TTI / Omron Berührungsfreie Temperatursensoren

Hochintegriert und für eine Vielzahl von Anwendungen geeignet: die berührungslosen 
Temperatursensoren der Serie MEMS von Omron
Hochintegriert und für eine Vielzahl von Anwendungen geeignet: die berührungslosen Temperatursensoren der Serie MEMS von Omron

Präziser, kleiner, einfacher – so charakterisiert der Sensorexperte Omron seine neuen berührungslosen Temperatursensoren der Serie MEMS. Mit ihren Spezifikationen eignen sich die kleinen Bauteile für eine Vielzahl von Anwendungen.

Die Infrarot-Temperatursensoren der Serie MEMS von Omron messen die Temperatur einer Zieloberfläche, ohne sie zu berühren. Dazu erfassen sie die vom Objekt abgestrahlte Wärme mit Thermosäulen-Elementen. In jeder MEMS-Einheit sind Thermosäulen-Elemente und integrierte ASICs implementiert, sodass die MEMS-Technologie nun auch in ultrakleinen Modulen verfügbar ist. Die digitale Ausgabe der vom Sensor gemessenen Werte per I2C-Kommunikation kann sowohl die Rechenlast des Master-End-Mikrokontrollers als auch die Entwicklungszeit verkürzen.

Das Modell MEMS D6T

Das Sensormodul MEMS D6T integriert Silikonlinse, MEMS-Thermosensor, dedizierte analoge Schaltung und Logikschaltung zur Umwandlung in digitale Temperaturdaten auf einer kleinen Leiterplatte. Der Anschluss erfolgt über lediglich einen Anschluss. Das Messprinzip:

  • Die Silikonlinse bündelt die vom Objekt abgestrahlte Wärme (Ferninfrarotstrahlen) auf dem thermophilen Sensor des Moduls.
  • Die gebündelte Strahlungswärme (Fernin­frarotstrahlen) generiert über den thermophilen Sensor eine elektromotorische Kraft.
  • Der Wert der elektromotorischen Kraft und der Wert des internen Temperatursensors werden gemessen, und auf ihrer Grundlage wird anhand der integrierten Zuordnungstabellen der Messwert (Objekttemperatur) errechnet.
  • Der Messwert wird aus einem vorgeschalteten System über den I2C-Bus geladen.

Der MEMS D6T verfügt über verschiedene Messwinkel, die von der Anordnung der Thermosäulen-Elemente und dem individuellen Design der Optik abhängen. Die Anzahl der Thermosäulen-Elemente kann 16 (4×4), 8 (1×8) oder 1 (1×1) betragen. Sind es 16 oder 8, kann der Sensor Temperaturübergänge wahrnehmen (etwa Bewegungen von rechts nach links). Er kann dann beispielsweise als Bewegungssensor zur Zählung anwesender Personen verwendet werden.

Der messbare Temperaturbereich des MEMS D6T liegt zwischen –40 und +80 °C.

Fazit: Durch die berührungsfreie Messung der Temperatur der Zieloberfläche tragen die neuen MEMS-Temperatursensoren dazu bei, Energie zu sparen, den Bedienkomfort zu erhöhen und die Produktivität zu steigern. Omron bietet Thermosäulen-Elemente in verschiedener Anzahl und mit verschiedenen Messwinkeln, sodass Anwender die Konfiguration gezielt auf ihre Anwendung abstimmen können.

Anwendungen

Personendetektion: Ein berührungsfreier Temperatursensor MEMS mit Thermosäulen kann zur Detektion von Personen eingesetzt werden und dabei die Probleme lösen, die pyroelektrische Sensoren aufwerfen, wenn sie traditionell als Infrarotsensoren zur Personendetektion eingesetzt werden. Bei pyroelektrischen Sensoren geht im Gegensatz zum Omron-MEMS-Sensor die Messung verloren, wenn die Person sich nicht bewegt. Damit lässt sich eine sichere Personendetektion im Wohnzimmer, Büro oder Konferenzsaal realisieren, was zuvor nicht möglich war. Das trägt zu Energieeinsparungen bei und über die Kopplung mit Klimaanlage oder Beleuchtung wird der Wohnkomfort erhöht.

Detektion von Lebensmitteln: Ein berührungsfreier Temperatursensor MEMS kann die Temperatur von Lebensmitteln in einer Gefriertruhe oder einem Mikrowellenherd messen. Das ermöglicht Energieeinsparungen und eine Verbesserung der Funktionsfähigkeit anhand der Rückkopplung zur Steuerung der Geräte.

Detektionen abnormaler Wärmequellen: Ein berührungsfreier Temperatursensor MEMS kann abnormale Wärmequellen in Stromkreisen feststellen. Durch eine konstante Überwachung lässt sich eine Fehlfunktion von Geräten vorzeitig erkennen.

Bewegungsdetektion: Mit 8 oder 16 Thermoelementen bestückt, kann der Sensor Temperaturübergänge im Messbereich feststellen. Er lässt sich dann als Bewegungssensor zur Steuerung von Geräten einsetzen, beispielsweise in der Küche zum Bedienen von Haushaltsgeräten, ohne dass man sie mit schmutzigen Händen anfassen müsste, um etwa den Wasserhahn auf- oder zuzudrehen bzw. um die Gasflamme des Wasserboilers höher oder niedriger einzustellen.