Сталевий мікросенсор CZL913EC

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 галузях, таких як медичне обладнання, побутова електроніка, інтелектуальні пристрої та наукові дослідження, і є ключовою основою для реалізації чутливості до ваги в мікропристроях.

1. Основні характеристики та функції

1) Характерні риси мініатюризації

• Ультракомпактний об’єм і невелика вага: Традиційні розміри варіюються від 5 мм × 5 мм × 2 мм до 30 мм × 20 мм × 10 мм, а деякі спеціальні моделі можуть бути зменшені до міліметрового рівня з вагою лише 0,1 г ~ 5 г, що дозволяє легко інтегрувати 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 сигнальні схеми умовлення розташовані всередині мікрокорпусу. Деякі моделі підтримують легкі форми монтажу, такі як поверхневе кріплення та типи з виводами, придатні для безпосереднього припоювання або фіксації «затисни» на друкованих платах.

2) Переваги у показниках зважування

• Точне вимірювання в широкому діапазоні: Діапазони вимірювання охоплюють 0,1 г ~ 50 кг, основна точність вимірювання досягає ±0,01% НВ ~ ±0,1% НВ, а роздільна здатність — до 0,001 г, що дозволяє задовольняти потреби як у зважуванні зразків на рівні мікрограмів у лабораторіях, так і контролю ваги на рівні грамів у побутовій електроніці.

• Швидка динамічна відповідь: Час відгуку ≤10 мс, здатний у реальному часі фіксувати миттєві зміни ваги, наприклад, швидкісне зважування невеликих вантажів на автоматизованих лініях сортування та контроль швидкості крапання під час медичного вливання, усуваючи похибки вимірювання, спричинені затримкою сигналу.

• Стійка здатність до протидії перешкодам: Вбудований модуль температурної компенсації (придатний для робочого середовища від -10°С до 60°С) компенсує вплив коливань температури навколишнього середовища; використовує диференційний вихідний сигнал або конструкцію 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 в основному виготовлені з нержавіючої сталі 316L, титанового сплаву або інженерних пластиків, а корпус стійкий до корозії, що робить його придатним для зважування різних середовищ, таких як медичні біологічні рідини, сировина для харчової промисловості та електронні компоненти, запобігаючи забрудненню або пошкодженню від корозії.

• Характеристики низького енергоспоживання: Статичне енергоспоживання ≤10 мА та може бути таким низьким, як 10 мкА у режимі сну, що робить його придатним для пристроїв із живленням від батарей (наприклад, портативних ваг і смарт-гаджетів), продовжуючи термін роботи батареї.

2. Вирішення ключових галузевих проблем

У сценаріях малої навантаженості та мініатюрних ваг традиційні тензодатчики (наприклад, датчики платформних ваг або промислові модулі зважування) мають такі проблеми, як «надмірні розміри, високе енергоспоживання, недостатня точність і складність інтеграції». Мініатюрні тензодатчики спеціально розроблені для вирішення таких основних проблем:

• Перешкоди для інтеграції в мініатюрні пристрої: Вирішують проблему неможливості вбудування традиційних датчиків у невеликі пристрої, наприклад, функцію контролю маси тіла в розумних браслетах чи контроль ваги рідкого лікування в мініатюрних медичних помпах, забезпечуючи одночасно дві вимоги — «функція зважування + мініатюрність» завдяки компактному конструктивному виконанню.

• Складнощі високоточного вимірювання при малих навантаженнях: Вирішити проблему недостатньої точності традиційних датчиків під час зважування в грамовому та міліграмовому діапазонах, наприклад, зважування слідових зразків у лабораторіях та визначення ваги контактів 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 складних монтажних просторів: Вирішити завдання зважування в вузьких та спеціально організованих просторах, наприклад, зважування внутрішніх компонентів автоматизованого обладнання та контроль ваги рідини в трубопроводах, подолавши обмеження за рахунок накладкового та вбудованого монтажу.

• Проблеми сумісності сигналів у різних 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 температурних змін 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 технічного обслуговування.

• Гнучкий та різноманітний вибір моделей: Існує широкий спектр моделей з різними діапазонами, типами сигналів і методами встановлення, які можна безпосередньо підбирати за розміром пристрою, напругою живлення та вимогами до точності. Деякі виробники підтримують малий серійний випуск на замовлення для задоволення індивідуальних потреб.

• Обґрунтований контроль вартості: Вартість одиниці продукту може бути обмежена кількома десятками або сотнями юаней під час оптових закупівель, що дає економію понад 50% порівняно з індивідуальними мініатюрними рішеннями для чутливих приладів; водночас низьке енергоспоживання зменшує загальні витрати на енергію пристрою.

4. Типові сценарії застосування
1) Галузь охорони здоров'я
• Обладнання для контролю інфузії: вбудовується в інфузійні насоси, контролює реальний час зміни ваги лікарської рідини, обчислює швидкість інфузії та подає сигнал тривоги, коли рідина майже закінчується, усуваючи ризик порожніх флаконів, наприклад, точне керування інфузією в умовах інтенсивної терапії.
• Обладнання для реабілітації та догляду: Використовується в інтелектуальних реабілітаційних вагах і модулях сприйняття ваги протезів, наприклад, для контролю змін ваги під час реабілітаційних тренувань літніх людей або надання зворотного зв’язку про вагу протезів, що підвищує безпеку реабілітації.
• Лабораторне медичне обладнання: У мікропіпетках та біохімічних аналізаторах вимірює вагу реагентів або зразків, щоб забезпечити точність дозування зразків, 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, дозволяють непряме вимірювання ваги тіла та відсотка жиру в тілі або контролюють вагу навантаження під час фізичних вправ, наприклад, аналізуючи вагу приземлення стопи під час бігу.
• Пристрої розумного дому: Використовуються для зважування сировини в розумних кухонних вагах та кавоварках, наприклад, для точного зважування кавового порошку з метою контролю концентрації заварювання; або для контролю наповнення розумних сміттєвих кошиків (шляхом визначення обсягу сміття за вагою).
• Портативні зважувальні пристрої: Наприклад, міні-ваги для експрес-перевірки ваги багажу, що мають компактні розміри та низьке енергоспоживання, що забезпечує зручність для користувачів під час перевезення та дозволяє вимірювати вагу предметів у реальному часі.

3) Промислова автоматизація та мікровиробництво
• Виробництво електронних компонентів: На лініях SMT під час процесу розміщення компонентів відбувається контроль ваги чіпів, резисторів тощо для відбракування дефектної продукції; або під час упаковки напівпровідників — вимірювання ваги інкапсулюючого гелю для забезпечення якості упаковки.
• Обладнання мікроавтоматики: Використовується у кінцевому ефекторі роботів для мікрозбирання, щоб визначати вагу захоплених деталей і перевіряти успішність захоплення, наприклад, контроль ваги під час збирання модулів камер мобільних телефонів.
• Обладнання для керування потоками: Вбудовується в мікродозувальні насоси та паливні інжектори, контролює об’єм подачі рідини через вагу, наприклад, зважування мікродоз палива в системах інжекторного живлення для забезпечення ефективності згоряння.

4) Галузь наукових досліджень та випробувань
• Дослідження матеріалознавства: Вимірює вагу невеликих зразків матеріалів (наприклад, наноматеріалів, тонких плівок) або зміну ваги матеріалів під час розтягування та стиснення, забезпечуючи дані для аналізу властивостей.
• Обладнання для моніторингу навколишнього середовища: у мікромоніторах якості води та обладнанні для відбору проб повітря вимірює вагу зібраних зразків для розрахунку концентрації забруднюючих речовин, наприклад, аналіз ваги після відбору проб атмосферних частинок.

5) Галузь логістики та роздрібної торгівлі
• Мікромашинна система сортування: в кінці автоматичної лінії сортування експрес-відправлень зважує невеликі посилки для класифікації за вагою; або на касі самообслуговування в супермаркетах без персоналу ідентифікує 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

Мікродатчики зважування, що мають «малий розмір, високу точність і низьке енергоспоживання» як свою основну конкурентоспроможність, подолали обмеження традиційного зважувального обладнання щодо простору та діапазону, точно задовольняючи вимоги зважування в умовах малої ваги в галузях, таких як медицина, побутова електроніка та мікропрофілювання. Їх зручний метод інтеграції, стабільна продуктивність і розумний контроль вартості сприяють функціональному оновленню мікропристроїв, а також забезпечують надійну підтримку для різних галузей у досягненні «точності, мініатюризації та інтелектуалізації» у процесах зважування, стаючи невід'ємною та важливою складовою сучасних сенсорних технологій.

Детальний дисплей

Параметри