Infrarot Thermometer (PIR Thermometer, Passive Infra Red Thermometer oder Pyrometer) werden in der Industrie eingesetzt um Temperaturen berührungslos zu messen. Im Gegensatz zu unseren Messmodulen für lineare Längenmessung gibt es hier eine große Auswahl an Produkten am Markt. Jedoch gilt auch hier: Die meisten Geräte besitzen keine Möglichkeit die erfassten Messwerte per Funk an einen PC oder ein Smartphone weiterzugeben. Einige wenige Modelle besitzen ein eingebautes Bluetooth Funkmodul über welches sich die Daten an eine proprietäre Software übertragen lässt. Dies alles ist nicht wirklich industrietauglich oder Industrie 4.0. Gleichzeitig ist es jedoch die Gelegenheit für uns, auch hier ein entsprechendes Infrarot Thermometer zu entwickeln.

Ansicht des WLAN Infrarot-Thermometers von oben
Ansicht des WLAN-PIR-Thermometers von unten
  1. PIR Sensor (90° um die Y-Achse drehbar)
  2. Bildschirm (OLED Display)
  3. Anzeige der Funkverbindung (WLAN Signalstärke)
  4. Anzeige des Akku-Ladestandes
  5. Lithium-Ionen oder Lithium-Polymer Akkumodul
  6. Multifunktionssteckverbindung für Akku oder Peripherie
  7. Hauptschalter für die Spannungsversorgung
  8. Messtaste für manuelle Messungen und Multifunktionstaste

Die Alleinstellungsmerkmale unseres Infrarot Thermometer für industriellen Einsatz sind:

  • Echtes WLAN. Direktes Verbinden des Infrarot Thermometers mit einem WLAN/WiFi Netzwerk.
  • Sichere Funkübertragung auch unter schwierigen Bedingungen.
  • MQTT Datenprotokoll.
  • Sehr kleine Bauweise durch hohe Integration der Bauteile.
  • Sensorausrichtung um bis zu 90° drehbar.
  • Montagemöglichkeiten für Wandmontage oder Montage auf Lochblech.
  • Lange Laufzeit durch Lithium-Ionen Akku (LiIon).
  • Schnellwechselsystem für den Akku.
  • Große Auswahl an Ladestationen für den Akku.
  • Hohe Konfigurationsmöglichkeit durch den Kunden durch unsere agile Fertigung.

Die Authentifizierung des Thermometers am WLAN Netzwerk erfolgt über Angabe der SSID und des Passwortes. Über WPA2 werden die übertragenen Daten sicher vor unbefugtem Zugriff geschützt.

Die Weitergabe der Daten erfolgt im offenen MQTT Protokoll. Das MQTT Protokoll wurde entwickelt, um Messdaten einfach und zuverlässig auch über große Distanzen sicher zu übertragen. Die MQTT „Empfangsstation“ wird MQTT Broker oder MQTT Server genannt. Diese Software ist als freie Software kostenlos auf für die kommerzielle Nutzung verfügbar. Über einen MQTT Client lassen sich sämtliche Anwendungen zur Messdatenverarbeitung realisieren: Sei es die Weiterverarbeitung in einem nachgelagerten Prozess für die Qualitätssicherung oder auch nur die direkte Eingabe der Messwerte in z.B. eine Tabellenkalkulation wie LibreOffice oder Excel.

Funktionsweise des PIR Funkthermometer

Das Funk-Thermometer kennt 2 Betriebsarten:

  • Konfiguration
  • Messen

In der Betriebsart [Konfiguration] öffnet das Thermometer einen WLAN Access Point. Über diesen kann ein beliebiger Client eine Verbindung zum Thermomenter herstellen. Über diese Verbindung kann dann die gewünschte Konfiguration auf das Messgerät übertragen werden.
Der primäre Sinn der Konfiguration besteht darin, das Modul für den Zugriff auf einen MQTT Server zu konfigurieren.
Die Konfiguration wird normalerweise über unser Konfigurationsprogramm durchgeführt. Dort können alle erforderlichen Parameter eingestellt werden.

Nach erfolgreichem Laden einer Konfiguration startet das Modul in der Betriebsart [Messen]. Der eigene WLAN Accesspoint wird hierzu dann deaktiviert.
Stattdessen versucht das Modul sich mit dem konfigurierten WLAN Accesspoint zu verbinden. Die Authentifizierung erfolgt hierbei über WPA2/PSK.
Nach erfolgreicher Verbindung mit dem Accesspoint wird versucht eine Verbindung mit dem konfigurierten MQTT Server herzustellen.
Ist diese Verbindung erfolgreich kann das Messgerät direkt über MQTT Botschaften versenden und empfangen.

Über eine Softwarefunktion oder über die Servicetaste am Messmodul lässt sich das Messgerät wieder in den Konfigurationsmodus versetzen [Factory Reset].

Aktualisierung der Firmware

Die Firmware der Messgeräte-Erweiterung kann über WLAN aktualisiert werden (OTA-Update/Over The Air Update).
Der Aktualisierungsvorgang wird auf dem Display angezeigt.
Die Aktualisierung wird nur dann aktiviert wenn die gesamte Firmware fehlerfrei über das WLAN in das Modul übertragen werden konnte.
Die Aktualisierung der Firmware wird über verschiedene optionale Mechanismen geschützt:

  1. Über eine explizite geschütze Freischaltung über eine entsprechende MQTT Botschaft.
  2. Über eine Tastenkombination am Modul.

Technische Daten

WertEinheit
Länge (PIR Sensor auf 0°)110mm
Breite (incl. Akku-Modul)38mm
Höhe (PIR Sensor auf 0°)26mm
Gewicht (incl. Akku-Modul)90g
Akkukapazität des Akku-Moduls650mAh

Unser Know-how und unsere Leidenschaft ist Funktechnik, WLAN und MQTT. Für die Sensorik der Temperaturmessung vertrauen wir auf bewährte Hersteller von Industriellen Sensoren zur Temperaturerfassung. In der Standardausführung verwenden wir Infrarotsensoren der Baureihe MLX90614 der Fa. Melexis N.V aus Belgien.

Die Daten dieser Sensoren sind:

MLX90614 VarianteWertEinheit
Messbereich (Objekttemperatur)-70 – 380°C
Umgebungstemperatur (Variante E)-40 – 85°C
Umgebungstemperatur (Variante K)-40 – 125°C
Messauflösung0,02°C
Genauigkeit (0-50°C)0,5°C

Die exakten Daten der Sensoren können direkt im Datenblatt des Herstellers abgerufen werden.

Wir freuen uns über Kundenwünsche und können auch andere Sensoren in unser Funkthermometer integrieren.

Entstanden aus einer Projektanforderung haben wir ein externes Display für Messuhren im Lieferprogramm. Das Angebot für eine einfache, externe Messwertanzeige für Messuhr oder Messschieber ist am Markt sehr übersichtlich. Entsprechend bedienen wir mit unserer Fernanzeige für Messuhren ein Produkt in dieser Niesche für Anwendungsfälle in welchen ein eigener PC, Smartphone oder Tablet als überdimensioniert ausscheiden.
Das Stand-Alone Display mit TFT Farbbildschirm kann als externe Messwertanzeige für Messmittel wie Messuhr, Messschieber oder Bügelmessschraube verwendet werden.
Als Protokoll wird das Mitutoyo Digimatic Protokoll oder auch ein serielles Protokoll wie es z.B. von Mahr-Messuhren verwendet wird unterstützt.
MQTT und WLAN für Messmittel sind unsere Passion. Dennoch gibt es Anforderungen, in welchen eine kabellose Übertragung nicht gewünscht oder notwendig ist.
Entsprechend kann dieses Modul auch über ein Kabel als Kabelverbundene Fernanzeige für eine Messuhr mit dem Messgerät verbunden werden. Optional ist natürlich auch hier ein kabelloser Betrieb und eine Funkverbindung zum Messsystem über WLAN möglich. Was letztendlich auf dem TFT Farbdisplay angezeigt wird kann im Rahmen eines Kundenprojektes definiert werden. Der Fantasie des Kunden sind hier keine Grenzen gesetzt. Denkbar ist eine grafische Visualisierung der Messwerte mit z.B. Balkenanzeigen oder Zeigerinstrument genauso wie eine Messhistorie in Form einer Verlaufsgrafik oder Historienansicht. Trotzdem ist zu bedenken, dass es sich um ein einfaches Display handelt: Sehr aufwendige Visualisierungen von Messwerten lassen sich nach wie vor deutlich einfacher, schneller und besser mit einem PC und PC-Programm umsetzen. Hier haben wir genug Erfahrung um jeden Visualisierungswunsch als Remote Display für ein beliebiges Messmittel umzusetzen.

Optional beinhaltet das Display einen zusätzlichen Steuereingang für unseren elektromechanischen Messuhr-Anheber.
Damit lässt sich über ein externes Signal der Messfühler anheben oder absenken.
Bei angehobenem Messstift wird auf dem Farbdisplay ein blauer Pfeil dargestellt.
Bei abgesenktem Messstift wird der aktuelle Messwert der Messuhr in rot oder grün dargestellt.
Bei nicht angeschlossener oder ausgeschalteter Messuhr wird ein rotes diagonales Kreuz angezeigt.
Das Produkt wurde nach unserer Philosophie der agilen Fertigung umgesetzt.
Dies bedeutet z.B. dass das Gehäuse in ABS gedruckt wird und nur einfache Standardkomponenten verwendet werden.
Dadurch wird eine lange Teileversorgung sichergestellt. In Bezug auf die Kabelverbindungen bedeutet es, dass einfache Standardkabel in fertig konfektionierter Länge direkt verwendet werden können.
Weiter können spezielle Kundenanforderungen einfach umgesetzt werden.

Projektbeispiel

In diesem Projektbeispiel zur automatisierten Messung über IoT Messmittel werden 4 Messuhren mit automatischem Anheber des Messtaster verwendet. Die Messwerte werden zentral auf einer externen Anzeige dargestellt.

Alle 4 Mitutoyo Absolute Messuhren der Messeinrichtung sind per Kabel an die externen Displays angeschlossen. Über einen Schalter lassen sich die Messuhren zentral anheben und absenken sobald das Werkstück vom Werker in die Montageeinrichtung eingelegt ist. Die Messwerte werden an zentraler Stelle über die externe Anzeige visualisiert. Die Anlage kann dahingehend automatisiert werden, dass sowohl die Verarbeitung der Messwerte als auch das Anheben oder Absenken der Messuhr-Taster über externe Signale z.B. über MQTT gesteuert werden. Somit ist auch ein komplett autonomer Betrieb über Roboter und Steuerung möglich.

Alternativen

Eine Alternative zu einem autonomen externen Display stellt ein Smartphone oder Tablet als Anzeige dar. Auch dieses kann über ein Adapterkabel direkt an eine Messuhr angeschlossen werden. Neben der reinen Anzeige lassen sich hier dann noch weitere Funktionen auf dem Betriebssystem des mobilen Rechnern einfach umsetzen.

Rechtliches

Mitutoyo und Digimatic sind vermutlich eingetragene Warenzeichen von Mitutoyo. Wir verwenden diese Bezeichnungen hier zur Erklärung des hier vorgestellten Produkts (der Hardware und Software). Wir stehen in keiner Verbindung zu Mitutoyo – setzen aber sehr gerne und wo immer möglich deren gute und zuverlässigen Messuhren und Messschieber ein.