Oceľový mikrosenzor CZL913EC

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. tenzometrické elastoméry). Ich objem je zvyčajne obmedzený na rozsah od niekoľkých kubických centimetrov po niekoľko desiatok kubických centimetrov, pričom rozsah merania zahŕňa gramy až po kilogramy, čo spája dvojité výhody „malých rozmerov“ a „vysokého presnosti“. Ako kľúčová súčiastka pre váženie v podmienkach nízkej záťaže a v obmedzených priestoroch sa široko používajú v oblastiach ako lekárstvo, spotrebná elektronika, inteligentné zariadenia a vedecký výskum a testovanie, a sú kľúčovým základom pre realizáciu snímania hmotnosti v mikrozariadeniach.

1. Základné vlastnosti a funkcie

1) Charakteristické vlastnosti miniaturizácie

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

• Kompaktný konštrukčný dizajn: Väčšina modelov využíva integrované puzdrá, ktoré spájajú citlivé prvky a obvody na spracovanie signálu v mikroskopickom puzdre. Niektoré modely podporujú ľahké typy inštalácie, ako sú povrchovo montované alebo vedené typy, vhodné na priame spájkovanie alebo rýchle pripevnenie na dosky plošných spojov.

2) Výhody v oblasti váženia

• Presné meranie v širokom rozsahu: Meracie rozsahy zahŕňajú 0,1 g až 50 kg, pričom základná presnosť merania dosahuje ±0,01 % z rozsahu až ±0,1 % z rozsahu a rozlíšenie až 0,001 g, čo umožňuje spĺňať požiadavky na váženie vzoriek na úrovni mikrogramov v laboratóriách aj na monitorovanie hmotnosti na úrovni gramov v spotrebných elektronických zariadeniach.

• Rýchla dynamická odozva: Doba odozvy ≤10 ms, schopná zachytávať v reálnom čase okamžité zmeny hmotnosti, ako napríklad rýchle váženie pri malom zaťažení na automatických triediacich linkách alebo monitorovanie hmotnosti kvapkania pri lekárskych infúziách, čím sa predchádza meraniam odchýlok spôsobených oneskorením signálu.

• Stabilná odolnosť proti rušeniu: Vstavaný modul kompenzácie teploty (prispôsobený prevádzkovému prostrediu -10 °C až 60 °C) na elimináciu vplyvu kolísania okolitej teploty; využíva diferenciálne výstupné signály alebo konštrukciu s elektromagnetickým clonením 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 korpus je odolný voči korózii, vhodný pre rôzne vážené médium, ako sú lekárske telesné tekutiny, potravinové suroviny a elektronické komponenty, čím sa predchádza kontaminácii alebo koróznej degradácii.

• Vlastnosti nízkej spotreby energie: Statická spotreba prúdu ≤10 mA a v režime spánku môže byť tak nízka ako 10 μA, vhodné pre batériou napájané prenosné zariadenia (napríklad ručné váhy a chytré nositeľné zariadenia), predlžuje životnosť batérie.

2. Riešenie kľúčových problémov odvetvia

V prípadoch malého zaťaženia a miniaturizovaného váženia majú tradičné snímače sily (napríklad senzory podložiek alebo priemyselné vážiace moduly) problémy ako „príliš veľké rozmery, vysoká spotreba energie, nedostatočná presnosť a obtiažna integrácia“. Miniatúrne snímače síl špecificky riešia nasledujúce kľúčové problémy:

• Prekážky pri integrácii do miniatúrnych zariadení: Rieši problém, že tradičné snímače nie je možné zabudovať do malých zariadení, napríklad funkciu monitorovania hmotnosti tela u chytrých náramkov alebo kontrolu hmotnosti kvapalného lieku u miniatúrnych lekárskych čerpadiel, a dosahuje tak dvojité požiadavky zariadení „funkcie váženia + miniaturizácie“ prostredníctvom kompaktného dizajnu.

• Ťažkosti pri vysokopresnom meraní pri nízkych zaťaženiach: Rieši problém nedostatočnej presnosti tradičných snímačov pri vážení v rozsahu gramov a miligramov, ako je napríklad váženie stopových vzoriek v laboratóriách a detekcia hmotnosti kontaktov elektronických súčiastok, čím poskytuje spoľahlivé údaje pre presnú výrobu a vedecký výskum.

• Problémy s spotrebou energie v prenosných zariadeniach: Rieši problém krátkej životnosti batérie spôsobenej vysokou spotrebou energie tradičných snímačov, ako napríklad ručné váhy pre expresné zásielky a prenosné zariadenia na váženie vzoriek v teréne, pričom vlastnosť nízkej spotreby energie predlžuje dobu použitia na jedno nabitie.

• Obmedzenia zložitých inštalačných priestorov: Rieši požiadavky na váženie v úzkych a špeciálne konštruktovaných priestoroch, ako je napríklad váženie vnútorných komponentov automatizovaného zariadenia a monitorovanie hmotnosti tekutín v potrubí, čím prekonáva priestorové obmedzenia pomocou nálepových a zabudovaných inštalácií.

• Problémy so slučiteľnosťou signálov v rôznych scénariach: Riešenie problému nezhody signálov tradičných snímačov so signálmi miniaturizovaných ovládacích jednotiek. Modely s digitálnym výstupom signálu možno priamo pripojiť k jednočipovým mikropočítačom a MCU, čím sa zníži zložitosť návrhu obvodov v malých zariadeniach a znížia sa náklady na výskum a vývoj.

3. Výhody používateľskej skúsenosti

• Vysoká integračná pohodlnosť: Štandardizované rozmiestnenie kontaktov a rozmery balenia umožňujú priame spájkovanie alebo rýchle upevnenie na dosky plošných spojov (PCB), čím sa eliminujú komplikované mechanické konštrukcie a skráti sa čas integrácie na menej ako 30 minút, čo výrazne zvyšuje efektivitu výroby zariadení.

• Jednoduchá prevádzková kontrola: Digitálne signálové modely podporujú jednoklávesovú kalibráciu nulového bodu a rozsahu prostredníctvom príkazov, a analógové signálové modely majú vynikajúcu lineárnosť, vyžadujú iba jednoduché ladenie obvodu a môžu byť okamžite uvedené do prevádzky, čím sa zníži technický práh pre výskumný a vývojový personál.

• Silná stabilita pri používaní: Kompenzácia teploty a odolnosť voči rušeniu zabezpečujú, že drift údajov je ≤±0,05 %FS/rok, čo eliminuje potrebu častého kalibrovania v prenosných a zabudovaných aplikáciách a zníži pracovné zaťaženie údržby.

• Prispôsobiteľný a rôznorodý výber modelov: Existuje široká škála modelov s rôznymi rozsahmi, typmi signálov a spôsobmi inštalácie, ktoré je možné priamo vybrať podľa veľkosti zariadenia, napätia napájania a požiadaviek na presnosť. Niektorí výrobcovia podporujú malosériovú výrobu na mieru, aby vyhoveli osobným potrebám.

• Dôvodná kontrola nákladov: Náklady na jednotku je možné pri hromadnom nákupu udržať v rozmedzí desiatok až stoviek yuanov, pričom náklady sú o viac ako 50 % nižšie v porovnaní s prispôsobenými miniaturizovanými snímacími riešeniami; zároveň nízka spotreba energie zníži celkové náklady na spotrebu energie zariadením.

4. Typické aplikačné scenáre
1) Oblasť zdravotníctva
• Zariadenia na monitorovanie infúzií: Vstavené do infúznych čerpadiel sledujú skutočnú zmenu hmotnosti liečivá, vypočítavajú rýchlosť infúzie a spustia alarm, keď je tekutina takmer vyčerpaná, čím sa eliminuje riziko prázdnych fliaš, napríklad presná kontrola infúzie v jednotkách intenzívnej starostlivosti.
• Rehabilitačné a ošetrovateľské zariadenia: Používané v inteligentných rehabilitačných váhach a moduloch vnímania hmotnosti protéz, napríklad na sledovanie zmien hmotnosti počas rehabilitačného tréningu u starších ľudí alebo na poskytovanie spätnej väzby o hmotnosti protéz, čím sa zvyšuje bezpečnosť rehabilitácie.
• Laboratórne lekárske zariadenia: V mikropipetách a biochemických analyzátoroch meria hmotnosť reagentov alebo vzoriek, aby sa zabezpečila presnosť dávkovania vzoriek, napríklad pri vážení mikrovzoriek reagentov testov na COVID-19.

2) Spotrebná elektronika a inteligentné nositeľné zariadenia
• Inteligentné nositeľné zariadenia: Integrované do inteligentných náramkov a hodiniek umožňujú nepriame meranie telesnej hmotnosti a podiel tuku v tele alebo monitorovanie sily pôsobiacej počas cvičenia, napríklad analýzu hmotnosti dopadu nohy pri behu.
• Zariadenia chytrého domu: Používajú sa na váženie surovín v chytrých kuchynských váhach a kávových strojoch, napríklad na presné odváženie kávového prášku na kontrolu koncentrácie nálevu; alebo na monitorovanie naplnenia chytrého koša na odpad (na základe posúdenia objemu odpadu podľa hmotnosti).
• Prenosné vážiace pomôcky: Napríklad miniatúrne expresné váhy a zariadenia na váženie batožiny, ktoré majú kompaktnú konštrukciu a nízku spotrebu energie, čo umožňuje užívateľom ich jednoducho prenášať a meriať hmotnosť predmetov v reálnom čase.

3) Priemyselná automatizácia a mikro výroba
• Výroba elektronických súčiastok: Na SMT linkách pre umiestňovanie súčiastok sleduje hmotnosť súčiastok, ako sú čipy a odpory, za účelom vylúčenia chybných výrobkov; alebo pri polovodičovom balení meria hmotnosť zapuzdrovacej hmoty, aby zabezpečila kvalitu balenia.
• Mikroautomatické zariadenia: Používané na koncový efektor mikro montážnych robotov na snímanie hmotnosti uchopených súčastí a určenie, či bolo uchopenie úspešné, napríklad váženie pri montáži modulov fotoaparátov mobilných telefónov.
• Zariadenia na riadenie tekutín: Vstavované do mikrodávkovacích čerpadiel a vstrekovačov paliva, sledujú objem dodávanej tekutiny prostredníctvom váženia, napríklad váženie malých množstiev paliva vo vstrekovacích systémoch za účelom zabezpečenia spaľovacej účinnosti.

4) Vedecký výskum a skúšobníctvo
• Výskum materiálov: Meria hmotnosť malých vzoriek materiálov (napríklad nanomateriálov a tenkých vrstiev) alebo zmenu hmotnosti materiálov počas ťahania a stlačovania, čím poskytuje údaje pre analýzu vlastností.
• Zariadenia na monitorovanie životného prostredia: V mikro monitoroch kvality vody a zariadeniach na odber vzoriek vzduchu meria hmotnosť odobratých vzoriek na výpočet koncentrácie znečisťujúcich látok, napríklad analýzu hmotnosti po odobratí vzoriek atmosférických tuhých častíc.

5) Logistika a obchod
• Mikro zoraďovací systém: Na konci automatickej zoraďovacej linky pre exprezné zásielky váži malé balíčky pre triedenie podľa hmotnosti; alebo na samoobslužných pokladniach v bezobsadených supermarketoch identifikuje výrobky vážením (v spojení s databázou hmotností).
• Maloobchodné vážiace zariadenia: Napríklad šperkové váhy a váhy pre drahé kovy, používané na presné váženie cenných predmetov, ako je zlato a diamanty, s malými rozmermi, ktoré možno umiestniť na pult bez zbytočného zaberieania priestoru.

Zhrnutie

Mikro vážiace snímače, ktorých kľúčovou konkurenčnou výhodou je „malá veľkosť, vysoká presnosť a nízka spotreba energie“, prekonali obmedzenia tradičných vážiacich zariadení z hľadiska priestoru a rozsahu a presne spĺňajú požiadavky na váženie pri malých zaťaženiach v oblastiach ako medicína, spotrebná elektronika a mikro výroba. Ich pohodlný spôsob integrácie, stabilný výkon a rozumná kontrola nákladov nielen podporujú funkčnú modernizáciu mikro zariadení, ale poskytujú aj spoľahlivú podporu pre rôzne odvetvia pri dosahovaní „presnosti, miniaturizácie a inteligentnosti“ vo vážení, čím sa stávajú neoddeliteľnou a dôležitou súčasťou modernej senzorovej technológie.

Zobrazenie podrobností

Parametre