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Wärmebildkamera bauen - so geht's

Wärmeverluste im Haus, ständig ist es eiskalt, obwohl wie wild geheizt wird, aber wohin die Wärme verschwindet weiß keiner so genau. In solchen Fällen lässt sich mit einer Wärmebildkamera leicht nachvollziehen, wo Ihr Zuhause leckt - die sind aber so richtig teuer. Daher kommen immer mehr Hobbyhandwerker auf die Idee, sich eine Wärmekamera zu bauen. Aber funktioniert das denn wirklich und wenn, wie geht es?

Kleinkameras kann man zu Wärmebildkameras umbauen.
Kleinkameras kann man zu Wärmebildkameras umbauen.

Was Sie benötigen:

  • hochgeöffnetes Spiegelobjektiv
  • Kunststofffolie
  • Bildaufnahmeröhren vom Typ Vidicon
  • Blende

Wie Sie eine Wärmebildkamera bauen

Grundsätzlich ist es durchaus möglich, selbst eine Wärmebildkamera zu bauen, jedoch ist ein solcher Eigenbau mit enormem feinmechanischen Aufwand und Geschick verbunden.

  • Zunächst sollten Sie wissen, dass eine Wärmebildkamera Wellenlängen um die 10 µm empfängt, sodass jedes Objektiv mit Glaslinse für den Bau unbrauchbar ist. Im Grunde eignet sich Germanium, das jedoch so teuer zu erstehen ist, dass Sie sich gleich selbst eine Kamera kaufen können. Als etwas billigere Lösung lässt sich ein hochgeöffnetes 0,7er Spiegelobjektiv für Kleinbildkameras einsetzen, sodass Sie später jedoch ganz genau auf das nach Wärmeverlusten zu untersuchende Objekt fokussieren müssen, um überhaupt ein Ergebnis zu bekommen.
  • Weil sich auch bei einem 0,7er Spiegelobjektiv die vorderste Planscheibe aus Glas nicht eignet, wenn sie für Wellenlängen von 10 µm undurchdringbar ist, müssen Sie diese, noch bevor Sie das Spiegelobjektiv in die Kamera verbauen, ersetzen und statt dessen auf die Suche nach einer extrem dünnen Kunststofffolie gehen, durch die die Wellen schließlich durchdringen können. Die vordere Planscheibe ziehen Sie also vorsichtig ab und die Folie wird statt dessen mit so hoher Genauigkeit wie nur möglich auf das Objektiv platziert.
  • Auch für die Empfindlichkeit der Kamera ergeben sich beim Eigenbau Probleme. Grundsätzlich wird in Wärmebildkameras die Empfindlichkeit durch Rauschen begrenzt. Jeder Signalquelle kommt im Ersatzschaltbild ein innerer Widerstand zu, der als Rauschquelle zu betrachten ist und für die temperaturabhängige Rauschleistung ergibt sich die Angewiesenheit auf einen rauscharmen Detektor, der durch Stickstoff Kühlung erfährt. Eigentlich kann beim Do-it-yourself Bauen jeder temperaturabhängige Widerstand für die Wärmebildkamera Verwendung finden, jedoch gilt dabei: Je kleiner der Widerstand, desto schnellere Reaktionen sind zu erwarten. So dürfte es empfehlenswert sein, für den Eigenbau vor allem NTCs mit einem Durchmesser von ein paar Zehntelmillimetern in die Kamera einzubauen.
  • Letztlich sind Sie zudem auf ein Spiegelsystem angewiesen, welches in der Lage sein sollte, das Gesichtsfeld des IR-Empfängers zeilenweise zu verrücken. Weil ein solches Spiegelsystem wahnsinnig präzises Arbeiten erfordert und daher im Eigenbau kaum gelingt, können Sie alternativ eine Zeile aus mehreren NTCs aufbauen, um das Spiegelsystem zu ersetzen. Sicherlich eignen sich auch Empfängermodule, die bereits mit einer ganzen Zeile ausgestattet sind, jedoch kosten die tausende von Euros und enthalten am Ende nicht mehr als die einfachen NTC-Widerstände. Eine geeignete Alternative zum Bau der NTC-Zeile ist die Bildaufnahmeröhre des Typs Vidicon, die sich durch ein Target aus pyroelektrischen Materialien auszeichnet. So kann auf eine Kühlung verzichtet werden, wenn die zu erreichende Empfindlichkeit auch geringer ist, weil das Vidicon als mit seinem recht hohen inneren Widerstand ziemlich stark rauscht.
  • Weil die Aufnahmeröhre nach einer derartigen Konstruktion jedoch keine stehenden Bilder wiedergeben kann, reicht es nicht aus, das Videcon einfach einzusetzen. Das Aufnahmeröhrentarget muss eine Ladungsänderung von Delta C erfahren. So müssen alle Ladungen, die durch einen Elektronenstrahl ausgelesen werden sofort danach eine Auffrischung erfahren, weil das Bild sonst schwindet. Sie benötigen für eine solche Röhre bei Standbildern und Bildern mit langsamer Bewegung deshalb einen mechanischen Zerhacker und damit eine Blende, die sich vor dem Vidicon bewegen lässt und so eingefügt wird, dass sie dem Elektronenstrahl folgt, um ein tatsächlich normales Bild zu erzeugen.

Alles in allem wird Ihnen das Zusammenfügen ohne ein bisschen Ahnung wohl kaum gelingen und zudem ist auch der Eigenbau einer Wärmebildkamera am Ende alles andere als billig. Geht es Ihnen also darum, Kosten einzusparen und wollen Sie sie deshalb nicht kaufen, sondern selber bauen, so sollten Sie sich überlegen, ob Sie diesen ganzen Arbeitsaufwand für eine tatsächlich geringe Kostenersparnis überhaupt eingehen oder vielleicht lieber für geringe Leihgebühr und Kaution eine Kamera von entsprechenden Firmen ausleihen wollen.

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