Fraunhofer IPMS Yüksek Hassasiyetli Kızılötesi Sensörler Geliştiriyor

Fraunhofer Fotonik Mikrosistemler Enstitüsü (IPMS), Heimann Sensor ve Leibniz Katı Hal ve Malzeme Araştırmaları Enstitüsü Dresden (IFW Dresden) iş birliğiyle, yeni nesil termoelektrik kızılötesi sensör dizinleri için teknolojik altyapıyı geliştiriyor. Proje, yüksek verimliliğe sahip termoelektrik malzemeleri ilk kez CMOS uyumlu üretim teknolojisine entegre ederek önemli ölçüde daha güçlü sensörler oluşturmayı hedefliyor. Amaç, 45 mikrometreden daha küçük piksel boyutlarıyla 20 milikelvinin altında bir sıcaklık çözünürlüğü elde etmektir; bu da tıp, endüstri, mobilite ve güvenlik alanlarındaki yeni uygulamalara yönelik önemli bir adımdır.

Termoelektrik kızılötesi sensörler, temassız sıcaklık ölçümü ve termal görüntü oluşturulmasını sağlar. Günümüzde süreç izleme, bina otomasyonu ve güvenlik teknolojilerinde zaten kullanılmaktadırlar. Ancak mevcut sistemlerin performansı, kullanılan termokupl (termçift) malzemeleri nedeniyle sınırlıdır. Yeni proje, önemli ölçüde daha verimli termoelektrik malzemeler ve özgün bir MEMS cihaz konsepti kullanarak bu zorluğun üstesinden gelmektedir.

Yüksek Hassasiyet Sayesinde Yeni Uygulamalar
Sıcaklık çözünürlüğünü artırma hedefi, çok sayıda yeni uygulama alanının önünü açıyor. Tıp alanında, erken kanser teşhisini veya dışarıdan görülebilen enfeksiyonların tespitini desteklemek için geleceğe yönelik uygulamalar geliştirilebilir. Yaşlı yaşam alanları bağlamında sensörler, evdeki düşmelerin veya acil durumların güvenilir bir şekilde tespit edilmesi gibi yeni çözümlere de olanak tanır.

Ayrıca, otonom araçlar sensör dizinlerinin yüksek hassasiyetinden faydalanmaktadır. Endüstriyel uygulamalar için termografi ve süreç izlemede yeni olanaklar açılmaktadır. Buna ek olarak, bu sensörlerin temassız sıcaklık ölçümüne yönelik maliyet etkin çözümlerde kullanılması, daha başka uygulama ve pazar segmentlerinin kapısını aralamaktadır.

Yeni Malzemelerin Entegrasyonu İçin MEMS Teknolojisi
Fraunhofer IPMS, projenin MEMS teknolojisi geliştirmesinde kilit roller üstlenmektedir. Bu roller, yeni termokupl katmanlarının entegrasyonunu, gerekli üretim süreçlerinin geliştirilmesini ve optimize edilmesini ve demonstratör (gösterim) çiplerinin üretimini içermektedir. Ayrıca, yeni malzemelerin gelecekte enstitünün 200 mm'lik üretim hattına entegre edilmesi için stratejiler geliştirilmektedir.

Proje ortakları, geliştirilen teknolojileri ilk olarak pasif sensör dizinleri kullanarak sergileyecektir. Sonraki bir geliştirme aşamasında bunlar, entegre CMOS sürücü elektroniğine sahip aktif sensör dizinleri oluşturmak için kullanılacaktır. Hedef, projede geliştirilen demonstratörlerle 4. teknoloji hazırlık seviyesine (TRL 4) ulaşmaktır.

Ek Bağlam
Bu bölüm, orijinal haber bülteninde yer almayan teknik özellikleri ayrıntılı olarak açıklamaktadır.

140ME gibi bir Motor Koruma Şalterinin (MPSD) uygulanması; ayrı bir manuel ayırıcı şalter, kısa devre branşman sigortaları ve elektromekanik bir termik aşırı yük rölesinden oluşan geleneksel üç bileşenli motor yolvericilerin entegre bir katı hal ünitesi ile değiştirilmesini içerir. Uluslararası standartlara uygun olarak 140ME, hassas ve ayarlanabilir koruma parametreleri sağlamak için mekanik kontaklar ve mikroişlemci kontrollü ölçüm transformatörlerinin bir kombinasyonunu kullanır. Elektronik aşırı yük algılama devresi, her üç fazdaki akım dalga formlarını sürekli olarak izler; bir faz kaybı durumunu gösteren asimetrik bir düşüş meydana gelirse, elektronik açma ünitesi, üç fazlı indüksiyon motorlarında yaygın bir arıza noktası olan lokal stator sargısı aşırı ısınmasını önlemek için milisaniyeler içinde harekete geçer.

Bu cihazların dijital bir ağa entegre edilmesi, doğrudan kontrol panelinin ray altyapısına yerleştirilmiş bir Tek Çiftli Ethernet (Single-Pair Ethernet) omurgasına dayanır. Geleneksel pano içi bileşenler, merkezi giriş modüllerine geri yönlendirilen özel noktadan noktaya dijital ve analog giriş/çıkış kablolaması gerektirir, bu da yoğun bir iş gücü maliyeti ve potansiyel kablolama hataları yaratır.

EtherNet/IP Pano İçi Çözümü, bu düzeni hem 24V DC kontrol gücünü hem de yüksek hızlı endüstriyel Ethernet iletişimini tek bir veri yolu (bus) üzerinden dağıtan ODVA onaylı bir yassı medya kablosuyla değiştirir. 100-E Kontaktör iletişim modülü, bağlı 140ME cihazından geçmiş açma günlükleri, yüzde olarak termal kullanım, faz akımı dengesizlikleri ve kontak aşınma göstergeleri dahil olmak üzere dahili veri kayıtlarını okuyarak yerel bir ağ geçidi işlevi görür. Bu veriler, özel Eklenti Profilleri (Add-On Profiles) kullanılarak Common Industrial Protocol (CIP) nesneleri aracılığıyla yerel olarak stüdyo tasarım yazılımına aktarılır ve fazladan saha alıcı-vericisi eklemeden senkronize otomasyon kontrolü ve varlık yönetimi döngüleri sağlar.

AI (Yapay Zeka) desteğiyle, Induportals Editörü Romila DSilva tarafından düzenlenmiştir.