Сталевий мікросенсор CZL902

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 кількох десятків кубічних сантиметрів, а діапазон вимірювань охоплює від грамів до кілограмів, поєднуючи подвійні переваги «малого розміру» та «високої точності». Як основний компонент для зважування в умовах малої ваги 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 упакування, в якому чутливі елементи та схеми обробки сигналів об'єднані в мікрокорпус. Деякі моделі підтримують тонкі та легкі форми монтажу, такі як поверхневе кріплення або з виводами, що підходить для безпосереднього паяння або фіксації ущільненням на друкованих платах.

2) Переваги у показниках зважування

• Точне вимірювання в широкому діапазоні: Діапазон вимірювання охоплює 0,1 г ~ 50 кг, основна точність вимірювання становить ±0,01% НВ ~ ±0,1% НВ, роздільна здатність досягає 0,001 г, що дозволяє задовольняти як зважування зразків на рівні мікрограмів у лабораторіях, так і контроль ваги 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 (пристосований для робочого середовища -10℃~60℃), що нейтралізує вплив коливань температури навколишнього середовища; використовує диференційний вихід сигналу або електромагнітне екранування для захисту від електромагнітних перешкод 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 антикорозійне покриття, що робить його придатним для різних середовищ зважування, таких як рідини тіла, сировина для харчової промисловості та електронні компоненти, запобігаючи забрудненню або корозійним пошкодженням.

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

2. Основні галузеві проблеми, які вирішуються
У сценаріях зважування з малою вагою та мініатюрних пристроїв традиційні тензометричні перетворювачі (наприклад, датчики платформених ваг або промислові модулі зважування) мають такі проблеми, як «надмірні габарити, високе енергоспоживання, недостатня точність та складність інтеграції». Мініатюрні тензометричні перетворювачі спеціально розроблені для вирішення таких основних проблем:
• Перешкоди для інтеграції в мініатюрні пристрої: Вирішує проблему, пов'язану з неможливістю вбудування традиційних датчиків у невеликі пристрої, такі як функція контролю ваги тіла в розумних браслетах та контроль ваги рідких ліків у мініатюрних медичних помпах, і задовольняє подвійні вимоги «функції зважування + мініатюризація» завдяки компактному конструктивному виконанню.
• Складнощі високоточних вимірювань при малих навантаженнях вирішує проблему недостатньої точності традиційних датчиків при зважуванні на рівні грамів і міліграмів, наприклад, зважування слідових зразків у лабораторіях та визначення ваги контактних виводів електронних компонентів, забезпечуючи надійні дані для прецизійного виробництва та наукових досліджень.
• Проблеми енергоспоживання в портативних пристроях: Вирішує проблему короткого терміну роботи від акумулятора, спричинену високим енергоспоживанням традиційних датчиків, завдяки низькому енергоспоживанню у таких пристроях, як портативні ваги для експрес-пошти та зовнішні пристрої для зважування зразків, продовжуючи час автономної роботи.
• Обмеження складного монтажного простору: Відповідає вимогам зважування в вузьких та спеціально організованих просторах, наприклад, зважування внутрішніх компонентів автоматизованого обладнання та контроль ваги рідин у трубопроводах, подолання обмежень простору за рахунок накладних та вбудованих монтажних рішень.
• Проблеми сумісності сигналів у багатьох сценаріях: Вирішує проблему несумісності сигналів традиційних датчиків із мікроконтролерами мініатюрних керуючих модулів. Моделі з цифровим виходом сигналу можуть безпосередньо підключатися до мікроконтролерів та MCU, що зменшує складність проектування електронних схем у малих пристроях і знижує витрати на НДР.

3. Переваги з точки зору користувацького досвіду
•Висока інтеграційна зручність: Стандартизована розстановка виводів і габаритні розміри дозволяють безпосереднє паяння або фіксацію типу «затисни» на друкованих платах, усуваючи потребу в складних механічних конструкціях і скорочуючи час інтеграції до 30 хвилин, значно підвищуючи ефективність виробництва обладнання.
• Проста операція налагодження: Цифрові сигнальні моделі підтримують калібрування нульової точки та діапазону за допомогою однієї команди, а аналогові сигнальні моделі мають відмінну лінійність і вимагають лише простого налагодження схеми для введення в експлуатацію, що знижує технічний поріг для фахівців з НДР.
•Висока стабільність у роботі: Компенсація температури та конструкція з захистом від перешкод забезпечують дрейф даних ≤±0,05% НВ/рік, що усуває необхідність частого калібрування в портативних та вбудованих сценаріях і зменшує обсяг післямонтажного обслуговування.
•Гнучкий та різноманітний вибір моделей: Широкий асортимент моделей з різними діапазонами, типами сигналів і способами встановлення дозволяє безпосередньо вибирати відповідно до розмірів обладнання, напруги живлення та вимог до точності. Деякі виробники підтримують малий серійний випуск на замовлення для задоволення індивідуальних потреб.
•Обґрунтований контроль вартості: Вартість одиниці може контролюватися в межах кількох десятків та сотень юаней під час закупівлі великих обсягів, а витрати знижуються більше ніж на 50% порівняно з індивідуальними мініатюрними рішеннями для чутливих сенсорів; одночасно низьке енергоспоживання зменшує загальні витрати на енергію обладнання.

4. Типові сценарії використання
1) Охорона здоров'я
• Пристрої моніторингу інфузій: вбудовуються в інфузійні помпи, відстежують реальний час зміни ваги лікарського розчину, розраховують швидкість інфузії та подають сигнал тривоги, коли розчин майже закінчується, усуваючи ризик порожніх пляшок, наприклад, забезпечуючи точний контроль інфузії в умовах інтенсивної терапії.
• Обладнання для реабілітації та догляду: використовується в інтелектуальних реабілітаційних вагах і модулях відчуття ваги протезів, наприклад, для контролю зміни ваги під час реабілітаційних тренувань літніх людей або для надання зворотного зв'язку за зусиллям у протезах, підвищуючи безпеку реабілітації.
• Лабораторне медичне обладнання: у мікропіпетках та біохімічних аналізаторах вони вимірюють вагу реагентів або зразків, щоб забезпечити точність дозування, наприклад, зважування мікрозразків реагентів для тестів на COVID-19.
2) Побутова електроніка та розумні носимі пристрої
• Розумні носимі пристрої: інтегровані в розумні браслети та розумні годинники, вони дозволяють опосередковано вимірювати вагу тіла та відсоток жиру або контролювати навантаження під час тренувань, наприклад, аналізуючи вагу стопи під час приземлення під час бігу.
• Пристрої розумного дому: використовуються для зважування сировини в розумних кухонних вагах та кавоварках, наприклад, точно зважуючи кавовий порошок для контролю концентрації заварювання; або моніторинг наповненості смарт-смітників (шляхом оцінки об’єму сміття за вагою).
• Портативні засоби зважування: такі як міні-ваги для експрес-перевезень та ваги для багажу, що мають компактний розмір і низьке енергоспоживання, що забезпечує зручність для користувачів при перенесенні та дозволяє вимірювати вагу предметів у реальному часі.
3) Промислова автоматизація та мікровиробництво
• Виробництво електронних компонентів: на лініях збірки SMT за допомогою систем розташування компонентів контролюють вагу таких елементів, як мікросхеми та резистори, щоб відбраковувати дефектну продукцію; або під час упаковки напівпровідників вимірюють вагу інкапсулюючого клею для забезпечення якості упаковки.
• Мікроавтоматизоване обладнання: використовується у кінцевих ефекторах мікрозбірних роботів для визначення ваги захоплених деталей і перевірки успішності захоплення, наприклад, під час зважування та контролю при збиранні модулів камер мобільних телефонів.
• Обладнання для регулювання потоку рідин: вбудовуються в мікродозувальні насоси та паливні інжектори, контролюючи об’єм подачі рідини через зважування, наприклад, зважування мікродоз палива в системах паливних інжекторів для забезпечення ефективності згоряння.
4) Наукові дослідження та випробування
• Дослідження матеріалів: вимірювання маси невеликих зразків матеріалів (таких як наноматеріали та тонкі плівкові матеріали) або зміни маси матеріалів під час розтягування та стиснення, забезпечуючи дані для аналізу їхніх властивостей.
• Обладнання для моніторингу довкілля: у мікропристроях контролю якості води та пристроях відбору повітряних проб використовуються для вимірювання маси зібраних зразків з метою розрахунку концентрації забруднюючих речовин, наприклад, аналіз маси після відбору проб атмосферних частинок.
5) Логістика та роздрібна торгівля
• Мікро сортувальні системи: в кінці експрес-лінії автоматизованого сортування вони зважують невеликі пакунки для класифікації за вагою; або на касі самообслуговування в автоматичних супермаркетах ідентифікують товари шляхом зважування (у поєднанні з базою даних ваги).
• Торгове зважувальне обладнання: наприклад, ювелірні терези та терези для дорогоцінних металів, призначені для точного зважування дорогоцінних виробів, таких як золото та діаманти; мають компактні розміри та можуть розміщуватися на прилавку, не займаючи багато місця.

Резюме

Мікронавантажувальні датчики, які мають «малий розмір, високу точність та низьке енергоспоживання» як свою основну конкурентоспроможність, подолали обмеження традиційних зважувальних пристроїв у плані простору та діапазону, точно задовольняючи вимоги зважування в умовах малої ваги в галузях, таких як медицина, побутова електроніка та мікровиробництво. Їх зручний метод інтеграції, стабільна продуктивність та розумний контроль вартості не лише сприяють функціональному оновленню мікропристроїв, а й забезпечують надійну підтримку різним галузям у досягненні «точності, мініатюризації та інтелектуальності» у зважуванні, стаючи невід'ємною та важливою гілкою сучасних сенсорних технологій.

Детальний дисплей

Параметри