wir möchten verschiedene Temperatursensoren der Serie MLX90614 von Melexis einsetzen. Da wir hohe Anforderungen an die absolute Genauigkeit haben, verwenden wir die Medical Grade Version MLX90614XCX. Wir werden die Sensoren im Messbereich von 5-45°C einsetzen.
Für die Tests haben wir eine Kühl- und Heizvorrichtung, die den vorgesehenen Messbereich erreichen kann. Die Messfläche hat einen Emissionsgrad von 0,96 +- 2%. Die Messflächentemperatur wird mit einem kalibrierten PT100 (genauer als 0,02K) überwacht.
Die Sensoren werden im Werk kalibriert und sollten eine Genauigkeit von +-0,5K haben.
Für unsere Messung lesen wir das RAM-Register 0x07 aus und berechnen mit der vorgegebenen Formel: t[°C] = Register 7 * 0,02 + 273,13.
Unsere Messungen haben je nach Sensor eine Abweichung von ca. 1,2K.
Um eine Fehlkonfiguration zu vermeiden, lasse ich die Emissivität bei 1,0, dem Standardwert des Sensors. Ich möchte im Sensor nichts falsch konfigurieren und denke, dass die tatsächliche Emissivität sehr nahe bei 1 liegt.
Erstaunlich ist, dass die Sensoren mit einem Öffnungswinkel von 5° und 12° einen Fehler von mehr als einem Kelvin aufweisen, während der Sensor mit einem Öffnungswinkel von 35° nur um 0,1K abweicht.
Der Sensor hat zwei Ergebnisregister für die Objekttemperatur, 0x07 und 0x08, die die Objekttemperaturen TObj1 und TObj2 ausgeben. Aus dem Datenblatt kann ich nicht entnehmen, ob und wie diese zu verrechnen sind.
Die Spannungsversorgung haben geprüft.
Kennt jemand den Sensor und kann mir weiterhelfen? Wie verwende ich die zwei Objekttemperaturen?
Vor allem wundern wir uns, dass die Sensoren trotz gleicher Emissivität völlig unterschiedlich sind.
Die verwendeten Sensoren sind
5°: MLX90614ESF-DCI-000-SP
12°: MLX90614ESF-DCH-000-SP
35°: MLX90614ESF-DCC-000-SP
Klar ist die Fläche am Rand kälter, als in der Mitte. Und klar kommen
damit bei verschiedenem Öffnungswinkel unterschiedliche Zahlen heraus.
Ich kann keinen Temperaturunterschied auf der Messfläche feststellen.
Über die gesamte Fläche misst derselbe Sensor dasselbe.
Das gilt besonders, wenn ich bei Raumtemperatur messe. Auch dann habe ich die Abweichung.
Was passiert, wenn ihr die drei Sensoren gleichzeitig auf einen gleichen
Punkt eines Gegenstandes mit Raumtemperatur ausrichtet? Parallel messen!
Gleichzeitiges Messen am selben Ort zur selben Zeit ist nicht möglich, da sich immer nur ein Sensor über der Messfläche befinden kann.
Schiller schrieb dazu:
"Doch hart im Raume stoßen sich die Sachen;
Wo eines Platz nimmt, muß das andre rücken,"
Durch die wirklich sehr definierte Regelung und Kontrolle durch den Referenzsensor habe ich keinen Zweifel an der vorgegebenen Temperatur.
Temperatur und Messung in einem Satz zu verwenden, ist eigentlich
irrwitzig, denn die Temperaturmessung ist die absolute Kür der
Messtechnik.
Deshalb habe ich das Problem auch an den Sensorhersteller ausgelagert. Nur bin ich anscheinend nicht in der Lage, seine Dokumentation richtig zu interpretieren.
Gleichzeitiges Messen am selben Ort zur selben Zeit ist nicht möglich,
da sich immer nur ein Sensor über der Messfläche befinden kann.
Der Schiller war eben kein Physiker.
Zwei Sensoren könnten etwas schräg unter gleichem Winkel auf die Messfläche gucken - einer etwas von links, der andere etwas von rechts.
Hauptsache in der Beschichtung der Messfläche spiegelt sich nichts unkontrolliert.
Du könntest zum Vergleichen deiner Sensoren sie zusammen in den wolkenlosen Himmel schauen lassen. Die Temperatur dort oben sollte relativ konstant sein. Ich verwende die Temperaturdifferenz zwischen lokaler Umgebungstemperatur und der des Himmels, um die Bewölkungsdichte zu bestimmen.
Erstaunlich ist, dass die Sensoren mit einem Öffnungswinkel von 5° und
12° einen Fehler von mehr als einem Kelvin aufweisen, während der Sensor
mit einem Öffnungswinkel von 35° nur um 0,1K abweicht.
Welche Beschichtung habt ihr auf die Messfläche aufgetragen? Velvet-Coating?
Vielen Dank für den tollen Tipp mit der Velvet-Beschichtung. Das kannte ich noch nicht. Habt könnt ihr NEXTEL Velvet Coating empfehlen?
Auch wenn es dilettantisch klingt, wir haben Auspufflack verwendet. Von allen Materialien, die wir bisher verwendet haben hat er zumindest im sichtbaren Spektrum die höchste Lichtabsorption.
Wir haben auch Black 4.0 von culturehustle.com bestellt, aber noch nicht erhalten.
Eure bisherigen Tipps bezogen sich alle auf die Temperaturquelle.
Da die Abweichung zwischen den Sensoren bei der gleichen Messung selbst bei Raumtemperatur so groß ist, möchte ich die Diskussion gerne auf die Steuerung des Sensors lenken.
Weiß jemand, was der Messwert TO2 (Objekttemperatur 2) bedeutet und wie der zu verwenden ist?
Weiß jemand, was der Messwert TO2 (Objekttemperatur 2) bedeutet und wie
der zu verwenden ist?
So wie ich das verstehe hat der Sensor zwei IR-Sensoren, die unterschiedlich parametriert werden können. Wenn alle Register gleich gesetzt sind, sollte eigentlich auch ein nahezu gleicher Wert herauskommen.
Eventuell sehen die Sensoren mit dem kleineren Winkel noch mehr Temperatur von ihrer Optik. Das wird bei den Sensoren sicher korrigiert aber eventuell nicht perfekt. Eventuell kann man hier noch etwas verbessern wenn man den Sensor thermisch isoliert.
Uii...
Auspufflack .. beste Lichtabsorption im sichtbaren Bereich... Dabei geschieht die Messung im Infraroten.
Ich weiss grad nicht, wie der Sensor die Strahlungs-Temperatur misst, ueblicherweise nimmt man Thermopiles, das sind Thermocouples gegen das Gehause.
Dabei spielt die Temperatur des Sensors selbst rein. Wie schon gesagt, sind genaue Temperaturmessungen sehr anspruchsvoll. Die Umgebung strahlt ja auch schon ab. Dann gibt es Relexionen. Der Betrachter kann sich i, Infraroten auf der Oberflaeche spiegeln. Allenfalls mit einer Thermocam verifizieren. Die Oberflaeche muss also weg. Die Luftstroemung, muss auch weg.
Ich wuerd nicht gegen eine Flaeche messen, sondern gegen einen Hohlraum. zb ein Weithals Metalldewar, zB eine Isotasse. Dort einen Aluklotz rein, mit einer grossen Bohrung , dann einen dicken Deckel drauf mit einem duennen Loch. Dort schaut der Sensor rein. Allenfalls kann die Aluflaeche eloxiert und lackiert sein. Irgend ein Plastiklack passt fuer Infrarot. Der Klotz mit seinem Deckel ist thermostatisiert, er ist ja isoliert gegen die Umgebung, das sollte passen. Dann noch einen isolierenden Deckel mit Loch auf das Dewar. Der Sensor bleibt draussen, sieht aber nur das Loch im Alu. Allenfalls den Sensor auf einen thermostatisierten Klotz, oder Halter.
Mit weniger wuerd ich's nicht versuchen.
Unsere Messungen haben je nach Sensor eine Abweichung von ca. 1,2K.
Wovon ?
Im Vergleich zum Pt100 oder von Melexis zu Melexis ?
Wenn alle etwas vom Pt100 abweichen aber untereinander eher die 0.5K einhalten, stimmt halt deine angenommene Emissivität nicht, oder die Vergleichstemperaturmessung (Thermopile ist ja immer im Vergleich) ist nicht genau genug.
Weichen die Melexis schon untereinander ab obwohl sie am selben Ort montiert sind (auswechseln) sollte man Melexis fragen, wie sie auf ihre 0.5K kommen. Die müssen das ja auch irgendwie verifizieren.
Auch wenn es dilettantisch klingt, wir haben Auspufflack verwendet. Von
allen Materialien, die wir bisher verwendet haben hat er zumindest im
sichtbaren Spektrum die höchste Lichtabsorption.
Wir haben auch Black 4.0 von culturehustle.com bestellt, aber noch nicht
erhalten.
Absorbiert euer Auspufflack bzw. Black 4.0 (oder auch dieses Nextel Velvet Coating) denn definitiv Infrarot? Zumindest für Musou Black heisst es auf deren Webseite (musoublack.com) nämlich recht eindeutig: "Musou Black does not suppress infrared reflections".
Im Vergleich zum Pt100 oder von Melexis zu Melexis ?
Wenn alle etwas vom Pt100 abweichen aber untereinander eher die 0.5K
einhalten, stimmt halt deine angenommene Emissivität nicht, oder die
Vergleichstemperaturmessung (Thermopile ist ja immer im Vergleich) ist
nicht genau genug.
Entschuldigung, da war ich offensichtlich nicht präzise genug.
Die Messwerte weichen sowohl untereinander als auch zum PT ab.
Beispiel:
Weichen die Melexis schon untereinander ab obwohl sie am selben Ort
montiert sind (auswechseln) sollte man Melexis fragen, wie sie auf ihre
0.5K kommen. Die müssen das ja auch irgendwie verifizieren
Wohl wahr. Da es medizinische Sensoren sind, liegt der Fehler bestimmt bei uns.
Absorbiert euer Auspufflack bzw. Black 4.0 (oder auch dieses Nextel
Velvet Coating) denn definitiv Infrarot? Zumindest für Musou Black
heisst es auf deren Webseite (musoublack.com) nämlich recht eindeutig:
"Musou Black does not suppress infrared reflections".
Danke, dass du für Musou Black nachgeschaut hast. Wir wissen es nicht. Leider haben wir nicht die Ausrüstung, um die IR-Reflektivität zu messen. Die Spezifikationen, die wir gefunden haben, geben keine Auskunft darüber. Es gibt eine spezielle Infrarotversion (VANTABLACK S-IR), die aber für Normalsterbliche nicht erhältlich ist. (Es besteht die naive Annahme, dass Auspufflacke auf hohe IR-Emission optimiert sind, um Wärme abzustrahlen).
Leider haben wir nicht die Ausrüstung, um die IR-Reflektivität zu
messen. Die Spezifikationen, die wir gefunden haben, geben keine
Auskunft darüber.
Da musst Du aber zwei Dinge unterscheiden: Emission und Reflexion. Das eine lässt sich durch einen Korrekturfaktor korrigieren, das andere eigentlich gar nicht. Je niedriger die Reflexion, umso niedriger der Störeinfluss von außen, aber ganz wegbekommen wirst Du sie nie.
Es gibt eine spezielle Infrarotversion (VANTABLACK
S-IR), die aber für Normalsterbliche nicht erhältlich ist.
"Vantablack S-VIS and S-IR are applied to customer parts at our UK coating facility. We ship coated parts across the world."
Du musst also Dein Teil zu denen schicken. Frag dort doch einfach ein Angebot an. Den Aufwand, den Du hier treibst, ist ja kaum Hobby, oder?
(Es besteht
die naive Annahme, dass Auspufflacke auf hohe IR-Emission optimiert
sind, um Wärme abzustrahlen).
Nein, davon kannst Du nicht ausgehen. Solarzellen sind im sichtbaren Spektrum dunkelblau, im IR-Spektrum durchsichtig. Nur weil es für uns schwarz aussieht, muss es das nicht für IR sein. Auspufflack muss in erster Linie mal hitzefest sein. Daher finden hier nur Pigmente Anwendung, die das auch sind.
Du könntest auch mal nach einer Carbon-Black Beschichtung schauen. Es muss aber echter Kohlenstoff drinnen sein. Reiner C hat sehr gute Eigenschaften im IR-Spektrum.
Klar, dann messen sie aber eventuell unterschiedlich.
So klar scheint dir das mal wieder nicht zu sein. Ich kenne keinen IR-Sensor, der einen Kompass und einen Neigungssensor enthält. Woher soll er es also wissen und wie sollen sie etwas unterschiedliches messen, wenn sie unter gleichem Blickwinkel die gleiche Fläche angucken.
Das Strahlungsfeld ist rotationssymmetrisch, d.h. alle Sensoren die sich im gleichen Abstand von der Achse befinden und auf die Mitte der Fläche gucken, bekommen die gleiche Strahlung ab.
Ich verwende die Temperaturdifferenz zwischen
lokaler Umgebungstemperatur und der des Himmels, um die Bewölkungsdichte
zu bestimmen.
In diesem Thema leider OT, aber an Himmelstemperatur und Bewölkungsdichte war ich auch schon mal dran. Meine Messung mit MLX90614 funktionierte auch.
Aber wie schützt man den Sensor vor Umwelteinflüssen draußen im Garten? All meine Versuche den Sensor mit verschiedenen Abdeckscheiben zu schützen endeten damit dass mir der MLX90614 die Temperatur der Schutzscheibe lieferte und nicht mehr die Himmelstemperatur.
Ich verwende die Temperaturdifferenz zwischen
lokaler Umgebungstemperatur und der des Himmels, um die Bewölkungsdichte
zu bestimmen.
In diesem Thema leider OT, aber an Himmelstemperatur und
Bewölkungsdichte war ich auch schon mal dran. Meine Messung mit MLX90614
funktionierte auch.
Aber wie schützt man den Sensor vor Umwelteinflüssen draußen im Garten?
All meine Versuche den Sensor mit verschiedenen Abdeckscheiben zu
schützen endeten damit dass mir der MLX90614 die Temperatur der
Schutzscheibe lieferte und nicht mehr die Himmelstemperatur.
Indem du mit einem metallischen Spiegel 90 Grad umlenkst. Dann kann der Sensor wettergeschützt untergebracht werden.teure Alternativen bei Thorlabs. Allerdings ist Dreck auf dem Spiegel problematisch
&TO: gute Erfahrung habe ich mit berussten Oberflächen oder Kupfer mit schwarzer Oxidschicht… ebonol c, einfacher nasschemischer Prozess
Messaufbau.png
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