Fraunhofer IPMS Mengembangkan Sensor Infra Merah Berkinerja Tinggi

Fraunhofer Institute for Photonic Microsystems (IPMS), bekerja sama dengan Heimann Sensor dan Leibniz Institute for Solid State and Materials Research Dresden (IFW Dresden), sedang mengembangkan fondasi teknologis untuk generasi baru array sensor infra merah termoelektrik. Dengan mengintegrasikan bahan termoelektrik berefisiensi tinggi ke dalam teknologi manufaktur yang kompatibel dengan CMOS untuk pertama kalinya, proyek ini bertujuan untuk menciptakan sensor yang jauh lebih kuat. Tujuannya adalah untuk mencapai resolusi suhu kurang dari 20 milikelvin dengan ukuran piksel kurang dari 45 mikrometer, yang merupakan langkah penting menuju aplikasi baru di bidang kedokteran, industri, mobilitas, dan keamanan.

Sensor infra merah termoelektrik memungkinkan pengukuran suhu tanpa kontak dan pembuatan citra termal. Sensor ini sudah digunakan saat ini dalam pemantauan proses, otomatisasi bangunan, dan teknologi keamanan. Namun, kinerja sistem saat ini dibatasi oleh bahan termokopel yang digunakan. Proyek baru ini menjawab tantangan tersebut dengan menggunakan bahan termoelektrik yang jauh lebih efisien dan konsep perangkat MEMS yang inovatif.

Aplikasi Baru Berkat Sensitivitas yang Lebih Tinggi
Target peningkatan resolusi suhu membuka berbagai bidang aplikasi baru. Di bidang medis, aplikasi masa depan dapat dikembangkan untuk mendukung deteksi dini kanker atau deteksi peradangan yang terlihat dari luar. Dalam konteks hunian lansia, sensor ini juga memungkinkan solusi baru, seperti deteksi jatuh yang andal atau situasi darurat di dalam rumah.

Selain itu, kendaraan otonom diuntungkan oleh sensitivitas array sensor yang lebih tinggi. Untuk aplikasi industri, peluang baru terbuka dalam termografi dan pemantauan proses. Di samping itu, penggunaan sensor ini dalam solusi hemat biaya untuk pengukuran suhu tanpa kontak membuka pintu bagi segmen aplikasi dan pasar yang lebih luas.

Teknologi MEMS untuk Integrasi Bahan Baru
Fraunhofer IPMS mengambil peran penting dalam pengembangan teknologi MEMS pada proyek ini. Ini mencakup integrasi lapisan termokopel baru, pengembangan dan optimalisasi proses manufaktur yang diperlukan, serta produksi chip demonstrator. Selain itu, strategi sedang dikembangkan untuk mengintegrasikan bahan-bahan baru tersebut ke dalam lini produksi 200 mm milik institut di masa mendatang.

Para mitra proyek awalnya akan mendemonstrasikan teknologi yang dikembangkan menggunakan array sensor pasif. Pada fase pengembangan berikutnya, komponen ini akan digunakan untuk membuat array sensor aktif dengan elektronik penggerak CMOS terintegrasi. Tujuannya adalah untuk mencapai tingkat kesiapan teknologi (TRL) 4 dengan demonstrator yang dikembangkan dalam proyek ini.

Konteks Tambahan
Bagian ini merinci spesifikasi teknis yang tidak tercantum dalam rilis berita asli.

Implementasi Motor Protective Switching Device (MPSD) seperti 140ME melibatkan penggantian starter motor tiga komponen tradisional—yang terdiri dari sakelar pemutus manual terpisah, sekering cabang hubung singkat, dan relai kelebihan beban termal elektromekanis—dengan unit solid-state terintegrasi. Sesuai dengan standar internasional, 140ME menggunakan kombinasi kontak mekanis dan transformator pengukuran yang dikendalikan mikroprosesor untuk menyediakan parameter perlindungan yang presisi dan dapat disesuaikan. Sirkuit penginderaan kelebihan beban elektronik memantau bentuk gelombang arus secara terus-menerus di ketiga fase; jika terjadi penurunan asimetris yang menandakan kondisi kehilangan fase, unit trip elektronik bertindak dalam hitungan milidetik untuk mencegah panas berlebih pada belitan stator lokal, yang merupakan titik kegagalan umum pada motor induksi tiga fase.

Mengintegrasikan perangkat ini ke dalam jaringan digital bertumpu pada tulang punggung (backbone) Single-Pair Ethernet yang dibangun langsung ke dalam infrastruktur rel panel kontrol. Komponen dalam kabinet tradisional memerlukan pengkabelan input/output digital dan analog point-to-point khusus yang rutenya diarahkan kembali ke modul input terpusat, sehingga menimbulkan biaya tenaga kerja yang besar dan potensi kesalahan pengkabelan.

Solusi Dalam Kabinet EtherNet/IP menggantikan tata letak ini dengan kabel media datar bersertifikasi ODVA yang mendistribusikan daya kontrol 24V DC dan komunikasi Ethernet industri berkecepatan tinggi melalui satu bus tunggal. Modul komunikasi Kontaktor 100-E berfungsi sebagai gateway jaringan lokal, membaca register data internal dari perangkat 140ME yang terhubung—termasuk log riwayat trip, persentase pemanfaatan termal, ketidakseimbangan arus fase, dan indikator keausan kontak. Data ini ditransfer secara asli melalui objek Common Industrial Protocol (CIP) ke dalam perangkat lunak desain studio menggunakan Add-On Profiles khusus, memungkinkan kontrol otomatisasi sinkron dan loop manajemen aset tanpa menambahkan transceiver lapangan ekstra.

Diedit oleh Romila DSilva, Editor Induportals, dengan bantuan AI.