Forum: Mechanik, Gehäuse, Werkzeug kratzfestes Material für IR-Temperaturmessung


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von David G. (Gast)


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Hallo zusammen,

ich bin auf der Suche nach einem Material mit folgenden Eigenschaften:

+ durchlässig für IR-Strahlung
+ kratzfest
+ nicht zu spröde
+ nicht zu teuer (Bastelprojekt)

Konkreter Anwendungsfall ist die Temperaturmessung in einem 
Getreidespeicher... also ich habe mir eine Art Stab gebaut, indem sind 5 
MLX-90614 Sensoren untergebracht. Die Temperaturmessung in Luft 
funktioniert soweit sehr gut. Jetzt brauche ich aber eine kratzfeste 
Hülle um den Stab (Rohr), sodass ich die Anordnung in eine Art 
Getreidesilo hängen kann. Dort kommen jedoch immer Getreidekörner 
angeflogen und auch ab und an ein Steinchen. Habt Ihr eine Idee, was ich 
da für ein Material nehmen könnte?
Manche Videorecorder haben eine Frontplatte aus dunklem Kunststoff, 
durch die die IR-Strahlung der Fernbedienung durchkommt. Damit würde ich 
gern experimentieren, wobei dieses Plexiglasfenster den Steinchen auch 
nicht auf ewig widerstehen kann.

Vielen Dank für Eure Ideen,

Davic

von SniperSL ⚡ D. (snipersl) Benutzerseite


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Du braucht was für NIR (ist nicht gleich IR) Strahlung da gibt es 
Germanium(sehr teuer), ZnSe (leider giftig, bei abrieb  u. Reaktion) 
oder Kunststoff nicht kratzfest. Denk du musst wohl eine andere Lösung 
finden… warum nicht einfach ein Temperatur Sensor an einer Stange?

von Boris O. (bohnsorg) Benutzerseite


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Du hast vergessen, die IR-Durchlässigkeit anzumerken. Es soll ja 
Materialien geben, die zwar für sichtbares Licht durchlässig sind, für 
IR aber nicht und umgekehrt und alles dazwischen.

So ganz habe ich es auch noch nicht verstanden, warum das kontaktlos 
sein muss (=IR-Sensor) und plötzlich doch Kontakt (im Getreide?) hat. 
Denn mit Kontakt täte es doch jedes temperaturempfindliche Bauteil in 
einem Metallrohr? Oder strahlt das Getreide auf besondere Art?

von Max G. (l0wside) Benutzerseite


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"Nicht zu teuer" ist ein weites Feld.
Du könntest versuchen, ein Uhrglas aus Saphir als Ersatzzeil zu 
bekommen. Google ist dein Freund.

von Horst (Gast)


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Wie SniperSL schon geschrieben hat, Du brauchst Material das für 
Wellenlängen von 0,7 bis 14 µm durchlässig ist.

Du könntest mal Scheiben für Passiv-Infrarotmelder probieren:
http://www.dekom-security.de/_detailpage/sensoren_vorhangmelder/pir_vorhangmelder/18096/xtralis_frontscheibe_silizium_wafer.html
Die lassen sich aber schlecht bearbeiten.

von Leroy M. (mayl)


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Angeblich lässt Gorilla Glass Nahes Infrarot bis mindestens 2µm durch.
(da endet das Diagramm)

Damit würde ich es einfach mal versuchen, eine Handyscheibe kostet ja 
nicht die Welt.


Ansonsten hat die Googlesuche offenbart, dass es bei Real wohl eine Uhr 
mit Saphirglas für schlappe 30€ gibt.

https://www.real.de/product/303537691/?kwd=&source=pla&sid=18549931&gclid=Cj0KCQjw6NjNBRDKARIsAFn3NMrJjX26Tjb8MIcwqqT0cPxhYlcuxaaawHt_h4W5tsITHVWzDknLrtwaAsWrEALw_wcB

von butsu (Gast)


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Saphir läßt oberhalb 6µm fast nichts durch. Dein Sensor hat zwar die 
Wellenlänge nicht spezifiziert, ich vermute aber, dass das deutlich zu 
wenig ist. Die 14µm von Horst scheinen mir realistisch. CaF2 geht 
immerhin bis ca. 10µm, da könnte man mit entsprechende Kalibration 
vielleicht schon was machen. Ansonsten geht noch das angesprochene 
Zinkselenid und natürlich Germanium.

Polymere sind mir nicht bekannt, die in diesem Wellenlängenbereich noch 
transparent sind. Ich kann mir auch kaum vorstellen, dass es soetwas 
gibt...

Du solltest also erstmal die Frage beantworten, ob du wirklich 
berührungslos messen musst. Auch schreibst du, an Luft funktionierten 
die Sensoren gut. Aber was messen sie denn da? Sie messen ja nicht die 
Luft, sondern die Emission der Gegenstände, die sie "sehen".

Soll diese Lanze später im Silo im Getreide stecken? Dann brauchst du 
natürlich keien berührungslose Messung und kannst jeden beliebigen 
Temp.-Sensor verwenden. Da du die IR-Sensoren schon hast und sie 
funktionieren, könntest du über eine dünne Wand aus einem Material mit 
guter Wärmeleitfähigkeit nachdenken, dessen Temperatur du dann lokal von 
Innen mit den IR-Sensoren misst.

von Hp M. (nachtmix)


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butsu schrieb:
> Polymere sind mir nicht bekannt, die in diesem Wellenlängenbereich noch
> transparent sind. Ich kann mir auch kaum vorstellen, dass es soetwas
> gibt..

PE geht.
Ich habe vor längerem mal eine Frischaltefolie aus PE gemessen, aber das 
Schreiberpapier war nicht ganz richtig eingelegt. Deshalb ist das 
Spektrum gegenüber der Skala um 5 Kästchen nach links verschoben.


Die Fenster mit den eingeprägten Linsen der Bewegungsmelder sind 
ebenfalls aus Polyethylen.
https://www.edmundoptics.de/optics/optical-lenses/fresnel-lenses/infrared-ir-fresnel-lenses/
PE hat zwar im interessanten Bereich auch paar Absorptionslinien, ist 
wegen seiner einfachen Molekülstruktur aber doch ziemlich transparent.
https://www.edmundoptics.de/globalassets/commerce/products/1009653.gif


Alkalihalogenide, selbst einfache NaCl (Kochsalz) Einkristalle oder 
Presslinge, haben im IR ebenfalls gute Transparenz, sind aber natürlich 
feuchtigkeitsempfindlich.

von Dieter W. (dds5)


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butsu schrieb:
> Polymere sind mir nicht bekannt, die in diesem Wellenlängenbereich noch
> transparent sind. Ich kann mir auch kaum vorstellen, dass es soetwas
> gibt...

Doch, so was gibt's. Die in vielen super-billigen 8...14µm Pyrometern 
verwendeten Fresnellinsen sind aus PE, das hat nämlich eine relativ gute 
Transparenz - zumindest bei geringen Dicken (etwa 50% bei 1mm).

von butsu (Gast)


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Hp M. schrieb:
> Die Fenster mit den eingeprägten Linsen der Bewegungsmelder sind
> ebenfalls aus Polyethylen.
> 
https://www.edmundoptics.de/optics/optical-lenses/fresnel-lenses/infrared-ir-fresnel-lenses/
> PE hat zwar im interessanten Bereich auch paar Absorptionslinien, ist
> wegen seiner einfachen Molekülstruktur aber doch ziemlich transparent.
> https://www.edmundoptics.de/globalassets/commerce/products/1009653.gif

Dieter W. schrieb:
> Doch, so was gibt's. Die in vielen super-billigen 8...14µm Pyrometern
> verwendeten Fresnellinsen sind aus PE, das hat nämlich eine relativ gute
> Transparenz - zumindest bei geringen Dicken (etwa 50% bei 1mm).

War mir nicht bewußt, dass PE im IR noch relativ durchlässig ist. Aber 
es kommt wohl eh nicht in Frage, da auch Kratzfestigkeit gewünscht 
wurde...

von Hp M. (nachtmix)


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butsu schrieb:
> es kommt wohl eh nicht in Frage, da auch Kratzfestigkeit gewünscht
> wurde

Müsste man ausprobieren.
Wenn ich das recht verstanden habe, wird ja auf dem Fenster nicht 
herumgekratzt, sondern es fliegen Steinchen dagegen
Möglicher Weise übersteht der weiche Kunststoff solche Einschläge besser 
als ein hartes Material wie Si ode Ge.

Man könnte natürlich auch testen, ob das Fenster des MLX-90614 selbst 
stabil genug ist. Vermutlich besteht es aus Silizium.

von Mani W. (e-doc)


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Wie würde es mit einer Filterscheibe von Schweissschirmen aussehen?

Die wären aus Glas und sind in jedem Baumarkt zu bekommen...

: Bearbeitet durch User
von Bla (Gast)


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Mani W. schrieb:
> Filterscheibe von Schweissschirmen

Sollten die nicht auch IR Filtern? Warme Augen sind jetzt auch nicht so 
toll. Außerdem sind die aus Glas.

von Mani W. (e-doc)


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Die Gläser schützen hauptsächlich vor UV-Strahlung und hellem 
Streulicht...

Und das Glas hält einiges aus...


Der TO könnte es ja mal sorglos testen, bevor hier wieder alles
zerredet wird...


PS: Das ist auch kein Fensterglas, sonder hält mechanischen
    Belastungen ziemlich entgegen, und wenn es schon bricht, dann
    zersplittert es nicht...

: Bearbeitet durch User
von butsu (Gast)


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Mani W. schrieb:
> Der TO könnte es ja mal sorglos testen, bevor hier wieder alles
> zerredet wird...

Man muss nicht alles testen. Zeige mir irgendein Glas, dass über 4µm 
noch eine nennenswerte Transmission zeigt. Es gibt einen Grund, warum IR 
Fenster aus Germanium, CaF2, BaF2, etc. gemacht werden...

Hier eine schöne Zusammenfassung von EO:
https://www.edmundoptics.com/resources/application-notes/optics/the-correct-material-for-infrared-applications/

Solange der TE sich hier nicht mehr meldet, warum er das überhaupt mit 
IR Sensoren machen möchte, ist die Diskussion eigentlich sowieso 
sinnlos...

von Harald W. (wilhelms)


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butsu schrieb:

> Zeige mir irgendein Glas, dass über 4µm noch eine nennenswerte
> Transmission zeigt.

Ja, deshalb gibt ers ja auch den "Glashauseffekt". :-)

von Patrick J. (ho-bit-hun-ter)


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Hi

butsu schrieb:
> Solange der TE sich hier nicht mehr meldet, warum er das überhaupt mit
> IR Sensoren machen möchte, ist die Diskussion eigentlich sowieso
> sinnlos...

Dito

Würde selber wohl DS18B20 in ein irgendwie geartetes Rohr 
einarbeiten/drin hängen lassen und gut.

Weshalb muß Da die Temperatur gemessen werden?
Nassen Heu soll nicht ganz ungefährlich sein, von Getreide hätte ich 
noch nicht gehört, daß sich Das selber aufheizt (ok, beim Heu sind es 
auch eher Einzeller, Die so viel Wärme erzeugen können sollen, daß sich 
nassen Heu entzünden können soll - wobei kurz zuvor das Wasser weg sein 
müsste und somit die Einzeller wieder pennen müssten ... kA, eben nur 
gehört und nicht verstanden).

Wie schnell muß auf eine Temperatur reagiert werden können?
Wenn andere Sensoren im Rohr versteckt werden, wird es etwas brauchen, 
bis die Temperatur bis zum Sensor gefunden hat - vll. deshalb 
IR-Sensoren, damit es schnell geht.

MfG

von asdasd (Gast)


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Wie gross muss denn das Ding sein?

Bei Aliexpress gibts günstige IR Optiken für die Hobby CO2 Laser..
Entweder aus ZnSe oder sonst Galliumarsenid, was mechanisch stabiler 
ist. (suche nach GaAs) Optiken aus CaF2/BaF2/MgF2 gibts sicher auch.

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