einfache Wärmebildkamera
Frank Esselbach
ich habe gerade eine Idee, zu der ich gerne mal eure Meinung hören
würde: Wärmebildkamera. Ich weiß, richtige Kameras macht man mit
Microbolometer-Chips, oder sonstigen exotischen Sensoren - allen ist
gemeinsam, dass sie recht teuer sind. Für Schulversuche z.B.
unbezahlbar. Nun habe ich eine Idee für ein Schulprojekt ...
Es gibt doch diese IR-Checkkarten, die man vorher mit Licht (am Besten
UV) aufladen muss und die dann bei IR bis hin zu 1800 nm zu
fluoreszieren angeregt werden.
Wenn man nun eine Anordnung bauen würde, bestehend aus einem IR-Objektiv
(wohl das teuerste vom Ganzen und nicht zu ersetzen), dass sein Bild auf
die Farbstofffläche wirft, seitlichen UV-LEDs, die periodisch den
Farbstoff anblitzen und einer Webcam, die immer wenn die LEDs aus sind,
ein Bild vom projizierten Fluoreszentbild macht ... könnte das
funktionieren?
Danke für Meinungen und Tips, Frank
Uwe Bonnes
1800 nm != Waermestrahlung
sondern Infrarot
--
Uwe Bonnes b...@elektron.ikp.physik.tu-darmstadt.de
Institut fuer Kernphysik Schlossgartenstrasse 9 64289 Darmstadt
--------- Tel. 06151 162516 -------- Fax. 06151 164321 ----------
Michael Koch
> Wärmebildkamera...
> Es gibt doch diese IR-Checkkarten, die man vorher mit Licht (am Besten
> UV) aufladen muss und die dann bei IR bis hin zu 1800 nm zu
> fluoreszieren angeregt werden.
Du musst unterscheiden zwischen nahem Infrarot (das kann die Checkkarte
nachweisen) und fernem Infrarot (4-20ľm) welches bei Wärmebildkameras
verwendet wird.
Bei korrektem Aufbau kannst du mit IR-Objektiv und IR-Checkkarte vielleicht
eine heisse Herdplatte nachweisen, aber mehr nicht.
Gruss
Michael
Stefan Rehm
> DIY Wärmebildkamera
Hallo,
wie wäre es damit: Einen PIR-Bewegungsmelder aus dem Baumarkt (<10 EUR)
ausschlachten. Das ist ja schon einen Ein-Pixel-Wärmebildkamera.
Normalerweise ist davor noch ne Optik, die schlitzförmige Bereiche abdeckt
(d.h. die "Kamera" sieht dort nichts), so dass bewegende Objekte eine
schnelle Änderung der Sensorspannung bewirken. Also einfach die
Schlitzblende abnehmen und davor eine IR-taugliche Optik (Spezielle Linsen,
die auch noch im Wärme-IR-Bereich funktionieren sind afaik sehr teuer).
Ich könnte mir als billige Alternative einen Aufbau nur aus Spiegeln
vorstellen, da gibts kein Problem mit fernem IR. Also z.B. einen
Rasierspiegel (oder ein Spiegelteleskop umbauen) als Sammellinse, dahiner
zwei rechtwinklig angeordnete Spiegel mit Schrittmotoren um das ganze Bild
Zeile für Zeile scannen zu können (geht nat. nur bei stehenden Objekten,
wenn du eine Scannzeit von ein paar Minuten pro Bild hast). Ein Problem
wäre noch das Abgreifen der Sensorspannung vor der Auswertlogik des
PIR-Sensors. Ich denke mal die Sache mit der Schlitzblende wird nicht ohne
Grund gemacht, will man den Sensor für Absolutwertmessungen nutzen, wird
man wohl noch mit einigen Störungen, Drift usw. zu kämpfen haben. Ansonsten
halt ADC und rein in den Computer, der auch die Schtrittmotore steuert.
Software schreiben, fertig. (Nurmalso als Idee ;-)
Gruß,
Stefan
Bjoern Schliessmann
> 1800 nm != Waermestrahlung
Hat er das Wort denn erwähnt? Ich lese nur was von Wärmebild.
> sondern Infrarot
Wärmestrahlung kann auch Infrarot umfassen, je nach Temperatur des
Körpers. Oder?
Grüße,
Björn
--
BOFH Excuse #68:
only available on a need to know basis
Frank Esselbach
> Frank Esselbach wrote:
>
> > DIY Wärmebildkamera
>
> Hallo,
>
> wie wäre es damit: Einen PIR-Bewegungsmelder aus dem Baumarkt (<10 EUR)
> ausschlachten.
Hallo,
na wenigstens Danke, dass du dir Gedanken machst. Aber leider habe ich
mich mit dem Thema PIR schon ausgiebig befasst und das Ergebnis ist:
Kannste vergessen. Die Gründe:
a) die pyroelektrischen Sensoren reagieren eigentlich nur auf
Temperaturdifferenzen mit einem nennenswerten Signal - ähnlich wie
Piezoelemente nur auf Belastungsänderung und nicht auf Dauerdruck. Du
könntest mit so einer Kamera feststellen "da ist was", ein Bild bestünde
aber nur aus den Konturen unterschiedlich warmer Objekte (erste
Ableitung)
b) die Trägheit. Die Grenzfrequenz liegt bei ca. 10 Hz, d.h. grob
vereinfacht etwa 10 Pixel pro Sekunde - wie lange willst du für z.B. 320
x 240 Pixel scannen ?
Es gibt Sensor-Matritzen aus pyroelektrischen Elementen, aber die sind
in der gleichen Preisklasse wie Mikro-Bolometer und müssen ausserdem
gechoppert werden (Blende mit Refernztemperatur geht ständig auf und zu)
Gruß, Frank
tuxf...@arcor.de
Ich habe da noch eine Infrarot-Röhre F2,5M3RI .
Leider ohne Datenblatt. Es gibt doch sicher noch andere.
Welcher Wellenlängenbereich muß erfasst werden?
Günther Dietrich
>wie wäre es damit: Einen PIR-Bewegungsmelder aus dem Baumarkt (<10 EUR)
>ausschlachten.
Nette Idee.
>Das ist ja schon einen Ein-Pixel-Wärmebildkamera.
>Normalerweise ist davor noch ne Optik, die schlitzförmige Bereiche abdeckt
>(d.h. die "Kamera" sieht dort nichts), so dass bewegende Objekte eine
>schnelle Änderung der Sensorspannung bewirken.
So weit ich weiß, sind die PIR-Sensoren in Bewegungsmeldern für
Temperaturdifferenzen empfindlich. Die Optik ist meist mit Prismen so
gestaltet, dass der Erfassungsbereich streifenweise abwechselnd auf die
eine bzw. die andere Seite des Sensors abgebildet werden.
Wenn sich ein Objekt von einem Streifen in den nächsten bewegt, ergibt
das eine Änderung der Temperaturdifferenz zwischen den beiden Seiten des
Sensors. Genau diese Änderung wird ausgewertet.
Auf diese Art ist der Sensor unempfindlich gegenüber (Änderungen) der
Umgebungstemperatur, das diese sich auf beide Seiten in gleichem Maß und
gleicher Richtung auswirkt.
Vermutlich wird man dadurch Probleme bekommen, wenn man mit so einem
Sensor absolute Temperaturen auswerten will, wie es bei einer
Wärmebildkamera der Fall ist.
Eventuell könnte man ja von der einen Seite per Optik die Umgebung auf
den Sensor abbilden, von der anderen eine Fläche mit bekannter absoluter
Temperatur (die evtl. per kleinem Peltier-Element konstant gehalten
wird).
>davor eine IR-taugliche Optik (Spezielle Linsen,
>die auch noch im Wärme-IR-Bereich funktionieren sind afaik sehr teuer).
>Ich könnte mir als billige Alternative einen Aufbau nur aus Spiegeln
>vorstellen, da gibts kein Problem mit fernem IR. Also z.B. einen
>Rasierspiegel (oder ein Spiegelteleskop umbauen) als Sammellinse, dahiner
>zwei rechtwinklig angeordnete Spiegel mit Schrittmotoren um das ganze Bild
>Zeile für Zeile scannen zu können (geht nat. nur bei stehenden Objekten,
>wenn du eine Scannzeit von ein paar Minuten pro Bild hast).
Scan-Optiken wurden inzwischen viele gebaut, da dürften keine großen
Herausforderungen mehr drin stecken.
>Ein Problem
>wäre noch das Abgreifen der Sensorspannung vor der Auswertlogik des
>PIR-Sensors.
Ich würde den Sensor ganz aus dem Bewegungsmelder herausnehmen und eine
neue Auswerteelektronik dazu bauen.
>Ich denke mal die Sache mit der Schlitzblende wird nicht ohne
>Grund gemacht, will man den Sensor für Absolutwertmessungen nutzen, wird
>man wohl noch mit einigen Störungen, Drift usw. zu kämpfen haben.
Siehe oben, es ist keine Schlitzblende. Die Prismenoptik sorgt für hohe
Empfindlichkeit für das Nutzsignal und Minimierung des Einflusses der
Umgebungstemperatur.
>Ansonsten
>halt ADC und rein in den Computer, der auch die Schtrittmotore steuert.
>Software schreiben, fertig.
Die Auswerteelektronik zwischen Sensor und ADC dürfte ganz interessant
werden.
Grüße,
Günther
Robert Obermayer
relativ heisse Objekte (Lötkolben so ab 400°) kann man mit einer S/W CCD
Kamera ohne IR Filter sehen.
Müsste man aber mit der verwendeten Kamera probieren, Temperatur
"messung" geht natürlich nicht wirklich.
Stefan Rehm
> na wenigstens Danke, dass du dir Gedanken machst. Aber leider habe ich
> mich mit dem Thema PIR schon ausgiebig befasst und das Ergebnis ist:
> Kannste vergessen. Die Gründe:
>
> a) die pyroelektrischen Sensoren reagieren eigentlich nur auf
> Temperaturdifferenzen mit einem nennenswerten Signal - ähnlich wie
> Piezoelemente nur auf Belastungsänderung und nicht auf Dauerdruck. Du
> könntest mit so einer Kamera feststellen "da ist was", ein Bild bestünde
> aber nur aus den Konturen unterschiedlich warmer Objekte (erste
> Ableitung)
Gut, da würde sich ein Aufbau wie du unten schreibst (gechoppert) anbieten.
z.B. mit einem weiteren Motor den Strahlengang periodisch unterbrechen. Mit
einer Lichschranke am Motor hätte man gleich das Referenzssignal für einen
Lock-in-Verstärker.
> b) die Trägheit. Die Grenzfrequenz liegt bei ca. 10 Hz, d.h. grob
> vereinfacht etwa 10 Pixel pro Sekunde - wie lange willst du für z.B. 320
> x 240 Pixel scannen ?
so ca. 2 Stunden, 8 Minuten ;-)? Also für die bekannten Wärmebilder eines
Hauses, wo man die Heizungsverluste sehen kann, sollte das reichen. Bei dem
Preis eines Bewegungsmelders kann man natürlich auch gleich mehrere
einsetzen, um z.B. gleich 10 Zeilen auf einmal zu scannen. Arg viel
schneller wird das nat. nicht. Willst du damit fernsehmäßige Bildfrequenzen
erreichen?
Wie machen die Profis (Militär) das? Afaik wird dabei auch ein schnell
scannendes Spiegelsystem eingesetzt, der Sensor selbst wird mit Gas knapp
über dem absoluten Nullpunkt gekühlt, um für das geringste Fitzelchen
Wärmestrahlung empfindlich zu sein. Aber wie bekommen die einen so schnell
reagierenden Sensor hin?
Gruß,
Stefan
Stefan Rehm
> So weit ich weiß, sind die PIR-Sensoren in Bewegungsmeldern für
> Temperaturdifferenzen empfindlich. Die Optik ist meist mit Prismen so
> gestaltet, dass der Erfassungsbereich streifenweise abwechselnd auf die
> eine bzw. die andere Seite des Sensors abgebildet werden.
> Wenn sich ein Objekt von einem Streifen in den nächsten bewegt, ergibt
> das eine Änderung der Temperaturdifferenz zwischen den beiden Seiten des
> Sensors. Genau diese Änderung wird ausgewertet.
Ah, das leuchtet ein..
> Vermutlich wird man dadurch Probleme bekommen, wenn man mit so einem
> Sensor absolute Temperaturen auswerten will, wie es bei einer
> Wärmebildkamera der Fall ist.
> Eventuell könnte man ja von der einen Seite per Optik die Umgebung auf
> den Sensor abbilden, von der anderen eine Fläche mit bekannter absoluter
> Temperatur (die evtl. per kleinem Peltier-Element konstant gehalten
> wird).
Evtl. noch schnell zwischen beiden Seiten wechselseitig umschalten (Motor,
Spiegel), so dass man eine gut auswertbare Wechselspannung bekommt (s.a.
<dn23u0$b18$03$1...@news.t-online.com> )
> Scan-Optiken wurden inzwischen viele gebaut, da dürften keine großen
> Herausforderungen mehr drin stecken.
Echt? Gibts sowas bezalhbar fertig? Weil zwei Schrittmotore aus dem
Schrott/Pollin und Spiegelreste sind unschlagbar günstig.
> Ich würde den Sensor ganz aus dem Bewegungsmelder herausnehmen und eine
> neue Auswerteelektronik dazu bauen.
Macht wohl Sinn, aber k.A. was die für Anforderungen an den Verstärker (z.B.
extrem hochohmiger Eingang etc.) stellen.
Gruß,
Stefan
tuxf...@arcor.de
Sensor? Möglicherweise .... ???
Chris Jones
> Ein Infrarot-Thermometer ist auch nicht so teuer. Wie wäre es mit dem
> Sensor? Möglicherweise .... ???
Genau dass habe ich auch gedacht.
Die Fresnel-Linsen von Bewegungsensoren sind aus Kunststoff. Vielleicht
muss der IR-Objektiv nicht teuer sein.
http://www.melexis.com/prodmain.asp_Q_family_E_MLX90601
http://www.etiltd.co.uk/tn1_infrared_thermometer.htm
Chris
Frank Esselbach
> Wie machen die Profis (Militär) das? Afaik wird dabei auch ein schnell
> scannendes Spiegelsystem eingesetzt, der Sensor selbst wird mit Gas knapp
> über dem absoluten Nullpunkt gekühlt, um für das geringste Fitzelchen
> Wärmestrahlung empfindlich zu sein. Aber wie bekommen die einen so schnell
> reagierenden Sensor hin?
Es gibt auch Systeme die ohne oder mit nur wenig Kühlung auskommen. Ich
habe z.B. eine ältere Agema Thermovision 510, die arbeitet mit einem
120-Pixel-Zeilensensor, vor dem ein Spiegel rotiert. Der Sensor ist aus
irgend einer Blei-Verbindung und wird mit einem Peltier-Element auf ca.
minus 80 Grad gekühlt. Durch Pufferung und Interpolation liefert die
Kamera "normale" SW-Fernsehbilder.
Die Königsklasse sind aber die Mikro-Bolometer. Das sind im Prinzip
winzige Thermowiderstände, aufgehängt an hauchdünnen Anschlußdrähten im
Brennpunkt eines Hohlspiegels. Das Ganze wird mit Chiptechnologie
komplett "aus einem Stück" geätzt, bis zu 400 x 600 auf einem Chip.
Durch aufwändige Kompensation müssen diese Sensoren nicht mehr gekühlt
werden. Solche Kameras sehen fast wie normale Camcorder bzw. billige
Kompakt-Digicams aus, nur auf em Preisschild stehen 2 Nullen mehr :-))
Frank
Frank Esselbach
Ich nehme an, das Endikon ist für näheres IR empfindlich. Als
Elektronenröhre mit tw. hohen Spannungen auch nicht leicht zu handhaben.
Es geht um ein Projekt für eine Schüler-AG, ohne besondere Vorgaben oder
Genauigkeitsanforderungen. Die Wellenlänge soll "so lang wie möglich"
sein
Frank Esselbach
> tuxf...@arcor.de wrote:
>
> > Ein Infrarot-Thermometer ist auch nicht so teuer. Wie wäre es mit dem
> > Sensor? Möglicherweise .... ???
>
Es geht um ein Schülerprojekt (Gym, 10. Kl.). Die Möglichkeiten eine
hochwertige Feinmechanik herzustellen sind nicht so ausgeprägt ...
IR-Thermometer sind vorhanden bzw. bekannt, z.B. Raytheon Raynger MX
(sogar mit RS232) ...
Frank
Michael Kutscher
> Es geht um ein Schülerprojekt (Gym, 10. Kl.). Die Möglichkeiten eine
> hochwertige Feinmechanik herzustellen sind nicht so ausgeprägt ...
> IR-Thermometer sind vorhanden bzw. bekannt, z.B. Raytheon Raynger MX
> (sogar mit RS232) ...
Nur so als spontaner Einfall: Wie wäre es mit einer altmodischen
Nipkow-Scheibe vor dem IR-Thermometer. Die muß sich dann natürlich
ziemlich langsam drehen, aber dafür hält sich der mechanische Aufwand in
Grenzen (gut, die Auflösung natürlich auch).
Gruß
Michael Kutscher
--
www.kutschersoft.de
Makus Gr0n0tte
"Günther Dietrich"
> So weit ich weiß, sind die PIR-Sensoren in Bewegungsmeldern für
> Temperaturdifferenzen empfindlich. Die Optik ist meist mit Prismen so
> gestaltet, dass der Erfassungsbereich streifenweise abwechselnd auf die
> eine bzw. die andere Seite des Sensors abgebildet werden.
> Wenn sich ein Objekt von einem Streifen in den nächsten bewegt, ergibt
> das eine Änderung der Temperaturdifferenz zwischen den beiden Seiten des
> Sensors. Genau diese Änderung wird ausgewertet.
Hochohmiger Differenzverstärker wie beim EKG. Bei Peaks wird geschaltet.
Ziemlich primitiv. Lässt sich mit zwei IR-LDRs auch aufbauen. Nur dass
eine solche Schaltung dann auf kurzes IR reagiert.
Michael Koch
> Nipkow-Scheibe vor dem IR-Thermometer. Die muß sich dann natürlich
> ziemlich langsam drehen, aber dafür hält sich der mechanische Aufwand in
> Grenzen (gut, die Auflösung natürlich auch).
Da wirst du wohl im Wesentlichen die Temperatur der Scheibe messen.
Gruss
Michael
Michael Koch
ich hab noch ein paar militärische Thermoscanner von AEG zu verkaufen, schau
mal auf
dieser Seite, etwa in der Mitte:
http://www.astro-electronic.de/diverses.htm
Gruss
Michael
tuxf...@arcor.de
>> IR-Thermometer sind vorhanden bzw. bekannt, z.B. Raytheon Raynger MX
>> (sogar mit RS232) ...
>
> Nur so als spontaner Einfall: Wie wäre es mit einer altmodischen
> Nipkow-Scheibe vor dem IR-Thermometer. Die muß sich dann natürlich
> ziemlich langsam drehen, aber dafür hält sich der mechanische Aufwand in
> Grenzen (gut, die Auflösung natürlich auch).
Eine Fokussierung ist sicher auch schwierig.
Wie wäre es wenn man das ganze IR-Thermometer dreht?
Z.B. mit 2 Servos gesteuert von der Druckerschnittstelle am PC und an der
jeweiligen Position den Wert seriell einlesen...
Thomas Prufer
>Die Königsklasse sind aber die Mikro-Bolometer. Das sind im Prinzip
>winzige Thermowiderstände, aufgehängt an hauchdünnen Anschlußdrähten im
>Brennpunkt eines Hohlspiegels. Das Ganze wird mit Chiptechnologie
>komplett "aus einem Stück" geätzt, bis zu 400 x 600 auf einem Chip.
>Durch aufwändige Kompensation müssen diese Sensoren nicht mehr gekühlt
>werden. Solche Kameras sehen fast wie normale Camcorder bzw. billige
>Kompakt-Digicams aus, nur auf em Preisschild stehen 2 Nullen mehr :-))
Für ein do-it-yourself-Verfahren eventuell eine sehr kleine NTC-Perle.
Empfindlich, klein (istr d << 1mm) und bezahlbar, thermische Zeitkonstante im
unter-Sekundenbereich (z.B. www.thermometrics.com/assets/images/bb050711.pdf).
Eventuell kann man ja die Perle durch Verlustleistung heizen, das ist einfacher
als kühlen, und schafft einem die Probleme bei gleicher Temperatur von Sensor
und Objekt eventuell auch vom Hals.
Dann noch einen Scanner aus Spiegeln, auf den Zeigern von zwei analogen
Meßwerken?
Thomas Prufer
Frank Esselbach
> Nur so als spontaner Einfall: Wie wäre es mit einer altmodischen
> Nipkow-Scheibe vor dem IR-Thermometer. Die muß sich dann natürlich
> ziemlich langsam drehen, aber dafür hält sich der mechanische Aufwand in
> Grenzen (gut, die Auflösung natürlich auch).
... mit 1-cm-Löchern? Im Prinzip ist das denkbar, aber in der Praxis
wird das eher nix: das IR-Thermometer braucht eine relativ große Öffnung
und ca. 1/2 Sekunde pro Messung ...
Frank
Ernst Keller
>Es gibt doch diese IR-Checkkarten, die man vorher mit Licht (am Besten
>UV) aufladen muss und die dann bei IR bis hin zu 1800 nm zu
>fluoreszieren angeregt werden.
>Wenn man nun eine Anordnung bauen würde, bestehend aus einem IR-Objektiv
>(wohl das teuerste vom Ganzen und nicht zu ersetzen), dass sein Bild auf
>die Farbstofffläche wirft, s
Zumindest früher hatten die Objektive eine Markierung für die IR-Korrektur, es
ist ja nicht so dass sie für IR undurchlässig sind, sondern sie sind dafür
nicht korrigiert, wenn du mit sichtbarem Licht scharfstellest so ist es mit IR
nicht scharf, mit der IR-Markierung korrigierst du das, aber wie das genau geht
weiss ich nicht mehr, ev. nur für Unendlich.
Ernst
--
Was ist TOFU? Wieso finden die anderen meine Artikel schwer zu lesen?
TOFU steht für "Text Oben, Fullquote Unten". Das ist eine Unart, die einen
nicht nur in dieser Newsgroup, sondern im ganzen Netz unbeliebt macht.
Lies "Wie zitiere ich im Usenet?": http://www.afaik.de/usenet/faq/zitieren/.
Frank Esselbach
> Zumindest früher hatten die Objektive eine Markierung für die
> IR-Korrektur, es ist ja nicht so dass sie für IR undurchlässig sind,
> sondern sie sind dafür nicht korrigiert, wenn du mit sichtbarem Licht
> scharfstellest so ist es mit IR nicht scharf, mit der IR-Markierung
> korrigierst du das, aber wie das genau geht weiss ich nicht mehr, ev. nur
> für Unendlich.
Im Prinzip hast du recht, aber das betrifft nahes IR. Bei den
Wellenlängen, die mich intersseieren, ist normales optisches Glas
ungefähr so durchsichtig wie ein Kronkorken. Bei Wellenlänge um 2000 nm
brauchst du schon spezeielle Kunststoffe, Kochsalz oder Germanium.
Letzteres sieht wieder bei normalem Licht aus wie eine Metallplatte ...
Frank
Martin
<sp...@ghostlink.de>:
>
> b) die Trägheit. Die Grenzfrequenz liegt bei ca. 10 Hz, d.h. grob
> vereinfacht etwa 10 Pixel pro Sekunde - wie lange willst du für z.B. 320
> x 240 Pixel scannen ?
>
Meines Erachtens mußt du mit den Bildfrequenzen über der Grenzfrequenz
bleiben. Das Ding hat ja eher Hochpaß Charakteristik, sodaß eben
stationäre Bildteile unterdrückt werden. Wenn du schnell genug scanst und
seitlich Referenzflächen hast, dann mußt du auch nicht choppern, das
erledigt der Scanspiegel.
Oder haben die Sensorelemente tatsächlich eine Bandpaßcharakteristik,
sodaß sie nur bewegung detektieren können, aber ebi 10Hz bereits nach oben
schon wieder Schluß wäre?
--
Martin