PyrIQ – Digitale Detektoren für die einfache Systemintegration
Wir stellen vor: den digitalen Detektor mit variabler Signalverarbeitung, verbesserter elektromagnetischer Verträglichkeit (EMV) und für die einfache Systemintegration. Wie alle Detektoren von InfraTec basiert er auf dem einkristallinen Lithiumtantalat (LiTaO
Typ | close Anzahl der MesskanäleKanalzahl | close TO18, TO46: 5,4 mm Durchmesser Gehäuse | close Größe der kreisförmigen oder rechteckigen Apertur, durch die Strahlung auf die sensitiven Elemente trifft. Öffnung (mm) | close Spannungsbetrieb: Der pyroelektrisch erzeugte Strom wird über einem RC‐Glied in eine Spannung konvertiert und nachfolgend impedanzgewandelt. Strombetrieb: Der pyroelektrische Strom wird durch einen OPV permanent kompensiert. Der dafür benötigte Strom erzeugt einen Spannungsabfall über einem RC‐Netzwerk im Rückkoppelzweig, welcher als Messsignal dient. Betriebsart | close Integrierte Verstärkungselemente wie integrierte Sperrschicht-Feldeffekttransistoren (JFET) für Detektoren im Spannungsbetrieb oder integrierte Operationsverstärker (OpAmp) für Detektoren im Strombetrieb. Verstärker | close Pyroelektrische Detektoren sind als thermische Detektoren für Temperaturänderungen empfindlich. Ändert sich die Umgebungstemperatur, beeinflusst dies das Messsignal und verschiebt den Arbeitspunkt. Eine thermische Kompensation reduziert diesen Effekt. Dazu erhält jedes pyroelektrische Element ein Blindelement, das unerwünschte Ströme kompensiert. Thermische Kompensation | close Patentierte mikromechanische Chipbefestigung (LowMicro) von InfraTec zur Senkung der Auswirkung des störenden Körperschalls. Reduzierte Mikrofonie | close Als zentrale Kenngröße charakterisiert die spezifische Detektivität D* den Signal-Rausch-Abstand von Infrarotdetektoren. Spezifische Detektivität* | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 4 | TO8 | 8,5 x 8,5 | Strombetrieb | PyrIQ | 2,4 *** | ||||
| 2 | TO39 | ø 6,0 | Strombetrieb | PyrIQ | 1,5 *** |
* in 10
** in 10
*** bei R
**** in 10
Anwendungsgebiete
Geeignet ist der digitale Detektor insbesondere für die einfache Systemintegration in der Gasanalyse und Flammenerkennung. Durch den Einsatz des digitalen Detektors erhält der Anwender ein digitales Messsignal, das ausgelesen und sofort weiterverarbeitet werden kann.
Für eine hochpräzise Messung, vor allem in der Gasanalyse, ist eine Synchronisation von Strahler- und Detektortakt notwendig. Daher verfügt der neue Detektor über einen Clock-Eingang, mit dem diese Synchronisation auf einfache Weise ermöglicht wird. Dadurch kann ein Zeitsignal mit hochpräziser Abtastrate generiert werden. Eine weitere Besonderheit unseres digitalen Detektors ist die „Fast Recovery after Saturation“. Diese Funktion detektiert die Übersteuerung durch einen fehlerhaften Betriebszustand (beispielsweise durch extreme Temperaturschwankungen oder mechanische Einflüsse) und setzt die analoge Eingangsstufe automatisch zurück.
Der digitale Detektor wandelt das analoge Signal, welches mehrstufig einstellbar gefiltert und verstärkt werden kann, mit einer 16-Bit-Auflösung direkt in ein digitales Signal um. Die gesamte Signalverarbeitung erfolgt durch einen ASIC (Application-Specific Integrated Circuit), wobei die analoge Eingangsstufe wie ein klassischer Transimpedanzverstärker agiert. Anwender erhalten somit ein digitales Messsignal, welches über eine I2C - Schnittstelle ausgelesen und sofort weiterverarbeitet werden kann.
Whitepaper digitaler Detektor – Erste Schritte bei der Integration
Dieses Whitepaper (Sprache: Englisch) soll zeigen, wie man den digitalen Detektor mit einem einfachen Mikrocontroller-Board wie dem Arduino Uno in Betrieb nimmt. Hier erfahren Sie wie Sie den Detektor konfigurieren und Daten abrufen können.
PyrIQ® Evaluation Kit – Detektor-Konfiguration in wenigen Schritten
Das PyrIQ® Evaluation Kit von InfraTec unterstützt Kunden bei den ersten Tests der digitalen PyrIQ®-Detektoren, ohne die sonst erforderliche Entwicklung von Software, Firmware und Testschaltungen. Mit der dazugehörigen Software können die Detektor- und IR-Quellparameter über eine intuitive grafische Benutzeroberfläche eingestellt werden. Das Evaluation Kit ermöglicht eine einfache Nutzung der vielfältigen Einstellmöglichkeiten für PyrIQ®-Detektoren und beschleunigt dadurch die Konfiguration und den Entwicklungsprozess. Darüber hinaus eignet sich das Kit auch, um die Funktionsweise eines analogen pyroelektrischen Detektors sowie die Einflüsse seiner elektronischen Komponenten nachzuvollziehen.
Evaluation KIT für digitale Detektoren: Ein schneller Testaufbau zur Validierung oder Entwicklung eines eigenen Testaufbaus und zur Bestimmung der richtigen Parameter für die Messaufgabe.
Whitepaper digitaler Detektor – Konfiguration Ihres PyrIQ Detektors
Dieses Whitepaper (Sprache: Englisch) soll Ihnen helfen, eine geeignete PyrIQ-Konfiguration für Ihre Anwendung zu finden, indem es eine "Good Practice Praxis"-Strategie sowie die Auswirkungen und möglichen Nachteile aller verfügbaren PyrIQ-Parameter aufzeigt.
Analog vs. Digital – Welcher Detektor für welche Anwendung?
Analoge pyroelektrische Detektoren haben sich jahrzehntelang bewährt. Die Einbindung in das Gerätedesign kann flexibel gestaltet werden, erfordert aber ein hohes Maß an elektronischem Können. Das Leistungsvermögen der Detektoren kann umfassend ausgenutzt werden. Betrachtet man den Aufwand für die Systemintegration, haben digitale pyroelektrische Detektoren klare Vorteile. Die bereits in den Detektor integrierten Funktionen schränken zwar den Gestaltungsspielraum ein, reduzieren aber deutlich den Aufwand in der Systemintegration. Die folgende Tabelle bietet nochmal einen schnellen Überblick zu Vor- und Nachteilen:
| Digitale pyroelektrische Detektoren | Analoge pyroelektrische Detektoren | |
| Detektorserie | LRD, LID | LIE, LME, LIM, LMM, LRM |
| Eigenschaften | Detektoren mit intergriertem ASIC für Transimpedanzverstärkung, 16 Bit A/D-Wandlung und Signalkonditionierung | Größtmögliche anwenderseitige Flexibilität bei Systemintegration (freie Wahl bei externem A/D-Wandler und Schnittstelle) |
| Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) | ++ | + |
| Integrierte Temperaturmessung | Ja | Ja (verfügbar für LRM) |
| Flexible Einstellung der Feedbackomponenten | Yes (Rf = 2 GΩ … 1 TΩ; Cf = 50 fF … 6.4 pF) | Nein |
| Anforderungen an geräteseitige Systemintegration | Niedrig | Hoch |
| Leistungsaufnahme (typisch) | 1 mW | 0,1 mW |
| Signal-Rausch-Verhältnis | + | Strombetrieb ++ / Spannungsbetrieb +++ |
| Abtastrate (max.) | 1 kHz | Frei wählbar |
| Max. Modulationsfrequenz | 100 Hz | 4 kHz |
| Versorgungsspannung | 1,8 … 3,6 V | Bis ± 5 V |
Download Flyer
Laden Sie den Flyer über die digitalen Detektoren herunter und erfahren Sie mehr über die Möglichkeiten, die ein digitaler Detektor bietet.
Vielfältige Einsatzgebiete für PyrIQ-Detektoren
Digitale Detektoren sind für den Einsatz in der Gasanalyse und der Flammensensorik genauso geeignet, wie Detektoren mit analogem Signalausgang. Doch gerade, wenn die Umgebungsbedingungen einen kompakten und einfach zu integrierenden Detektor erfordern, ist ein Detektor mit integrierter Digitalisierung eine gute Wahl. So eignet sich die digitale Version unter anderem für den Bereich der Klima- und Gebäudetechnik, wenn es um die Messung der Luftgüte und -qualität geht. Da diese gut mit der in der Luft befindlichen Kohlendioxid-Konzentration korreliert, nutzt man den CO2-Gehalt der Raumluft zur bedarfsgesteuerten Lüftungssteuerung in Gebäuden und Räumen. Die Messung des CO2-Gehaltes erfolgt nach dem Prinzip der nicht-dispersiven Infrarotmesstechnik. Hierzu werden geeignete IR-Filter in den Detektor integriert, um eine genaue und reproduzierbare Messung vornehmen zu können. Dadurch wird zu jeder Zeit eine gute Luftqualität gewährleistet. Von Vorteil ist dabei die Kompaktheit des Detektors, welche sich durch die Integration der gesamten Signalvorverarbeitung ergibt. Ein weiteres Plus ist die geringe Störempfindlichkeit des digitalen Ausgangssignales, verursacht durch Mobilfunknetze, Bluetooth oder WLAN. In der Flammensensorik erfassen pyroelektrische Detektoren Spektralbereiche, welche für brennende, organische Substanzen wie Holz, Erdgas, Benzin bzw. verschiedene Kunststoffe charakteristisch sind. Flammensensoren kommen auf den Gebieten des industriellen Brandschutzes und der Brandfrüherkennung zur Anwendung und halten auch widrigsten Umgebungsbedingungen Stand. Auf Grund der geringen Störempfindlichkeit des digitalen Detektors wird das Risiko von Fehlalarmen durch elektromagnetische Störquellen deutlich reduziert.
Weitere Einsatzmöglichkeiten für den digitalen Detektor:
Agrarindustrie, z. B. für die Überwachung der Atmosphäre in Gewächshäusern und bei Forschungsprojekten an Pflanzen
Gaswarngeräte für explosive Gase, z. B. für den Bergbau oder Bohrplattformen
Prozessgasanalyse, beispielsweise zur Messung von Abgasen in Industrieanlagen
Detektorsuche
InfraTec bietet Ihnen fünf Produktgruppen mit rund 50 verschiedenen pyroelektrischen Detektoren. Zum Spektrum gehören dabei Detektoren mit reduzierter Mikrofonie und integriertem Operationsverstärker sowie digitale Detektoren.
Wählen Sie Ihre passenden Infrarotdetektoren mit unserer detaillierten Detektorsuche.
