Aluminijev mikrosenzor CZL616C

Predstavitev produkta

Senzorji za merjenje teže v mikromerilu so kompaktni instrumenti za merjenje teže, razviti na podlagi učinka obremenitve. Njihov temeljni mehanizem pretvarja signale teže v merljive električne signale s pomočjo mikroobčutljivih struktur (npr. elastomeri na podlagi tenzometra). Ti senzorji, ki merijo od nekaj do deset kubičnih centimetrov, delujejo v območju od gramov do kilogramov in združujejo dvojne prednosti kompaktnosti in visoke natančnosti. Kot bistveni sestavni deli za tehtanje v lahkih napravah in v omejenih prostorih se pogosto uporabljajo v medicinski opremi, potrošniški elektroniki, pametnih napravah ter pri znanstvenoraziskovalnih preizkusih in predstavljajo ključno podlago za zaznavanje teže v napravah v mikromerilu.

1. Osnovne značilnosti in funkcije

1) Osnovna značilnost miniatuриzacije

• Izredno kompakten in lahkega: Standardne velikosti segajo od 5 mm × 5 mm × 2 mm do 30 mm × 20 mm × 10 mm, pri čemer se nekateri prilagojeni modeli zmanjšajo na milimetrsko raven in tehtajo le 0,1 g do 5 g. To omogoča brezhibno vgradnjo v tesne prostore, kot so pametne ure in ohišja mikropump, ne da bi ogrozili strukturno celovitost naprave.

• Kompaktna konstrukcija: Večina modelov ima integrirano ohišje, ki združuje občutljive komponente in krmilne vezje signalov v mikroskopskem ohišju. Nekatere različice podpirajo tanke možnosti vgradnje, kot so površinska montaža (SMT) ali priključki s sponkami, ki so združljivi z neposrednim lotenjem na tiskano vezje ali hitrim vstavljanjem.

2) Prednosti glede zmogljivosti tehtanja

• Natančno merjenje v širokem obsegu: Sistem zajema obseg od 0,1 g do 50 kg, z osnovno točnostjo merjenja ±0,01 % NS do ±0,1 % NS in ločljivostjo do 0,001 g. S tem izpolnjuje zahteve za tehtanje v laboratorijskih pogojih na ravni mikrogramov ter potrebe potrošniške elektronike po spremljanju teže na ravni gramov.

• Hitra dinamična odzivnost: Z odzivnim časom ≤10 ms zajema trenutne spremembe mase v realnem času, na primer tehtanje pri visoki hitrosti in nizki obremenitvi za avtomatizirane razvrščevalne linije ter nadzor hitrosti kapljanja pri medicinski infuziji, s čimer preprečuje merilne napake zaradi zakasnitve signala.

• Stabilna zmogljivost proti motnjam: Vgrajeni modul za kompenzacijo temperature (delovni temperaturni razpon -10 ℃ do 60 ℃) uravnava nihanja okoljske temperature. Z diferencialnim izhodnim signalom ali elektromagnetnim ekraniranjem učinkovito zavrača notranje električne motnje in zagotavlja stabilnost podatkov.

3) Zmožnosti integracije in združljivosti

• Večfunkcijska združljivost izhodov: Podpira analognih signala (0-5 V, 4-20 mA) in digitalne signale (I2C, SPI, UART), kar omogoča neposredno povezovanje s mikrokrmilniki, enojnimi čipi in kompaktnimi PLC-ji brez dodatnih modulov za ojačanje signalov.

• Kompatibilnost materialov in medijev: Občutljivi deli so izdelani predvsem iz nerjavnega jekla 316L, titanove zlitine ali inženirskih plastik, s korozijo odpornimi ohišji. Ti deli so združljivi z različnimi tehtnimi mediji, vključno z medicinskimi tekočinami, sestavinami za hrano in elektronskimi komponentami, kar učinkovito preprečuje onesnaženje ali poškodbe zaradi korozije.

• Delovanje z nizko porabo: Poraba električne energije v mirovanju ≤10 mA, v načinu spanja pa se zmanjša na 10 μA, kar je idealno za prenosne naprave z baterijskim pogonom (npr. ročne tehtnice, pametna nosilna naprava) za podaljšanje življenjske dobe baterije.

2. Ključni industrijski problemi, ki jih je treba rešiti

Pri merjenju majhnih obremenitev in miniaturiziranih tehtnih scenarijih se tradicionalni tehtni senzorji (npr. senzorji za platformne tehtnice in industrijski tehtni moduli) soočajo s težavami, kot so prevelike dimenzije, visoka poraba energije, nedostaten natančnost in težave pri integraciji. Mikrotehtni senzorji posebej rešujejo te osnovne težave:

• Izzivi pri integraciji mikro-urejanj: Reševanje nezmožnosti vgradnje tradicionalnih senzorjev v kompaktna naprave, kot je funkcija spremljanja teže v pametnih zapestnih trakovih ali nadzor doziranja tekočine v mini medicinskih črpalkah, z doseganjem funkcionalnosti tehtanja in miniatuizacije prek kompaktnega dizajna.

• Težava merjenja pri majhnih obremenitvah in visoki natančnosti: Reševanje problema nedostajajoče natančnosti tradicionalnih senzorjev pri tehtanju v gramih in miligramih, kot je tehtanje mikrosamplev v laboratorijih ali zaznavanje teže pinov elektronskih komponent, za zagotavljanje zanesljivih podatkov za točno proizvodnjo in znanstvenoraziskovalno delo.

• Izzivi energetske učinkovitosti za prenosne naprave: Reševanje kratke življenjske dobe baterije, ki jo povzroča visoka poraba energije tradicionalnih senzorjev, kot so ročne tehtnice za pošiljke in oprema za tehtanje vzorcev v terenskih pogojih, s poudarkom na nizki porabi energije za podaljšanje trajanja posamezne uporabe.

• Zapletene omejitve pri namestitvi: Rešuje zahteve glede tehtanja v omejenih ali strukturno edinstvenih okoljih, kot so notranje komponente za avtomatizirano opremo in nadzor teže tekočin v cevovodih, z uporabo površinsko montiranih ali vdelanih rešitev za premostitev prostorskih omejitev.

• Kompatibilnost pri več scenarijih: Rešuje neujemljivost med tradicionalnimi signalnimi senzorji in enotami za mikrokrmilnike. Model z digitalnim izhodnim signalom se lahko neposredno poveže z mikrokrmilniki (MCUs), kar poenostavi načrtovanje vezij za kompaktne naprave in zmanjša razvojne stroške.

3. Poudarjeni vidiki uporabniške izkušnje

• Visoka stopnja integracijske priročnosti: Standardizirana postavitev kontaktov in dimenzije ohišja omogočajo neposredno vpenjanje na tiskano vezje ali hitro pritrditev brez zapletenih mehanskih struktur, kar zmanjša čas integracije na manj kot 30 minut in znatno poveča učinkovitost proizvodnje opreme.

• Postopek popravljanja napak je preprost: modeli digitalnega signala omogočajo kalibracijo ničelne točke in obsega z enim klikom prek ukazov, medtem ko imajo modeli analognega signala odlično linearnost. Z samo osnovnim popravkom okrogla jih lahko takoj uporabite, kar znatno zniža tehnične ovire za raziskovalne in razvojne ekipe.

• Izjemno zanesljiva zmogljivost: Temperaturna kompenzacija in zasnova proti motnjam zagotavljajo odstopanje podatkov ≤ ± 0,05% FS/let, kar odpravlja potrebo po pogosti kalibraciji v prenosnih ali vgrajenih aplikacijah in znatno zmanjšuje zahteve po vzdrževanju.

• Fleksibilna izbira: široka paleta modelov z različnimi merilnimi obrati, tipi signalov in načini namestitve. Lahko izberete neposredno na podlagi velikosti opreme, napetosti napajanja in zahtev za natančnost. Nekateri proizvajalci podpirajo tudi prilagajanje majhnih serij za zadovoljevanje individualnih potreb.

• Kontrola stroškov je razumna: enotni strošek se lahko pri nakupu v večjih količinah ohranja na ravni desetih do stotih juanov, kar je več kot 50 % nižje v primerjavi s prilagojenimi mikrosenzorskimi rešitvami. Hkrati zaradi nizke porabe energije zmanjšuje skupne stroške porabe energije opreme.

4. Tipični primeri uporabe

1) Zdravstvena nega

• Naprave za spremljanje infuzij: Vgrajene v infuzijske črpalke spremljajo trenutne spremembe mase raztopine, izračunavajo hitrost infuzije ter sprožijo alarm, ko se raztopina skoraj izprazni, da se prepreči praznjenje steklenic, kot je to prikazano pri natančnem nadzoru infuzij v intenzivnih enotah.

• Oprema za rehabilitacijo in nego: vključuje pametne rehabilitacijske tehtnice in senzorje za uteži protez, ki spremljajo nihanje telesne mase med rehabilitacijskim usposabljanjem starejših ali omogočajo povratne informacije o sili pri protezah, s čimer povečajo varnost med rehabilitacijo.

• Laboratorijska oprema: Uporaba pipet in biokemičnih analizatorjev za merjenje teže reagentov ali vzorcev, kar zagotavlja natančno dodajanje vzorcev, na primer tehtanje mikrovzorcev za teste za odkrivanje COVID-19.

2) Potrošniška elektronika in pametne nosljive naprave

• Pametni nosljivi napravi: Vgrajeni v sledilnike fitnessa in pametne ure omogočajo posredno merjenje telesne teže in deleža maščob ter spremljanje sile v realnem času med vadbo – na primer analiza teže udarca stopala med tekom.

• Pametne domače naprave: Uporabljajo se za tehtanje sestavin v pametnih kuhinjskih tehtnicah in kavnikih, na primer natančno merjenje kave v prahu za nadzor koncentracije pri pripravi; ali spremljanje prenapolnitve v pametnih košeh za smeti (določanje kapacitete odpadkov prek teže).

• Prenosne tehtnice, kot so mini tehtnice za pakete in tehtnice za prtljago, imajo kompaktno konstrukcijo in nizek porab energije, kar uporabnikom omogoča priročno prenašanje in hkratno merjenje teže predmetov v realnem času.

3) Industrijska avtomatizacija in mikroproizvodnja

• Proizvodnja elektronskih komponent: Pri sestavnih linijah SMT (Surface Mount Technology) spremljajte težo komponent, kot so čipi in upori, za izločanje defektnih izdelkov; ali pa pri pakiranju polprevodnikov izmerite težo ohišja, da zagotovite kakovost pakiranja.

• Oprema za mikro-avtomatizacijo: Končni učinek za mikro-sestavne robote, ki zaznava težo komponent, da določi uspešno prijem, na primer pri detekciji teže kamer modulov pametnih telefonov.

• Naprave za nadzor tekočin: vgrajene v mikro dozirne črpalke in vbrizgalne šobe, spremljajo dostavo tekočine po teži, na primer natančno tehtanje goriva v sistemih za vbrizgovanje goriva, da zagotovijo učinkovitost zgorevanja.

4) Raziskave in preskušanje

• Raziskave materialov: Merjenje teže majhnih vzorcev materialov (npr. nanomateriali, tanke plasti) ali sprememb teže med vlečnimi ali tlačnimi procesi za pridobivanje podatkov za analizo lastnosti.

• Oprema za spremljanje okolja: Pri mikro monitorjih kakovosti vode in napravah za vzorčenje zraka se tehta težo zbranih vzorcev, da se izračuna koncentracija onesnažil, na primer tehtni analizi atmosferskih delcev po vzorčenju.

5) Logistična in trgovinska dejavnost

• Mikro razvrščevalni sistem: Na koncu avtomatizirane linije za razvrščanje pošiljk tehta majhne pakete, da jih razvrsti po teži; ali pa na samostojnih blagajnah v trgovinah brez osebja identificira izdelke s tehtanjem (z uporabo podatkovne baze uteži).

• Tehtnice za trgovino, kot so tehtnice za nakit in dragocene kovine, so zasnovane za natančno merjenje vrednotnih predmetov, kot so zlato in dijamanti. Zaradi kompaktnih dimenzij jih je mogoče enostavno postaviti na pult, ne da bi zavzele veliko prostora.

Povzetek

Mikrotehtnice, z lastnostmi »kompaktna velikost, visoka natančnost in nizka poraba energije«, so premagale omejitve prostora in merjenja tradicionalnih tehtnih naprav. Natančno izpolnjujejo zahteve za lahkimi obremenitvami v področjih, kot so medicina, potrošniška elektronika in mikroproizvodnja. Njihova enostavna integracija, stabilna zmogljivost in cenovno učinkovita konstrukcija ne samo omogočata funkcionalne izboljšave mikro-naprav, temveč zagotavljata tudi zanesljivo podporo pri doseganju »natančnosti, miniaturizacije in inteligentnosti« tehtanja v različnih panogah. Zato so postale nepogrešljivim delom sodobne senzorske tehnologije.

Podrobnostni prikaz

Parametri