Sensor News
Der Sensorik Newsletter von InfraTec
Liebe Leserinnen und Leser,
in der aktuellen Sensor News unternehmen wir eine Reise in die Vergangenheit von InfraTec und stellen unsere neueste Innovation, den digitalen Detektor vor. Zusätzlich erhalten Sie Einblicke in die Einsatzgebiete unserer pyroelektrischen Detektoren.
InfraTec – International und zuverlässig
Gemeinsam mit unseren Geschäfts- und Projektpartnern blicken wir auf ein herausforderndes und spannendes Jahr zurück. Unser flexibles Pandemiemanagement sowie unsere gut gefüllten Lager an Roh- und Halbfabrikaten haben es uns ermöglicht, auch unter den gegenwärtigen Umständen weltweiter Lieferengpässe, die Bedarfe unserer Kunden jederzeit zu erfüllen. Um der steigenden Nachfrage nach Detektoren gerecht zu werden, haben wir unsere Belegschaft in nahezu allen Bereichen erweitert, und das nicht nur an unserem Firmensitz in Dresden, Deutschland. In diesem Jahr verstärkten wir auch unsere Vertriebspräsenz in unserem Büro in Shanghai.
Weiterhin steht in den nächsten Jahren die Herausforderung des Generationenwechsels bevor: „Wir, die Inhaber von InfraTec, sind in die Jahre gekommen und werden nun nicht nur daran gemessen, was wir täglich leisten, sondern wie wir es schaffen, die nächste Generation von Inhabern und Managern bei InfraTec optimal zum Wirken zu bringen“, äußert sich Geschäftsführer Dr. Matthias Heinze zum Thema der Unternehmensnachfolge.
Wir wünschen Ihnen nun viele interessante Einblicke und Erkenntnisse beim Lesen der aktuellen Sensor News.
Lesen Sie in dieser Ausgabe
30 Jahre Infrarottechnologie auf höchstem Niveau
Vor mehr als drei Jahrzehnten gründeten ambitionierte Absolventen der TU Dresden das Unternehmen InfraTec. Als unbekanntes Startup standen sie vor zahlreichen Herausforderungen, da es keine serienreifen Produkte, Fertigungs- und Prüftechnologien oder gar Kunden gab.
Dennoch meisterten sie jede Hürde mit solidem Fachwissen, Engagement sowie Geduld und führten InfraTec auf den internationalen Markt. Heute, 30 Jahre nach der Gründung, ist InfraTec mit Niederlassungen in Großbritannien, den USA und China ein weltweit geschätzter Produzent im Bereich der Infrarottechnologie.
Begonnen hat diese Erfolgsgeschichte im Keller des ehemaligen Kindergartens der TU Dresden, in welchem die ersten Detektoren entwickelt und produziert wurden. Wenig später zog das junge Unternehmen in die Räumlichkeiten des TechnologieZentrum- Dresden und begann mit der Entwicklung und Produktion kompakter Mehrkanaldetektoren mit 2 bis 4 Kanälen für die Gasanalyse. Mit dem Umzug des TechnologieZentrum kam schließlich auch InfraTec an den Standort auf der Gostritzer Straße und richtete hier die erste komplette Fertigungslinie für pyroelektrische Detektoren ein.
Der Anfang war gemacht. Eine nahezu ausschließlich manuelle Fertigung für pyroelektrische Detektoren nahm ihren Betrieb auf. In den Jahren danach folgten zahlreiche innovative und prämierte Technologien aus dem Hause InfraTec. Heute umfasst der Sensorik-Reinraum 1.500 m2 und beherbergt die Labore der Entwicklungsabteilung sowie einen hochmodernen Maschinenpark für die automatisierte Serienfertigung. Dieser bietet die notwendige Kapazität und Genauigkeit, um die streng spezifizierten, kundenspezifischen Anforderungen zu erfüllen. In den Laboren forschen InfraTecs Entwickler und ihre Partner an neuartigen Technologien und pyroelektrischen Materialien.
Auch zukünftig wird InfraTec das stark kundenorientierte Unternehmen sein, mit dem Fokus auf Technologie- und Qualitätsführerschaft und dem Drang, neue Technologien zu etablieren. Denn wir leben Forschung und Technologie!
Die Innovationen der letzten Jahre
- 2002 Schneller übernehmen automatisierte Messsysteme die elektro-optische Prüfung eines jeden Detektors
- 2003 Leistungsfähiger ist eine neue Klasse pyroelektrischer Detektoren mit integriertem Transimpedanzverstärker für den Strombetrieb
- 2004 Widerstandsfähiger gegenüber mechanischen Schocks und Vibrationen werden die empfindlichen pyroelektrischen Elemente mit einer patentierten Lösung in die Detektoren montiert
- 2008 Facettenreicher werden die Einsatzgebiete für die Detektoren mit durchstimmbarem Fabry-Pérót -Filter
- 2017 Weniger Platz benötigen die miniaturisierten Mehrkanaldetektoren
- 2019 Erster 8-Kanaldetektor weltweit ist der LRM-278
- 2022 Einfacher wird die Systemintegration für die Detektoren mit digitalem Signalausgang und variabler Signalverarbeitung
Go Digital – Mit weniger Aufwand schneller am Ziel
Im letzten Jahr stellte InfraTec seinen ersten pyroelektrischen Detektor der PyrIQ-Familie mit digitaler Schnittstelle vor – den 4-Kanal-Detektor LRD-3824. Wie alle Detektoren von InfraTec basiert auch dieser auf dem einkristallinen Lithiumtantalat (LiTaO3). Dieses Material bietet eine hohe Empfindlichkeit und ein gutes Signal-Rausch-Verhältnis, ohne zusätzliche Kühlung.
Im Vergleich zu Detektoren mit analogem Ausgangssignal beinhaltet die digitale Option bereits die gesamte Vorverarbeitung der Sensorsignale. So lassen sich die Empfindlichkeit, die Zeitkonstanten und der Dynamikbereich eines jeden Kanals individuell an die Erfordernisse der jeweiligen Anwendung anpassen. Der Kern des Detektors, ein 16-Bit A/D-Wandler, übersetzt anschließend das Signal in einen digitalen Datenstrom. Auch ein digitales Filter ist in den Detektor bereits integriert. Der LRD-3824 kommuniziert über eine I²CSchnittstelle mit einem angeschlossenen Mikrokontroller. Aufwendige Verstärkerund Filterstufen, wie sie für Detektoren mit analogem Ausgangssignal notwendig sind, entfallen. Das spart Entwicklungszeit, verringert den Platzbedarf des Gesamtsystems und vereinfacht die Systemintegration.
Die Besonderheiten des digitalen Detektors
Die variable Signalverarbeitung ermöglicht die Änderung des Detektorverhaltens auch im Betrieb. Dadurch bietet sich dem Anwender die Möglichkeit die Performance von Empfindlichkeit und Stabilität in jeder Situation bestmöglich den Forderungen der Applikation anzupassen.
Eine weitere Optimierung gibt es bei der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV). Das digitale Ausgangssignal lässt sich durch Störeinstrahlung weniger beeinflussen, als das bei analogen Signalen der Fall ist. Zusätzlich ist die gesamte Signalwandlung des Detektors räumlich konzentriert und wird durch das Detektorgehäuse geschirmt.
Für eine hochpräzise Messung, vor allem in der Gasanalyse, ist eine Synchronisation von Strahler- und Detektortakt notwendig. Für die digitalen pyroelektrischen Detektoren der PyrIQ-Familie steht dafür ein separater Clock-Eingang zur Verfügung, über den der Systemtakt bzw. der exakte Abtastzeitpunkt vorgegeben wird. Dadurch kann ein Zeitsignal mit hochpräziser Abtastrate generiert werden.
Eine weitere Besonderheit gegenüber analoger Technik ist die Funktion „Fast Recovery after Saturation“. Hierbei detektiert eine im Detektor integrierte Logik, ob das Eingangssignal des A/D-Wandlers übersteuert. Das kann durch einen fehlerhaften Betriebszustand hervorgerufen sein – beispielsweise durch extreme Temperaturschwankungen oder mechanische Einflüsse. In diesem Fall wird die analoge Eingangsstufe automatisch zurückgesetzt, um innerhalb kürzester Zeit wieder für Messungen zur Verfügung zu stehen.
Klein, aber oho – Der digitale 2-Kanal-Detektor
Der LID-2322 vereint im TO39-Gehäuse zwei spektrale Kanäle mit einem digitalen Ausgangssignal. Er eignet sich dank seiner Kompaktheit hervorragend für den Einsatz in mobilen Geräten. Zusammen mit seiner geringen Stromaufnahme und der thermischen Kompensation ist er die ideale Wahl, wenn es um die Anwendung in rauen Umgebungen geht.
Für den Betrieb des Detektors sind neben den Anschlüssen zur Versorgungsspannung nur zwei weitere Anschlüsse notwendig. Auf diese Weise kann er sowohl parametriert als auch ausgelesen werden. Der externe Hardwareaufwand wird dadurch auf ein Minimum reduziert und die Integration des Detektors in die Applikation deutlich vereinfacht. Ein fünfter Pin, über welchen ein externer Takt vorgegeben werden kann, ermöglicht auch bei diesem Detektor das zeitgenaue Auslesen der Messdaten und die Synchronisierung mit einer Strahlungsquelle.
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
