Mit Arduino kompatibles Pyrometergerät

Ich bin Maschinenbauingenieur im Grundstudium und verwende derzeit einen Laser, der eine Oberfläche aus einem beliebigen Material (Kunststoff, Metall usw.), das zu Pulver geformt ist, erhitzt und schmilzt. Obwohl ich es geschafft habe, etwas Kunststoffpulver zu schmelzen, möchte ich mehr Genauigkeit in das Steuersystem des Lasers mit der Temperatur der zu erwärmenden Oberfläche bringen. Genauer gesagt möchte ich die Temperatur des erhitzten Materials relativ genau messen, und wenn die Temperatur den Schmelzpunkt erreicht, möchte ich, dass der Laser ausgeschaltet wird. Ich habe nach dem Wärmestrahlungseffekt gegoogelt und bin auf das Pyrometergerät gestoßen. Ich möchte fragen, ob es ein Pyrometer gibt, das mit dem Arduino / Tiva-Mikroprozessor mit einem normalen Temperaturbereich kompatibel ist. Ich habe einige Pyrometer / kontaktlose Thermometer gefunden, die bis zu 380 Grad Celsius messen können, was nicht ausreicht, da der Schmelzpunkt von Aluminium 660 Grad beträgt (ich möchte später Aluminium verwenden). Irgendwelche Vorschläge?

Vielen Dank für Ihre Zeit und für Ihre Antwort im Voraus,

Chris

EDIT (nach Jonks Vorschlag):

Kammer:

Die Kammer befindet sich derzeit unter Raumbedingungen (20-25 Grad Celsius), da ich sie gerade fertig gebaut habe, aber ich dachte daran, später ein Inertgas einzuführen, um eine Oxidation des Produkts (bei Raumtemperatur) zu verhindern.

Laser:

Der Laser ist ein YLIA M20 mit einer Wellenlänge von 1064 nm und der Durchmesser des Strahls beträgt etwa 1 mm. Ich benutze es bei maximaler Leistung bei 20W. Ich möchte die Temperatur des Bereichs messen, den der Strahl erwärmt (lokale Messung). Der Laserabstand zwischen dem Laser und der Oberfläche ist nicht festgelegt, aber nach einigen Experimenten, die ich gemacht habe, habe ich berechnet, dass er am besten bei 100 mm liegen würde.

Budget:

Das Budget liegt bei etwa 500-1000 Euro. Wenn meine Idee für das Pyrometer funktioniert und eine gute Lösung ist, könnte es höher sein (1500-2000 Euro).

Material:

Die Materialien sind in dünnem Pulver geformt und sollen jeglicher Art sein (Kunststoff, Metall, Keramik, Glas). Ich kann Ihnen die genauen Typen noch nicht mit Sicherheit sagen, da ich nicht weiß, in welchem ​​Bereich ich die Maschine einsetzen werde, die ich bauen werde, aber für den Anfang möchte ich 700 Grad Celsius messen können. Der minimale Emissionsgrad könnte bei 0,5 liegen, da ich keine polierten Materialien verwende.

Mikrocontroller:

Die Position des Lasers wird von zwei Motoren (X- und Y-Achse) über Arduino-Boards gesteuert. Die Z-Achse des Lasers wird durch die Bewegung der Basis gesteuert, die das Pulver hält (die Höhe des Lasers in Bezug auf den Boden ist festgelegt). Der Motor der Z-Achse wird ebenfalls mit einem Arduino-Board gesteuert. Die Arduino-Boards werden dann über ein elektronisches System mit einem Pmac-Board verbunden, mit dem ich G-Code schreibe, um die Bewegungen des Lasers zu steuern. Dieses ganze Setup wurde implementiert und es funktioniert. Was ich mir also wünsche, ist ein Kontrollsystem, das auch Feedback von den erhitzten Punkten bekommen kann (wenn also zum Beispiel das Schmelzen korrekt ist, kann sich der Laser von Punkt zu Punkt bewegen). Die Kompatibilität der Mikroprozessorplatine mit einem berührungslosen Thermometer ist ein Muss, damit ich es in dem System verwenden kann, das ich bereits erstellt habe.

Falls ich wieder etwas übersehen habe, sagen Sie mir bitte, dass ich es in meine Frage aufnehmen soll.

Berührungslose Temperaturmessung ist meine Spezialität. Pyrometrie und Phosphorthermometrie, beides. Sie haben jedoch auf die Notwendigkeit von "Genauigkeit" hingewiesen und das Thema "Schmelzpunkt" und auch "Aluminium" angesprochen. All dies bringt einige Komplikationen mit sich, wenn man eine praktische Antwort in Betracht zieht. Sie haben das zulässige Budget oder den Bereich der Materialien und ihrer Emissionsgrade, die Umgebung, in der die Messung durchgeführt werden muss, usw. nicht erwähnt. Sie sollten die Details in Ihrer Frage um einen ziemlich erheblichen Spielraum erweitern. Kammerdetails, Temperaturbereich usw.
Phosphor-Thermometrie ist über etwa schwierig 500 C . Und es hat in Ihrem Fall unabhängig davon andere Einschränkungen. Alle Arten von Details beeinflussen die Pyrometrie: Umgebungsquellen und ihre Reflexion von der Oberfläche in Kombination mit direkter Strahlungsemission, gewählte Wellenlängen, spiegelnde vs. diffuse Oberfläche, die genaue Geometrie der Umgebung, Materialemissionen (wahrscheinlich selbst temperaturabhängig sowie Material und Zustand). Materie), Beobachtungswinkel und Akzeptanzwinkel, Zielfleckgröße... Nicht nur eine Kamera, sondern auch Lichtleiter sind möglich? Weiß nicht.
Besten Wünsche. Ich vermute, Sie werden einiges lernen müssen, um dies richtig zu machen. Die von Ihnen geprüfte Lösung ist ein Open-Loop-Ansatz und kann je nach Situation sicherlich funktionieren. Ich habe in FAB-Situationen gearbeitet, in denen eine genaue Kontrolle über einen weiten Bereich erforderlich ist und der Aufwand erheblich ist. Ein Gerät, das ich gemacht habe, bietet Millikelvin-Genauigkeit über einen Bereich von -200 °C bis 1900 °C mit einem Saphir-Lichtleiter, der im Space Shuttle für Hauttemperaturmessungen verwendet wird. Es braucht Arbeit, um dorthin zu gelangen.
Hallo, kann ich Ylia m20 DB25 Pin-Layout fragen?

Antworten (1)

Der einfachste Weg, dies zu lösen, besteht darin, Informationen über das zu schmelzende Material im Arduino-Code vorzuladen, sodass Sie genau berechnen können, wann der Laser abgeschaltet werden muss, indem Sie auch die Spezifikationen des Lasers kennen. Mit anderen Worten, wenn Sie die thermischen Eigenschaften des Lasers aus dem Datenblatt kennen, können Sie mithilfe von thermodynamischen Gleichungen genau berechnen, wie lange der Laser eingeschaltet sein muss. Die Gleichungen können im Arduino-Code implementiert werden und den Laser direkt ein- und ausschalten. Auch hier schlage ich vor, eine Klasse in Ihrem Code zu erstellen, um die verschiedenen Materialien zu organisieren, die Sie schmelzen werden, damit alle wichtigen Parameter enthalten sind. Endlich,

Gute Idee Joseph, vielen Dank! Ich werde versuchen, diese Informationen zu finden ...