Die berührungslose Temperaturmessung ist ein Messverfahren, welche sich in der Industrie schon lange etabliert hat. Die Vorteile des Messverfahrens sind:
- Messung an sich bewegenden, schwer zugänglichen oder sehr heißen Objekten
- Sehr kurze Mess- und Ansprechzeiten
- Rückwirkungsfreie Messung, keine Beeinflussung des Messobjektes
- Zerstörungsfreie Messung
- Langlebigkeit der Messstelle, kein Verschleiß
- Möglichkeit der Messung auch bei hohen Spannungen, elektromagnetischen Feldern oder aggressiven Materialien
Die Grundlagen der berührungslosen Temperaturmessung einschließlich umfangreicher Emissionstabellen sind von microEpsilon detailliert beschrieben.
In der gegenwärtigen Lage rund um Corona und die COVID-19 Pandemie tritt die berührungslose Messung der Körpertemperatur stärker wahrnehmbar in den Vordergrund und das Angebot entsprechender Messgeräte explodiert nahezu.
Die Familie der MLX90614 Infrarot-Temperatursensoren (Thermopile) von Melexis umfasst unterschiedlich ausgestattete Sensoren für die berührungslose Temperaturmessung.
Der IR-empfindliche Thermopile-Sensor MLX81101 und das für die Signalverarbeitung zuständige ASSP MLX90302 (Application-Specific Standard Product) sind in einem TO-39-Gehäuse untergebracht. Dank seines rauscharmen Verstärkers, 17-Bit-ADC und einer leistungsstarken DSP-Einheit werden hohe Genauigkeit und Auflösung des IR-Thermometers erreicht.
Das Thermometer wird werkseitig für einen Emissionsfaktor von Eins kalibriert. Der Emissionsfaktor von Haut beim Menschen beträgt 0,98, so dass der Sensor ohne nachträgliche Kalibrierung zur Messung der Körpertemperatur (z.B. an der Stirn) verwendet werden kann. Das Messergebnis steht als PWM-Signal oder über den I2C-Bus zur Verfügung. Das Datenblatt zum MLX90614 finden Sie hier.
Der MLX90614 Infrarot-Temperatursensor steht in unterschiedlichen Gehäusen zur Verfügung. Hier von Interesse ist der NCIR HAT für den M5StickC. Das nebenstehende Bild zeigt einen M5StickC Mikrocontroller auf Basis eines ESP32. Ein M5StickC NCIR HAT dient der berührungslosen Temperaturmessung. Durch einen M5StickC Akku HAT 18650C wird die Akkulaufzeit verlängert. Im Akku HAT ist ein wiederaufladbarer 18650 Akku verbaut, der über den herausgeführten USB-Typ-C Anschluss aufgeladen werden kann.
Wie im Display des M5StickC zu erkennen ist, werden Objekt- und Umgebungstemperatur in °C gemessen, sowie der Ladezustand des LiPo-Akkus angezeigt.
Thermopiles für die Massenanwendung mit Leseabständen zwischen 1-2 cm gibt es bereits am Markt. Der MLX90614 von Melexis ist ein breit eingeführter Sensor. Die gegenwärtige Lage rund um Corona und die COVID-19 Pandemie erfordert aber weitergehende Lösungen. Das Ziel der Entwicklungsarbeit des CiS Forschungsinstituts für Mikrosensorik in Erfurt ist ein Sensor mit Reichweiten zwischen 0,5 und zwei Metern, wobei die mittlere Distanz bei etwa einem Meter liegen soll. Der kostengünstige Sensor soll eine Genauigkeit von 0,2 °C bei 100 Messpunkten pro Sekunde bieten. Dadurch entsteht eine zeitaufgelöste Messkurve, die eine Temperaturmessung auf der Stirn des Passanten erlaubt, ohne dass dieser in seiner Bewegung eingeschränkt wird.
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