré možno priamo vybrať podľa veľkosti zariadenia, napätia napájania a požiadaviek na presnosť. Niektorí výrobcovia podporujú výrobu malých sérií na mieru, aby vyhoveli individuálnym potrebám.

• Dôvodná kontrola nákladov: Pri nákupe vo veľkom možno cenu jednotky kontrolovať od desiatok po stovky jüanov, čo je viac ako o 50 % nižšie v porovnaní s cenou individuálne navrhnutých mikro-senzorických riešení. Zároveň zníženie spotreby energie znižuje celkové náklady na energetickú náročnosť zariadenia.

4. Typické prípady použitia:

1) Oblasť zdravotníctva

• Infúzne monitorovacie zariadenia: zabudované do infúzneho čerpadla, sledujú v reálnom čase zmenu hmotnosti liečivého roztoku, vypočítavajú rýchlosť infúzie a spustia alarm, keď je roztok takmer vyčerpaný, čím sa predchádza riziku prázdnych fliaš, napríklad pri presnej kontrole infúzie v

• Rehabilitačné a ošetrovateľské zariadenia: používané pre inteligentné rehabilitačné váhy, moduly na snímanie hmotnosti protéz, napríklad sledovanie zmien hmotnosti počas rehabilitačného tréningu u starších ľudí alebo spätná väzba o hmotnosti protézy na zlepšenie bezpečnosti rehabilitácie.

• Laboratórne lekárske vybavenie: používané v mikropipetách a biochemických analyzátoroch na meranie hmotnosti činidiel alebo vzoriek, aby sa zabezpečila presnosť dávkovania vzoriek, napríklad mikrodávkovanie a váženie činidiel na detekciu COVID-19.

2) Spotrebná elektronika a inteligentné nositeľné zariadenia

Inteligentné nositeľné zariadenia: integrované do inteligentných náramkov a hodiniek na nepriame meranie hmotnosti a podielu telesného tuku alebo na monitorovanie hmotnosti pôsobiacej sily počas cvičenia, napríklad analýza hmotnosti nohy pri dopade počas behu.

Zariadenia inteligentnej domácnosti: používané na váženie surovín v inteligentných kuchynských váhach a kávových automatoch, napríklad presné váženie kávového prášku na reguláciu koncentrácie nálevu; alebo monitorovanie pretečenia inteligentných košov na odpad (určenie objemu odpadu podľa hmotnosti).

Prenosné vážiace nástroje: napríklad miniatúrne expresné váhy a váhy na batožinu, navrhnuté s malou veľkosťou a nízkou spotrebou energie, vhodné na prenášanie a meranie hmotnosti predmetov v reálnom čase.

3) Priemyselná automatizácia a mikro-výroba.

Výroba elektronických súčiastok: na SMT linkách na montáž čipov sledovať hmotnosť súčiastok ako sú čipy a odpory, aby sa filtrovali nekvalitné výrobky; alebo pri polovodičovom puzdrení merať hmotnosť zalievacej hmoty, aby sa zabezpečila kvalita puzdrenia.

Zariadenia pre mikro-automatizáciu: používané ako koncový efektor mikro-zberných robotov, senzor meria hmotnosť uchopených súčiastok a posudzuje, či bolo uchopenie úspešné, napríklad meranie hmotnosti pri zostavovaní modulov fotoaparátov mobilných telefónov.

Zariadenia na riadenie tekutín: zabudované do mikrodávkovacích čerpadiel a vstrekovačov paliva, sledujú objem dodávanej tekutiny cez meranie hmotnosti, napríklad mikrováž paliva vo vstrekovacích systémoch, aby sa zabezpečila spaľovacia účinnosť.

4) Výskumné a skúšobné pole

• Výskum materiálov: meranie hmotnosti malých vzoriek materiálov (napríklad nanomateriály, tenké vrstvy) alebo zmeny hmotnosti materiálov počas procesov ťahania a stlačovania, poskytovanie údajov pre analýzu výkonu.

• Zariadenia na monitorovanie životného prostredia: meranie hmotnosti zozbieraných vzoriek v miniaturizovaných monitoroch kvality vody a zariadeniach na odoberanie vzoriek vzduchu, výpočet koncentrácie znečisťujúcich látok, napríklad analýza hmotnosti po odbere vzoriek atmosférických častíc.

5) Logistika a obchod

• Mikrotriediaci systém: na konci automatickej triediacej linky prenášok zváži malé balíky a dosiahne klasifikáciu podľa hmotnosti; alebo na samoobslužných pokladniach v bezobsadených obchodoch identifikuje tovar vážením (s databázou hmotností).

• Maloobchodné vážiace zariadenia: napríklad šperkové váhy, váhy na drahé kovy, určené na presné váženie cenných predmetov ako zlato a diamanty, malého rozmeru a možno ich umiestniť na pult bez toho, aby zaberali veľa miesta.

Zhrnutie

Mikro-vážiaci snímač má kľúčovú konkurencieschopnosť „malá veľkosť, vysoká presnosť a nízka spotreba energie“, čím prekonáva obmedzenia tradičných vážiacich zariadení v priestore a rozsahu a presne spĺňa požiadavky na váženie ľahkých zaťažení v medicíne, spotrebnej elektronike, mikro-výrobe a iných oblastiach. Jeho pohodlná integračná metóda, stabilný výkon a primeraná kontrola nákladov nielen podporujú funkčnú modernizáciu mikrozariadení, ale tiež poskytujú spoľahlivú podporu rôznym odvetviam pri dosahovaní „presnosti, miniaturizácie a inteligentnosti“ pri vážení, čím sa stáva neoddeliteľnou dôležitou súčasťou modernej senzorovej technológie.

Zobrazenie podrobností

Parametre