Сталевий мікросенсор CZL700D

Вступ до продукту

Мікро ваговий датчик:

Мікромасштабні вагові датчики — це компактні пристрої для вимірювання ваги, розроблені за допомогою технології тензоефекту. Їхнім основним механізмом є перетворення сигналів ваги на вимірювані електричні сигнали за допомогою мікрочутливих структур (наприклад, еластомерів із тензодатчиками). Зазвичай мають розмір від кількох до десятків кубічних сантиметрів і працюють у діапазоні від грамів до кілограмів, поєднуючи переваги компактних розмірів та високої точності. Як важливі компоненти для зважування в легких та обмежених просторах, вони широко використовуються в медичному обладнанні, побутовій електроніці, смарт-пристроях та наукових дослідженнях, служачи основною технологією для чутливості до ваги в мініатюрних системах.

1. Основні характеристики та функції

1) Основна характеристика — мініатюризація

• Надкомпактність і легкість 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. Ці компоненти можна без проблем інтегрувати в обмежені простори, такі як смарт-годинники та корпуси мініатюрних насосів, не порушуючи цілісності конструкції пристрою.

• Компактний дизайн: Більшість моделей мають інтегроване упакування, що поєднує чутливі компоненти та сигнальні схеми в мікрокорпусі. Деякі варіанти підтримують тонкі рішення для монтажу, такі як поверхневе монтажування (SMT) або з’єднання з виводами, сумісні з прямим припоюванням на друковану плату або швидким кріпленням.

2) Переваги у продуктивності зважування

• Точне вимірювання в широкому діапазоні: Система охоплює діапазон від 0,1 г до 50 кг, з основною точністю вимірювання від ±0,01%ВЗ до ±0,1%ВЗ та роздільною здатністю до 0,001 г. Вона задовольняє як вимоги лабораторій щодо зважування зразків на рівні мікрограмів, так і потреби споживчої електроніки у контролі ваги на рівні грамів.

• Швидка динамічна відповідь: З часом відгуку ≤10 мс він у реальному часі фіксує миттєві зміни ваги, наприклад, швидкісне зважування при малих навантаженнях на автоматизованих лініях сортування та контроль швидкості крапель/ваги в медичних інфузійних системах, запобігаючи похибкам вимірювання через затримки сигналу.

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

3) Функції інтеграції та адаптації

• Багатофункціональна сумісність виходів: 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 із корпусами, стійкими до корозії. Ці компоненти сумісні з різними середовищами для зважування, включаючи медичні рідини, харчові інгредієнти та електронні компоненти, ефективно запобігаючи забрудненню або пошкодженню від корозії.

• Енергоефективність: Споживання струму в режимі очікування ≤10 мА, у сплячому режимі знижується до 10 мкА, що ідеально підходить для пристроїв із батарейним живленням (наприклад, ручних терезів, смарт-гаджетів) для подовження терміну роботи акумулятора.

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:

• Труднощі інтеграції в мікропристрої: Вирішуючи проблему неможливості вбудовування традиційних сенсорів у компактні пристрої, такі як функція контролю ваги у смарт-браслетах або контроль дозування рідини в мікромедичних насосах, досягнення функції зважування та мініатюризації за рахунок компактного дизайну.

• Проблема вимірювання малої ваги з високою точністю: для вирішення проблеми недостатньої точності традиційних сенсорів при зважуванні в грамовому та міліграмовому діапазоні, наприклад, зважування мікрозразків у лабораторіях, визначення ваги контактних виводів електронних компонентів, забезпечуючи надійні дані для прецизійного виробництва та наукових досліджень.

• Виклики, пов’язані з енергоефективністю для портативних пристроїв: Для вирішення проблеми короткого терміну роботи від акумулятора через високе енергоспоживання традиційних сенсорів, таких як ручні ваги для посилок та устаткування для зважування зразків у польових умовах, ці пристрої мають низьковитратні характеристики, що продовжують тривалість їхньої автономної роботи.

• Обмеження складного монтажного простору: Вирішує завдання зважування в обмежених або конструктивно унікальних умовах, наприклад, при зважуванні внутрішніх компонентів автоматизованого обладнання та контролі ваги рідини в трубопроводах, за допомогою рішень із поверхневим монтажем або вбудованими датчиками, що дозволяють подолати просторові обмеження.

• Сумісність сигналів у багатьох сценаріях: Усуває невідповідність між сигналами традиційних датчиків та мікроконтролерами. Модель із цифровим вихідним сигналом може безпосередньо підключатися до мікроконтролерів (MCU), спрощуючи схемотехніку компактних пристроїв і знижуючи витрати на НДР.

3. Переваги з точки зору користувацького досвіду

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

• Процес налагодження є простим: цифрові сигнальні моделі дозволяють калібрувати нульову точку та діапазон за допомогою команд однією кнопкою, тоді як аналогові сигнальні моделі мають відмінну лінійність. Після простого налагодження базового кола їх можна одразу впроваджувати, значно знижуючи технічний бар'єр для науково-дослідних команд.

• Висока надійність: Компенсація температури та конструкція з антиінтерференційним захистом забезпечують дрейф даних не більше ±0,05% НВ/рік, що усуває необхідність частого калібрування в портативних або вбудованих застосунках і значно зменшує потребу в обслуговуванні.

• Гнучкий вибір моделі: Доступна широка номенклатура моделей з різними діапазонами вимірювання, типами сигналів і способами монтажу. Ви можете безпосередньо підбирати модель за розміром обладнання, напругою живлення та вимогами до точності. Деякі виробники також підтримують малий серійний випуск на замовлення для задоволення індивідуальних потреб.

• Контроль витрат є розумним: вартість одиниці може бути контролювана на рівні кількох десятків до кількох сотень юаней при закупівлі партіями, що на більше ніж 50% нижче, ніж у разі індивідуальної мікрочутливої схеми. У той же час, низьке енергоспоживання зменшує загальні витрати на енергію 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: мікропіпетки та біохімічні аналізатори використовуються для вимірювання маси реагентів або зразків, забезпечуючи точне дозування зразків, наприклад, зважування мікрозразків для тест-систем на COVID-19.

2) Побутова електроніка та розумні носимі пристрої

• Розумні гаджети: інтегровані у фітнес-трекери та розумні годинники, ці пристрої дозволяють непрямо вимірювати вагу тіла та відсоток жиру в організмі, а також здійснювати моніторинг навантаження в реальному часі під час фізичних навантажень, наприклад, аналіз ваги удару 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.

• Обладнання для мікроавтоматизації: кінцевий ефектор для роботів мікрозбірки, який відчуває та зважує компоненти для визначення успішного захоплення, наприклад, при контролі ваги під час збірки модуля камери смартфона.

• 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, які мають основні переваги — «компактні розміри, висока точність і низьке енергоспоживання», подолали просторові та вимірювальні обмеження традиційних зважувальних пристроїв. Вони точно задовольняють потреби зважування в умовах малої ваги в таких галузях, як медицина, побутова електроніка та мікропромисловість. Їх проста інтеграція, стабільна робота та економічний дизайн не лише сприяють функціональному оновленню мікропристроїв, а й забезпечують надійну підтримку для галузей, які прагнуть досягти «точності, мініатюризації та інтелектуальності» у зважуванні. Таким чином, вони стали невід'ємною складовою сучасних сенсорних технологій.

Детальний дисплей

Параметри