Сталевий мікросенсор CZL913AB

Вступ до продукту

Мікро датчиках навантаження є мініатюрними компонентами для вимірювання ваги, розробленими на основі тензоефекту. Їхнє ядро перетворює сигнали ваги в вимірювані електричні сигнали за допомогою мікрочутливих структур (наприклад, тензометричних еластомерів). Їхній об’єм зазвичай обмежений діапазоном від кількох кубічних сантиметрів до 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 галузях, таких 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 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 легких вантажів на автоматизованих сортувальних лініях та контроль ваги крапельниці під час медичної інфузії, усуваючи похибки вимірювання, спричинені затримкою сигналу.

• Стійка здатність до протидії перешкодам: Вбудований модуль компенсації температури (придатний для робочого середовища від -10℃ до 60℃), що нейтралізує вплив коливань температури навколишнього середовища; використання диференційного виходу сигналу або електромагнітного екранування для протидії електромагнітним перешкодам від внутрішніх кіл пристрою, забезпечуючи стабільність даних.

3) Функції інтеграції та адаптації

• Адаптація багатосигнального виходу: Підтримує вихід аналогових сигналів (0-5 В, 4-20 мА) та цифрових сигналів (I2C, SPI, UART) і може безпосередньо підключатися до мікроконтролерних пристроїв, таких як MCU, мікроконтролер та малий ПЛК, без 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 зважування різних середовищ, таких як медичні біологічні рідини, 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 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. Розв'язання основного завдання Болючі точки відраслі

У сценаріях зважування з малим навантаженням та мініатюрними пристроями традиційні тензодатчики (наприклад, датчики платформених терезів або промислові модулі зважування) мають такі проблеми, як «надмірні розміри, високе енергоспоживання, недостатня точність та ускладнена інтеграція». Мікротензодатчики спеціально розроблені для вирішення таких основних проблем:

•Перешкоди інтеграції в мікропристроях: 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 умовах встановлення: Вирішуйте завдання зважування в вузьких та спеціальних конструкціях, наприклад, зважування внутрішніх компонентів в автоматизованому обладнанні та моніторинг ваги рідини в трубопроводах, подолавши обмеження простору за рахунок поверхневого монтажу та вбудованої установки.

• Проблеми сумісності сигналів у багатьох 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. Розмір плати та корпусу дозволяє безпосереднє паяння або фіксацію плати PCB без потреби у складних механічних конструкціях. Час інтеграції може бути скорочений до 30 хвилин, значно підвищуючи ефективність виробництва обладнання.

• Проста операція налагодження: Цифрова модель сигналу підтримує калібрування нульової точки та діапазону в один клік за допомогою інструкцій, а аналогова модель сигналу має відмінну лінійність, що дозволяє використовувати її після простого налагодження схеми, знижуючи технічний поріг для науково-дослідного персоналу.

• 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: наявні моделі з різними діапазонами, типами сигналів і способами монтажу, які можна безпосередньо підбирати залежно від розмірів обладнання, напруги живлення та вимог до точності. Деякі виробники підтримують малий серійний випуск на замовлення, щоб задовольнити індивідуальні потреби.

• Обґрунтований контроль вартості: При закупівлі оптом вартість одного пристрою може бути зведена до десятків–сотень юанів, що знижує витрати понад ніж на 50%

порівняно з налаштованими мікрочутливими рішеннями; одночасно характеристики низького енергоспоживання зменшують загальні витрати на енергоспоживання обладнання.

4. Типові сценарії використання

1) Галузь охорони здоров'я

• Обладнання для моніторингу інфузій: вбудовується у інфузійний насос, забезпечує постійний контроль за змінами ваги розчину лікарського засобу, розраховує швидкість інфузії та активує сигнал тривоги, коли розчин майже закінчується, запобігаючи ризику порожніх пляшок, наприклад, точний контроль інфузії в палаті інтенсивної терапії.

• 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 в розумні браслети та смарт-годинники для опосередкованого вимірювання ваги та вмісту жиру в тілі або контролю ваги під навантаженням під час тренувань, наприклад, аналіз ваги ступнів 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