Jekleni mikrosenzor CZL902

Predstavitev produkta

Mikro merilnih celicah so miniaturni merilni elementi za utež, razviti na podlagi učinka obremenitve. Njihovo jedro pretvarja utežne signale v merljive električne signale prek mikroobčutljivih struktur (na primer elastomeri tipa tenzometra). Njihova prostornina je navadno omejena na območje od nekaj kubičnih centimetrov do nekaj deset kubičnih centimetrov, merilna območja pa segajo od gramov do kilogramov, pri čemer združujejo dvojne prednosti »majhnih dimenzij« in »visoke natančnosti«. Kot osnovni sestavni del za tehtne scenarije pri lahkih obremenitvah in v omejenih prostorih se pogosto uporabljajo v področjih, kot so medicinska oprema, potrošniška elektronika, inteligentna oprema in testiranje v znanstvenih raziskavah, ter so ključna osnova za uresničevanje zaznavanja uteži v mikro napravah.

1. Osnovne značilnosti in funkcije

1) Značilnosti miniaturizacije

• Izjemno majhen volumn in lahka masa: Redna velikost se giblje od 5 mm × 5 mm × 2 mm do 30 mm × 20 mm × 10 mm, nekateri prilagojeni modeli pa se lahko zmanjšajo na milimetrsko raven, z maso le 0,1 g ~ 5 g, kar omogoča enostavno vgradnjo v omejene prostore, kot so pametne ure in mikropumpe, brez vpliva na splošno konstrukcijsko zasnovo naprave.

• Kompaktna konstrukcijska zasnova: Večina uporablja integrirano embalažo, pri kateri se občutljivi elementi in krogi za kondicioniranje signalov vgradijo v mikro ohišje. Nekatere modele podpirajo tanke in lahke oblike namestitve, kot so površinska montaža in tip s priključnimi žicami, primerni za neposredno lemljenje ali pritrditev s klikom na tiskane vezije.

2) Prednosti zmogljivosti tehtanja

• Natančno merjenje na širokem območju: Merilni razpon sega od 0,1 g do 50 kg, osnovna merilna natančnost pa je ±0,01 %NS do ±0,1 %NS in ločljivost do 0,001 g, kar omogoča izpolnjevanje zahtev tako za tehtanje vzorcev na ravni mikrogramov v laboratorijih kot za nadzorovanje mase na ravni gramov v potrošniški elektroniki.

• Hitra dinamična odzivnost: Čas odziva je ≤10 ms, kar omogoča zajemanje trenutnih sprememb teže v realnem času, na primer hitro tehtanje pri avtomatiziranih sortirnih linijah in spremljanje kapi v medicinskih infuzijah, ter izogibanje odstopanjem meritev, ki bi jih povzročilo zamikanje signala.

• Stabilna odpornost proti motnjam: Vgrajen modul za kompenzacijo temperature (prilagojen delovnemu okolju od -10 °C do 60 °C) uravnava vpliv nihanj temperature okolja; uporablja diferencialni izhodni signal ali konstrukcijo z elektromagnetno ekraniranjem, da prepreči elektromagnetne motnje iz notranjih tokokrogov naprave ter zagotovi stabilnost podatkov.

3) Funkcije integracije in prilagoditve

• Prilagoditev več signalov na izhodu: Podpira izhod analognih signalov (0–5 V, 4–20 mA) in digitalnih signalov (I2C, SPI, UART) ter se lahko neposredno poveže z mikrokontrolnimi enotami, kot so MCU, enočipni mikrokrmilniki in majhni PLC-ji, brez potrebe po dodatnih modulih za ojačanje signalov.

• Kompatibilnost materialov in medijev: Občutljivi elementi večinoma uporabljajo nerjavečo jeklo 316L, titanove zlitine ali inženirske plastične materiale, ohišje pa je obdelano protikorozijsko, primerno za različna tehtna sredstva, kot so medicinski telesni tekočini, surovine za hrano in elektronske komponente, ter preprečuje onesnaženje ali korozivno poškodbo.

• Značilnosti nizke porabe energije: Poraba električne energije v mirovanju je ≤10 mA, v načinu spanja pa lahko znaša le 10 μA, primerno za naprave na baterije (kot so ročne tehtnice in pametne nosljive naprave), kar podaljša življenjsko dobo baterije.

2. Osnovni industrijski problemi, ki jih rešujemo
V primerih tehtanja z majhno obremenitvijo in miniaturiziranimi scenariji imajo tradicionalni obtežni členi (kot so senzorji za tehtnice in industrijski tehtni moduli) težave, kot so »prevelike dimenzije, visoka poraba energije, nedostaten natančnost in težave pri integraciji«. Miniaturizirani obtežni členi posebej rešujejo naslednje osnovne težave:
• Prepreke pri integraciji v majhne naprave: Reši problem, da tradicionalnih senzorjev ni mogoče vgraditi v majhne naprave, kot je funkcija spremljanja telesne teže pri pametnih opremah za roko in nadzor teže zdravil v tekoči obliki pri mini medicinskih črpalkah, ter izpolni dvojna zahtevanja naprav »funkcija tehtanja + miniaturizacija« s konstrukcijo v majhni obliki.
• Težave pri visoko natančnem merjenju pri majhnih obremenitvah : Reši problem nedostatne natančnosti tradicionalnih senzorjev pri tehtanju na ravni gramov in miligramov, kot je tehtanje sledov vzorcev v laboratorijih in zaznavanje teže kontaktov elektronskih komponent, ter zagotovi zanesljive podatke za točno proizvodnjo in znanstvenoraziskovalno delo.
• Težave s porabo energije v prenosnih napravah: Reši problem kratke življenjske dobe baterije, ki jo povzroča visoka poraba energije tradicionalnih senzorjev, kot so ročne tehtnice za hitro pošto in naprave za tehtanje vzorcev v zunanjih pogojih, pri čemer značilnosti nizke porabe energije podaljšujejo čas uporabe na eno polnjenje.
• Omejitve zapletenega namestitvenega prostora: Zadostite zahtevam tehtanja v ozkih in posebej strukturiranih prostorih, kot je tehtanje notranjih komponent avtomatizirane opreme in spremljanje teže tekočin v cevovodih, s prelomom omejitev prostora z nalepkami in vgrajeno namestitvijo.
• Težave z združljivostjo signalov v več scenarijih: Rešite problem, ko signali tradicionalnih senzorjev niso združljivi s signalnimi enotami miniaturiziranih nadzornih enot. Modeli z digitalnim izhodom signala se lahko neposredno priključijo na enočipne računalnike in MCU-je, s čimer se zmanjša zapletenost oblikovanja vezij v majhnih napravah ter znižajo stroški razvoja.

3. Poudarjeni vidiki uporabniške izkušnje
•Visoka integracijska priročnost: Standardizirana postavitev kontaktov in gabariti ohišja omogočajo neposredni spajkanje ali hitro pritrditev na tiskane vezije, kar odpravlja potrebo po zapletenih mehanskih konstrukcijah in zmanjša čas integracije na manj kot 30 minut, znatno izboljšuje učinkovitost proizvodnje opreme.
• Preprosto delo pri odpravljanju napak: Digitalni modeli signalov podpirajo enostavno kalibracijo ničle in obsega prek ukazov, analogni modeli signalov pa imajo odlično linearnost, zaradi česar je potrebna le preprosta diagnostika vezja za takojšnjo uporabo, s čimer se zmanjša tehnična ovira za raziskovalce in razvijalce.
•Močna stabilnost pri uporabi: Kompenzacija temperature in načrtovanje za zmanjšanje motenj zagotavljata drift podatkov ≤±0,05 %NS/leto, kar odpravlja potrebo po pogostih ponovnih kalibracijah v prenosnih in vgrajenih scenarijih ter zmanjšuje stroške vzdrževanja po montaži.
•Prilagodljiv in raznolik izbor modelov: Na voljo je širok nabor modelov z različnimi obsegi, tipi signalov in metodami namestitve, kar omogoča neposreden izbor glede na velikost opreme, napetost napajanja in zahteve po natančnosti. Nekateri proizvajalci podpirajo tudi naročila v majhnih serijah za izpolnjevanje personaliziranih potreb.
•Razumen nadzor stroškov: Strošek na enoto se lahko med večjim nakupom obdrži med desetinami in stotinami juanov, pri čemer se stroški zmanjšajo za več kot 50 % v primerjavi s prilagojenimi miniaturiziranimi rešitvami za zaznavanje; hkrati nizka poraba energije zmanjša skupne stroške porabe energije opreme.

4. Tipični primeri uporabe
1) Zdravstvo
• Naprave za nadzor infuzij: Vgrajene v infuzijske črpalke spremljajo spremembo teže zdravilne raztopine v realnem času, izračunajo hitrost infuzije ter sprožijo alarm, ko raztopina kmalu zmanjka, s čimer se prepreči tveganje praznih steklenic, na primer natančno nadzorovanje infuzij v intenzivnih enotah.
• Oprema za rehabilitacijo in nego: Uporabljene v pametnih rehabilitacijskih tehtnicah in modulih za zaznavanje teže protetičnih udom, na primer za spremljanje sprememb teže med rehabilitacijskim usposabljanjem starejših oseb ali za zagotavljanje senzoričnega povratnega opisa pri protetičnih udih, kar izboljša varnost med rehabilitacijo.
• Laboratorijska medicinska oprema: V mikropipetah in biokemičnih analizatorjih merijo težo reagentov ali vzorcev, da zagotovijo natančnost dodajanja vzorcev, na primer tehtanje mikrovzorcev reagentov za testiranje COVID-19.
2) Potrošniška elektronika in pametne nosljive naprave
• Pametni nosljivi napravi: Vgrajeni v pametne trakove in ure omogočajo posredno merjenje telesne teže in deleža maščob ali spremljanje sile, ki se uporablja med vadbo, na primer analiza teže stopala ob pristanku med tekmo.
• Pametne domače naprave: Uporabljene za tehtanje surovin v pametnih kuhinjskih tehtnicah in kavnikih, na primer natančno tehtanje kavovega praška za nadzor koncentracije kuhanja; ali spremljanje polnosti pametnih košev za smeti (s sodbo o kapaciteti smeti prek teže).
• Prenosna tehtalna orodja: Na primer mini ekspresne tehtnice in tehtnice za prtljago, z majhnim dizajnom in nizko porabo energije, primerna za prenos in omogoča uporabnikom takojšnje merjenje teže predmetov.
3) Industrijska avtomatizacija in mikro proizvodnja
• Proizvodnja elektronskih komponent: Na SMT postopkih postavljanja komponent sledijo masi komponent, kot so čipi in upori, da izločijo defektne izdelke; ali pa pri pakiranju polprevodnikov merijo maso zapiralnega koloida, da zagotovijo kakovost pakiranja.
• Oprema za mikro avtomatizacijo: Uporabljena na končnih učinkih mikro robotskih sestavnih naprav za zaznavanje mase prijete komponente in določanje uspešnosti prijema, na primer tehtanje in zaznavanje med sestavljanjem modulov fotoaparata za mobilne telefone.
• Oprema za nadzor pretoka tekočin: Vgrajena v mikrodозirna črpalka in vbrizgalne šobe, spremljajo količino dostavljene tekočine prek teže, na primer tehtanje mikrokoličin goriva v sistemih za vbrizgovanje za zagotavljanje učinkovitosti zgorevanja.
4) Znanstvenoraziskovalna dejavnost in preizkušanje
• Raziskave na področju znanosti o materialih: Merjenje mase majhnih vzorcev materialov (kot so nanomateriali in tankoslojni materiali) ali spremembe mase materialov med raztezanjem in stiskanjem ter zagotavljanje podatkov za analizo lastnosti.
• Oprema za spremljanje okolja: V mikro monitorjih kakovosti vode in napravah za odvzemanje zračnih vzorcev merijo maso zbranih vzorcev za izračun koncentracije onesnažil, na primer analizo mase po odvzemu delcev iz ozračja.
5) Logistika in trgovina
• Mikro sistemi za razvrščanje: Na koncu avtomatizirane linije za razvrščanje pošiljk tehtajo majhne pakete, da jih razvrstijo po masi; ali pa na samostojnih blagajnah v neposlovnih trgovinah prepoznajo izdelke s tehtanjem (v povezavi s podatkovno zbirko uteži).
• Oprema za tehtanje v drobni trgovini: Na primer tehtnice za nakit in tehtnice za dragocene kovine, ki se uporabljajo za natančno tehtanje dragocenih predmetov, kot so zlato in dijamanti, z majhno velikostjo, ki se lahko postavi na pult, ne da bi zasedla preveč prostora.

Povzetek

Mikrosenzorji za obremenitev, katerih ključna konkurenčnost temelji na »majhni velikosti, visoki natančnosti in nizki porabi energije«, so prelomili omejitve tradicionalnih tehtnih naprav glede prostora in obsega, s čimer natančno izpolnjujejo zahteve za tehtanje pri nizki obremenitvi v področjih, kot so medicina, potrošniška elektronika in mikro proizvodnja. Njihova priročna integracija, stabilna zmogljivost in racionalno nadzorovanje stroškov ne samo omogočata funkcionalno nadgradnjo mikro naprav, temveč tudi zagotavljata zanesljivo podporo različnim panogam pri doseganju »natančnosti, miniaturizacije in inteligentnosti« pri tehtanju ter tako postajajo nepogrešljiv in pomemben del sodobne senzorske tehnologije.

Podrobnostni prikaz

Parametri