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Berührungsfreie Temperatursensoren

18. Juni 2019, 13:05 Uhr   |  Nicole Wörner

Berührungsfreie Temperatursensoren
© 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, so dass 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. Welchen Bereich der Sensor wahrnimmt, hängt vom Messwinkel und der Entfernung ab. Je größer der Abstand, desto größer der erfassbare Bereich. Ist ein zu messendes Objekt kleiner als der Messwinkel, wird die Messung zudem von der Hintergrundtemperatur rund um das Objekt beeinflusst. 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. Damit ermöglicht er beispielsweise die Messung der Lebensmitteltemperatur in einer Tiefkühltruhe und kann eine abnormale Wärmegeneration des Geräts feststellen.

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, indem Personen, Objekte oder eine abnormale Wärmegeneration von Geräten in verschiedenen Umgebungen gemessen wird – sei es zuhause, in einem Gebäude oder in einem Werk. Omron bietet Thermosäulen-Elemente in verschiedener Anzahl und mit verschiedenen Messwinkeln, so dass Anwender die Konfiguration gezielt auf ihre Anwendung abstimmen können.

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