Алюмінієвий мікросенсор CZL611N

Вступ до продукту

Мікро датчиках навантаження є мініатюрними компонентами для вимірювання ваги, розробленими на основі ефекту деформації. Їхнє ядро перетворює сигнали ваги на вимірювані електричні сигнали за допомогою мікрочутливих структур (наприклад, тензометричних еластомерів). Їхній об’єм зазвичай обмежений діапазоном від кількох кубічних сантиметрів до декількох десятків кубічних сантиметрів, а діапазон вимірювань охоплює значення від грамів до кілограмів, поєднуючи подвійні переваги «малого розміру» та «високої точності». Як основний компонент для зважування в умовах малої навантаженості та обмеженого простору, вони широко використовуються в таких галузях, як медичне обладнання, побутова електроніка, інтелектуальні пристрої та наукові випробування, і є ключовою основою для реалізації чутливості до ваги в мікропристроях.

1. Основні характеристики та функції

1) Характерні риси мініатюризації

• Надмалий об’єм і легка вага: Звичайний розмір варіюється від 5 мм × 5 мм × 2 мм до 30 мм × 20 мм × 10 мм, а деякі спеціальні моделі можуть бути зменшені до міліметрового рівня, маючи вагу лише 0,1 г ~ 5 г, що дозволяє легко вбудовувати їх у обмежені простори, такі як смарт-годинники та мікронасоси, не впливаючи на загальний конструктивний дизайн пристрою.

• Компактна конструкція: Більшість моделей мають інтегроване корпусування, в якому чутливі елементи та сигнальні ланки обробки інтегровані в мікрокорпус. Деякі моделі підтримують легкі способи монтажу, такі як поверхневе кріплення та тип з виводами, що підходить для безпосереднього припоювання або фіксації за допомогою защілок на платі PCB.

2) Переваги у показниках зважування

• Точне вимірювання в широкому діапазоні: Діапазон вимірювань охоплює 0,1 г ~ 50 кг, з основною точністю вимірювання ±0,01% НВ ~ ±0,1% НВ та роздільною здатністю до 0,001 г, що дозволяє виконувати зважування зразків на рівні мікрограмів у лабораторіях і контролювати вагу на рівні грамів у побутовій електроніці.

• Швидка динамічна відповідь: Час відгуку становить ≤10 мс, що дозволяє у реальному часі фіксувати миттєві зміни ваги, наприклад, швидкісне зважування невеликих вантажів на автоматизованих лініях сортування та контроль ваги крапельного введення рідини під час медичних інфузій, усуваючи похибки вимірювання, спричинені затримкою сигналу.

• Стійка здатність до протидії перешкодам: Вбудований модуль компенсації температури (придатний для робочого середовища -10°C…60°C) для нейтралізації впливу коливань температури навколишнього середовища; використання диференційного вихідного сигналу або конструкції з електромагнітним екрануванням для протидії електромагнітним перешкодам від внутрішніх кіл пристрою, забезпечуючи стабільність даних.

3) Функції інтеграції та адаптації

• Адаптація багатосигнального виходу: Підтримує вивід аналогових сигналів (0–5 В, 4–20 мА) і цифрових сигналів (I2C, SPI, UART) та може безпосередньо підключатися до мікроконтролерів (MCU), мікроконтролерів і малих програмованих логічних контролерів (PLC) без необхідності додаткових модулів підсилення сигналу.

• Сумісність матеріалів і середовищ: Чутливі елементи переважно виготовлені з нержавіючої сталі 316L, титанового сплаву або інженерних пластиків, а корпус має протикорозійне покриття, що робить його придатним для різних середовищ зважування, таких як медичні біологічні рідини, харчова сировина та електронні компоненти, запобігаючи забрудненню або корозійним пошкодженням.

• Характеристики низького енергоспоживання: Споживання струму в режимі очікування становить ≤10 мА та може бути таким низьким, як 10 мкА у сплячому режимі, що робить пристрій придатним для акумуляторних портативних пристроїв (наприклад, ручних терезів або смарт-гаджетів), продовжуючи термін роботи батареї.

2. Вирішення ключових галузевих проблем

У сценаріях зважування з малою вагою та мініатюрних пристроїв традиційні тензометричні датчики (наприклад, датчики платформених терезів чи промислові модулі зважування) мають такі проблеми, як «надто великі габарити, високе енергоспоживання, недостатня точність та складність інтеграції». Мікротензодатчики спеціально розроблені для вирішення таких основних проблем:

• Перешкоди інтеграції в мікропристрої: Вирішити проблему неможливості вбудування традиційних датчиків у невеликі пристрої, такі як функція контролю маси тіла у розумних браслетах та контроль маси рідкого ліків у мікромедичних насосах, досягаючи подвійних вимог «функції зважування + мініатюризація» завдяки компактному дизайну.

• Складнощі вимірювання малої ваги з високою точністю: Вирішити проблему недостатньої точності традиційних датчиків при зважуванні на рівні грамів і міліграмів, наприклад, зважування мікрозразків у лабораторіях і визначення маси виводів електронних компонентів, забезпечуючи надійні дані для прецизійного виробництва та наукових досліджень.

• Проблеми енергоспоживання в портативних пристроях: Вирішити проблему короткого терміну роботи від акумулятора, спричинену високим енергоспоживанням традиційних датчиків, наприклад, у портативних терезах для експрес-пошти та зовнішніх пристроях для зважування проб, завдяки низькому енергоспоживанню продовжуючи час автономної роботи.

• Обмеження у складних монтажних просторах: Вирішуйте завдання зважування в вузьких та спеціально структурованих просторах, наприклад, зважування внутрішніх компонентів у автоматизованому обладнанні та контроль маси рідини в трубопроводах, подолання обмежень простору за рахунок поверхневого монтажу та вбудованої установки.

• Проблеми сумісності сигналів у різних сценаріях: Вирішуйте проблему невідповідності сигналів традиційних датчиків мікроконтролерним пристроям. Моделі з цифровим виходом сигналу можуть безпосередньо підключатися до мікроконтролерів та MCU, зменшуючи складність схемотехніки малих пристроїв і знижуючи витрати на НДР.

3. Основні переваги для користувача

• Висока інтеграційна зручність: Стандартизована розстановка виводів разом із розміром корпусу дозволяє безпосереднє паяння або швидке кріплення на друкованій платі без складних механічних конструкцій. Час інтеграції може бути скорочений до менш ніж 30 хвилин, що значно підвищує ефективність виробництва обладнання.

• Проста операція налагодження: Цифрова модель сигналу підтримує калібрування нуля та діапазону одним натисканням кнопки за допомогою інструкцій, а аналогова модель сигналу має відмінну лінійність, що дозволяє використовувати її після простого налагодження схеми, знижуючи технічний поріг для фахівців з НДР.

• Висока стабільність у роботі: Компенсація температури та захист від перешкод забезпечують дрейф даних ≤ ±0,05 % НВ/рік, що усуває необхідність частого калібрування в портативних та вбудованих сценаріях і зменшує обсяг робіт з обслуговування.

• Гнучкий та різноманітний вибір: Доступна велика кількість моделей з різними діапазонами, типами сигналів і способами монтажу, які можна безпосередньо вибирати залежно від розмірів обладнання, напруги живлення та вимог до точності. Деякі виробники підтримують малий серійний випуск на замовлення для задоволення індивідуальних потреб.

• Обґрунтований контроль вартості: При закупівлі оптом вартість одного пристрою може бути контролювана від десятків до сотень юанів, що на більше ніж 50% нижче вартості спеціалізованих мікрочутливих рішень. У той же час, низьке енергоспоживання зменшує загальні витрати на енергію обладнання.

4. Типові сценарії використання:

1) Галузь охорони здоров'я

• Обладнання для моніторингу крапельниць: вбудовується в інфузійний насос, забезпечує постійний контроль за зміною ваги розчину ліків, розраховує швидкість введення розчину та активує сигнал тривоги, коли ліки майже закінчуються, запобігаючи ризику порожніх пляшок, наприклад, точний контроль інфузії в

• Обладнання для реабілітації та догляду: використовується в інтелектуальних реабілітаційних терезах, модулях визначення ваги протезів, наприклад, для контролю змін ваги під час реабілітаційних тренувань для літніх людей або для отримання зворотного зв'язку щодо ваги протезів з метою підвищення безпеки реабілітації.

• Лабораторне медичне обладнання: використовується в мікропіпетках та біохімічних аналізаторах для вимірювання ваги реагентів або зразків, щоб забезпечити точність дозування зразків, наприклад, мікродозування та зважування реагентів для виявлення COVID-19.

2) Побутова електроніка та розумні носимі пристрої

Розумні носимі пристрої: інтегровані у розумні браслети та смарт-годинники для непрямого вимірювання ваги та відсотка жиру в тілі або контролю ваги під навантаженням під час тренувань, наприклад, аналіз ваги ступні під час бігу.

Пристрої розумного дому: використовуються для зважування сировини в розумних кухонних вагах та кавомашинах, наприклад, точне зважування кавової порошку для контролю концентрації заварювання; або контроль переповнення розумних сміттєвих кошиків (визначення обсягу сміття за вагою).

Портативні зважувальні пристрої: наприклад, міні-ваги для експрес-перевірки та ваги для багажу, що мають компактні розміри та низьке енергоспоживання, зручні для користувачів, які можуть носити їх із собою та вимірювати вагу предметів у режимі реального часу.

3) Промислова автоматизація та мікропроцеси виробництва.

Виробництво електронних компонентів: на лінії збірки чіпів SMT контролювати вагу таких компонентів, як мікросхеми та резистори, для відбракування некваліфікованих продуктів; або в напівпровідниковому корпусуванні вимірювати вагу герметика для забезпечення якості упаковки.

Обладнання для мікроавтоматизації: використовується як кінцевий ефектор мікрозбірних роботів, що відчуває вагу захоплюваних деталей і визначає успішність захоплення, наприклад, контроль ваги при збірці модулів камер смартфонів.

Обладнання для керування потоками: вбудовується в мікродозувальні насоси та паливні форсунки, контролює об’єм подачі рідини через вагу, наприклад, мікрозважування палива в системах уприскування для забезпечення ефективності згоряння.

4) Галузь досліджень та випробувань

• Дослідження матеріалознавства: вимірювання ваги невеликих зразків матеріалів (таких як наноматеріали, тонкі плівки) або зміни ваги матеріалів під час процесів розтягування та стиснення, забезпечення даними для аналізу властивостей.

• Обладнання для моніторингу навколишнього середовища: вимірювання ваги зібраних зразків у мініатюрних приладах контролю якості води та обладнанні для відбору проб повітря, розрахунок концентрації забруднюючих речовин, наприклад, аналіз ваги після відбору проб атмосферних частинок.

5) Галузь логістики та роздрібної торгівлі

• Мікрокласифікаційна система: на кінці автоматизованої лінії сортування експрес-пошти зважувати невеликі посилки та виконувати класифікацію за вагою; або на касі самообслуговування в супермаркетах без персоналу — ідентифікувати товари шляхом зважування (за допомогою бази даних ваги).

• Роздрібне зважувальне обладнання: таке як ювелірні ваги, ваги для дорогоцінних металів, призначені для точного зважування цінних предметів, таких як золото та діаманти, компактні за розміром і можуть розміщуватися на прилавку, не займаючи забагато місця.

Резюме

Мікрозважувальний сенсор має ключову конкурентоспроможність «малий розмір, висока точність і низьке енергоспоживання», подолавши обмеження традиційного зважувального обладнання у плані простору та діапазону, точно відповідаючи потребам зважування легких навантажень у галузях медицини, побутової електроніки, мікровиробництва тощо. Зручний спосіб інтеграції, стабільна продуктивність і раціональний контроль вартості не лише сприяють функціональному оновленню мікропристроїв, а й забезпечують надійну підтримку для різних галузей у досягненні «точності, мініатюрності та інтелектуальності» зважування, стаючи невід'ємною важливою складовою сучасних сенсорних технологій.

Детальний дисплей

Параметри