Алюмінієвий мікросенсор CZL616C

Вступ до продукту

Мікроскопічні датчики зважування — це компактні пристрої вимірювання ваги, розроблені на основі ефекту деформації. Їхнім основним механізмом є перетворення сигналів ваги в вимірювані електричні сигнали за допомогою мікрочутливих структур (наприклад, пружних елементів на основі тензометричних датчиків). Зазвичай мають розмір від кількох до декількох десятків кубічних сантиметрів і працюють у діапазоні від грамів до кілограмів, поєднуючи подвійну перевагу компактних розмірів та високої точності. Як важливі компоненти для зважування в легких та обмежених просторах, вони широко використовуються в медичному обладнанні, побутовій електроніці, розумних пристроях та наукових дослідженнях, стаючи критичною основою для виявлення ваги в мікропристроях.

1. Основні характеристики та функції

1) Основна характеристика — мініатюризація

• Надмалий і легкий: стандартні розміри варіюються від 5 мм × 5 мм × 2 мм до 30 мм × 20 мм × 10 мм, деякі спеціальні моделі мають розміри на рівні міліметрів і важать лише від 0,1 г до 5 г. Це дозволяє безперешкодно інтегрувати їх у обмежені простори, такі як смарт-годинники та корпуси мікронасосів, не порушуючи цілісності конструкції пристрою.

• Компактна конструкція: більшість моделей має інтегроване упакування, що поєднує чутливі компоненти та схеми обробки сигналів у мініатюрному корпусі. Деякі варіанти підтримують тонкі способи кріплення, наприклад, поверхневе монтажування (SMT) або з’єднання за допомогою виводів, сумісні з безпосереднім припоюванням до друкованої плати або швидким кріпленням типу «застібка».

2) Переваги у продуктивності

• Точне вимірювання в широкому діапазоні: система охоплює діапазон від 0,1 г до 50 кг, основна точність вимірювання становить ±0,01% НВ до ±0,1% НВ, роздільна здатність — до 0,001 г. Відповідає вимогам лабораторних ваг для зважування зразків на рівні мікрограмів і потреб електронних пристроїв для споживачів щодо контролю ваги на рівні грамів.

• Швидка динамічна відповідь: час відгуку ≤10 мс, що дозволяє у реальному часі фіксувати миттєві зміни ваги, наприклад, швидкісне зважування при малих навантаженнях на лініях автоматичної сортування та контроль швидкості крапання під час медичної інфузії, запобігаючи похибкам вимірювання через затримку сигналу.

• Стійкість до перешкод: вбудований модуль компенсації температури (робочий діапазон від -10℃ до 60℃) нейтралізує коливання температури навколишнього середовища. Завдяки диференційному виходу сигналу або електромагнітному екрануванню ефективно протидіє внутрішнім перешкодам схеми, забезпечуючи стабільність даних.

3) Ознаки інтеграції та сумісності

• Сумісність із багатьма виходами: підтримує аналогові сигнали (0-5 В, 4-20 мА) та цифрові сигнали (I2C, SPI, UART), що дозволяє безпосередньо підключатися до мікроконтролерів, однокристальних мікроконтролерів і компактних програмованих логічних контролерів (PLC) без необхідності додаткових модулів підсилення сигналу.

• Сумісність матеріалів і середовищ: Чутливі компоненти виготовлені переважно з нержавіючої сталі 316L, титанового сплаву або інженерних пластмас, з корпусами, стійкими до корозії. Ці компоненти сумісні з різними середовищами для зважування, включаючи медичні рідини, харчові інгредієнти та електронні компоненти, ефективно запобігаючи забрудненню або корозійним пошкодженням.

• Енергоефективність: Споживання струму в режимі очікування ≤10 мА, знижується до 10 мкА в режимі сну, що ідеально підходить для пристроїв із батарейним живленням (наприклад, портативні ваги, розумні гаджети) для подовження терміну роботи батареї.

2. Основні галузеві проблеми, які потрібно вирішити

У сценаріях зважування з малою вагою та мініатюрних пристроїв традиційні датчики зважування (наприклад, датчики платформених терезів та промислові модулі зважування) стикаються з такими проблемами, як надмірні розміри, високе енергоспоживання, недостатня точність і труднощі інтеграції. Мікродатчики зважування спеціально розроблені для усунення цих основних проблем:

• Проблеми інтеграції мікропристроїв: Вирішення неможливості вбудовування традиційних датчиків у компактні пристрої, такі як функція контролю ваги в розумних браслетах або контроль дозування рідини в мініатюрних медичних помпах, шляхом поєднання функції зважування та мініатюризації за рахунок компактного дизайну.

• Проблема зважування малої ваги з високою точністю: вирішення проблеми недостатньої точності традиційних датчиків при зважуванні в грамовому та міліграмовому діапазоні, наприклад, зважування мікрозразків у лабораторіях, визначення ваги контактів електронних компонентів, забезпечення надійних даних для прецизійного виробництва та наукових досліджень.

• Виклики щодо енергоефективності для портативних пристроїв: Вирішення проблеми короткого терміну роботи від акумулятора через високе енергоспоживання традиційних датчиків, таких як ручні ваги для посилок та обладнання для зважування зразків на вулиці; ці пристрої мають низьке енергоспоживання, що подовжує тривалість їхнього одноразового використання.

• Складні обмеження монтажного простору: Вирішує завдання зважування в обмежених або конструктивно унікальних умовах, наприклад, зважування внутрішніх компонентів автоматизованого обладнання та контроль маси рідини в трубопроводах, шляхом використання рішень з поверхневим монтажем або вбудованих систем, що дозволяє подолати просторові обмеження.

• Сумісність сигналів у багатьох сценаріях: Вирішує проблему невідповідності сигналів традиційних датчиків і мікроконтролерів. Модель із цифровим виходом сигналу може безпосередньо підключатися до мікроконтролерів (MCU), спрощуючи схемотехніку компактних пристроїв і знижуючи витрати на НДР.

3. Переваги з точки зору користувацького досвіду

• Високий рівень інтеграції та зручність: Стандартизована розстановка виводів і габаритні розміри дозволяють безпосередньо припаювати компонент до друкованої плати або швидко фіксувати без складних механічних конструкцій, скорочуючи час інтеграції до менш ніж 30 хвилин і значно підвищуючи ефективність виробництва обладнання.

• Процес налагодження є простим: моделі цифрового сигналу дозволяють калібрувати нульову точку та діапазон за допомогою однієї команди, тоді як моделі аналогового сигналу мають відмінну лінійність. Після базового налагодження схеми їх можна відразу використовувати, що значно знижує технічний бар'єр для науково-дослідних команд.

• Висока надійність: конструкція із компенсацією температури та захистом від перешкод забезпечує дрейф даних ≤±0,05% НВ/рік, що усуває необхідність у постійній калібруванні в портативних або вбудованих застосунках і значно зменшує потребу в обслуговуванні.

• Гнучкий вибір: широкий асортимент моделей із різними діапазонами вимірювання, типами сигналів і способами монтажу. Ви можете обрати модель безпосередньо за розміром обладнання, напругою живлення та вимогами до точності. Деякі виробники також підтримують малий серійний випуск на замовлення, щоб задовольнити індивідуальні потреби.

• Контроль вартості є розумним: вартість одиниці може бути обмежена кількома десятками або сотнями юаней при оптових закупівлях, що на понад 50% нижче, ніж у разі спеціалізованого мікрочутливого рішення. У той же час, низьке енергоспоживання зменшує загальні витрати на енергію для обладнання.

4. Типові області застосування

1) Охорона здоров'я

• Пристрої моніторингу інфузії: інтегровані в інфузійні помпи, вони контролюють реальний час зміни ваги розчину, розраховують швидкість інфузії та подають сигнали тривоги, коли розчин майже вичерпано, щоб запобігти порожнім пляшкам, як це спостерігається при точному контролі інфузії в умовах інтенсивної терапії.

• Обладнання для реабілітації та догляду: включає розумні реабілітаційні ваги та датчики ваги для протезів, які контролюють коливання ваги під час реабілітаційних тренувань літніх людей або забезпечують силовий зворотний зв'язок для протезів, тим самим підвищуючи безпеку реабілітації.

• Лабораторне обладнання: використання піпеток та біохімічних аналізаторів для вимірювання ваги реагентів або зразків, забезпечення точного додавання зразків, наприклад, зважування мікрозразків для тест-систем на COVID-19.

2) Побутова електроніка та розумні носимі пристрої

• Розумні гаджети: інтегровані у трекери активності та розумні годинники, ці пристрої дозволяють непрямо вимірювати вагу тіла та вміст жиру в організмі, а також здійснюють моніторинг навантаження в реальному часі під час тренувань — наприклад, аналізують навантаження стопи під час бігу.

• Побутові розумні пристрої: використовуються для зважування інгредієнтів у розумних кухонних вагах та кавоварках, наприклад, точне дозування кавової м’якини для контролю концентрації заварювання; або контроль переповнення в розумних смітникових кошиках (визначення заповненості сміттям за вагою).

• Портативні ваги, такі як міні-ваги для посилок та валіз, мають компактну конструкцію та низьке енергоспоживання, що дозволяє користувачам зручно носити їх із собою та вимірювати вагу предметів у режимі реального часу.

3) Промислова автоматизація та мікропромислове виробництво

• Виробництво електронних компонентів: у лініях збірки SMT (технологія поверхневого монтажу) контролювати вагу компонентів, таких як мікросхеми та резистори, для відбракування дефектних виробів; або в пакуванні напівпровідників вимірювати вагу компаунду, щоб забезпечити якість упаковки.

• Мікроавтоматизоване обладнання: кінцевий ефектор для мікроскладальних роботів, що відчуває вагу компонентів для визначення успішного захоплення, наприклад, при контролі ваги модулів камер смартфонів.

• Пристрої керування рідинами: вбудовані в мікродозувальні насоси та форсунки, вони контролюють подачу рідини за вагою, наприклад, точне зважування палива в системах паливоподачі, щоб забезпечити ефективність згоряння.

4) Галузі досліджень та випробувань

• Дослідження матеріалів: вимірювання ваги малих зразків матеріалів (наприклад, наноматеріалів, тонких плівок) або зміни ваги під час процесів розтягу чи стиснення для отримання даних для аналізу властивостей.

• Обладнання для моніторингу навколишнього середовища: у мікромоніторах якості води та пристроях для відбору проб повітря масу зібраних зразків вимірюють для розрахунку концентрації забруднюючих речовин, наприклад, аналіз маси атмосферних частинок після відбору проб.

5) Логістика та роздрібна торгівля

• Мікросистема сортування: наприкінці автоматичної лінії сортування експрес-доставки вона зважує невеликі посилки для їх класифікації за вагою; або на касах самообслуговування в супермаркетах без персоналу ідентифікує товари шляхом зважування (за допомогою бази даних ваг).

• Роздрібне зважувальне обладнання, таке як ювелірні терези та терези для дорогоцінних металів, призначене для точного вимірювання цінних предметів, таких як золото та діаманти. Компактні за розміром, ці пристрої можна легко розмістити на прилавку, не займаючи багато місця.

Резюме

Мікрозважувальні сенсори, що мають основні переваги у вигляді «компактних розмірів, високої точності та низького енергоспоживання», подолали просторові та вимірювальні обмеження традиційних зважувальних пристроїв. Вони точно задовольняють потреби у зважуванні легких навантажень у таких галузях, як медицина, побутова електроніка та мікропромисловість. Їх зручна інтеграція, стабільна робота та економічний дизайн не лише сприяють функціональному оновленню мікропристроїв, а й забезпечують надійну підтримку досягнення «точності, мініатюрності та інтелектуальності» у процесах зважування в різних галузях. У результаті вони стали невід'ємною складовою сучасних технологій засобів вимірювання.

Детальний дисплей

Параметри