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Infrarot-Sensorfelder

Berührungslos messen

11. Oktober 2017, 7:00 Uhr | Mubeen Abbas, Produkt-Marketing-Manager bei Panasonic

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Fortsetzung des Artikels von Teil 1

Thermopile Sensoren

Thermopiles (dt. Thermosäulen) bestehen aus einer Reihe an Thermoelementen (Bild 1), deren Leiter aus zwei Materialien unterschiedlicher thermischer Eigenschaften aufgebaut sind. Unter Temperaturgradienten an den Leiterenden entsteht elektrische Spannung. Die »heißen« Kontaktstellen (Messstellen) befinden sich auf einer gemeinsamen Absorberfläche, die »kalten« Kontaktstellen (Vergleichsstellen) auf der umlaufenden Wärmesenke mit hoher thermisch wirksamer Masse (Bild 2).

Mit moderner Halbleitertechnik können Hunderte von Thermoelementen auf wenigen Quadratmillimetern IC-Fläche unterkommen.

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Im Gegensatz zu Temperaturfühlern wird die Wärmestrahlung des gesamten Spektrums berührungslos erfasst. Neuere integrierte Thermopile-Sensor-ICs geben die Temperaturergebnisse im Digitalformat aus. Sie sind zur Array-Integration geeignet.

Was ist Grid-EYE?

Grid-EYE von Panasonic ist ein Infrarot-8×8-Array-Sensor und die erste 64-Pixel-IR-Kamera in SMD-Bauform. Er vereint MEMS-Sensorchip, digitales ASIC (I2C-Interface) und eine Siliziumlinse. Die 64 Thermopiles messen absolute Oberflächentemperaturen berührungslos. Grid-EYE setzt eine patentierte, aus Siliziumwafer herausgeätzte 60°/60°-Linse mit weniger als 0,3 mm Höhe ein. Das Sensorgehäuse wurde so auf 11,6 mm × 8 mm × 4,3 mm reduziert. Grid-EYE erkennt simultan Bewegungsrichtungen von mehreren Objekten sowie Position, Präsenz und Oberflächentemperaturen von –20 bis +100 °C (Bild 3). Damit wird eine rauschäquivalente Temperaturdifferenz (NETD) von ±0,08 °C bei 1 Hz und Raumtemperatur erreicht. Auf entsprechender Distanz werden Handbewegungen zur Gestensteuerung erkannt.