La demande de capteurs thermiques sans contact augmente rapidement

La différence entre les capteurs thermiques à contact et sans contact

En comparant la technologie des codeurs rotatifs les plus fréquemment utilisés aujourd'hui, Same Sky a déterminé que le codage capacitif offre plus d'avantages que son homologue optique.

L'application des capteurs thermiques est relativement large. Ils sont non seulement utilisés pour mesurer la température corporelle, mais peuvent également être utilisés dans les industries industrielles, médicales, des appareils électroménagers, de la sécurité et du divertissement. Par exemple, les capteurs thermiques peuvent être utilisés pour vérifier la température des pièces produites par des processus industriels ; en termes de traitement médical, ils peuvent être utilisés pour surveiller l'état physiologique des patients ; en ce qui concerne les appareils électroménagers, ils peuvent détecter la température et la présence humaine dans les systèmes de climatisation ; en matière de sécurité, ils peuvent être utilisés pour détecter l'existence et le mouvement du corps humain ; en termes de divertissement, ils peuvent être utilisés pour détecter les mouvements des joueurs. La liste des applications est longue.

Les capteurs thermiques peuvent être divisés en deux types : à contact et sans contact. Le contenu suivant comprend un bref résumé des différences entre eux et une introduction plus approfondie axée sur les capteurs thermiques sans contact.

Comme son nom l'indique, les capteurs thermiques de contact nécessitent le contact du sujet testé. Cela signifie qu’un bon contact thermique doit être maintenu entre les capteurs et le sujet ou le fluide, ce qui indique que les capteurs doivent être en contact ou proches d'objets ou de fluides avec des températures similaires. Autrement dit, les capteurs doivent atteindre un équilibre thermique avec les sujets de test. De plus, la température attendue du sujet testé doit être inférieure à 1700°C (3092°F) ou supérieure à environ -40°C (-40°F). En effet, à 1700°C, le thermocouple en alliage de platine commence à perdre rapidement son étalonnage et le fil et les matériaux isolants commenceront probablement à se ramollir. À une température inférieure à -40°C, des problèmes commencent à apparaître, et bien que de nombreux capteurs thermiques de contact puissent encore fonctionner en dessous de cette température, leur précision sera affectée. De plus, les capteurs thermiques de contact doivent être plus petits que le sujet testé, et ils doivent être fixés sur le sujet testé par soudure, brasage, serrage ou collage, en maintenant le contact physique de manière fiable.

Les capteurs thermiques de contact les plus courants sont les thermomètres à liquide, les thermocouples, les détecteurs de température à résistance (RTD) et les thermistances. Ceux-ci sont généralement enfermés dans une gaine de protection métallique ou céramique appelée puits thermique, ce qui leur permet de pénétrer les barrières de processus et d'être facilement retirés pour étalonnage ou maintenance sans exposer le processus et/ou le personnel de maintenance à des conditions défavorables. La flexibilité d'application des capteurs thermiques sans contact est plus large avec des catégories plus diversifiées. Bien que les capteurs thermiques sans contact aient plusieurs styles et types avec divers noms, ils sont tous classés comme thermomètres à rayonnement s'ils fonctionnent selon la loi de Max Planck de rayonnement thermique. Ceux-ci sont appelés pyromètres à rayonnement, pyromètres infrarouges, pyromètres optiques, thermomètres infrarouges, caméras thermiques, etc. Ils peuvent être des appareils portables alimentés par batterie, des dispositifs de surveillance montés de manière fixe ou en ligne.

Comme la température des capteurs thermiques sans contact ne doit pas être la même que celle du sujet, leur application est beaucoup plus large que celle des capteurs thermiques de contact. Les capteurs thermiques sans contact sont utilisés dans des domaines tels que la détection d'objets en mouvement, où des dommages au sujet ou au capteur peuvent survenir lors du contact (conditions extrêmement chaudes, corrosives ou abrasives), changement de température évident du sujet lors du contact, lorsqu'il y a une zone de mesure large et observable, ou lorsque l'objet est trop éloigné ou difficile d'approche, comme dans des atmosphères spéciales ou dans l'espace (observations des étoiles et galaxies, etc.).

Les capteurs thermiques sans contact conviennent pour la détection du corps humain

Le contenu suivant utilise la série D6T de capteurs thermiques MEMS non contact d'OMRON comme exemple pour introduire ses fonctions et caractéristiques. La série D6T de capteurs thermiques MEMS est composée d'une petite carte de circuit imprimé sur laquelle une lentille en silicium est installée, de capteurs thermopiles, d'un circuit analogique spécialisé et d'un circuit logique utilisé pour la conversion en une valeur de température numérique. Un seul connecteur est nécessaire pour combiner ces modules. La carte de circuit imprimé de la série D6T mesure 14 mm x 18 mm et une version plus compacte de 11,6 mm x 12 mm est également disponible.

Le principe de fonctionnement des capteurs thermiques MEMS de la série D6T repose sur la focalisation de la chaleur rayonnante (infrarouge lointain) générée par l'objet à travers une lentille en silicium sur le capteur thermopile des modules. Le capteur thermopile peut générer une force électromotrice en fonction de l'énergie rayonnante (infrarouge lointain) qui y est focalisée pour mesurer la valeur de la force électromotrice et le capteur thermique intérieur. L'appareil peut calculer la valeur mesurée (température de l'objet) par un calcul d'interpolation, qui compare la valeur mesurée et la table de consultation stockée à l'intérieur. La valeur mesurée sera sortie via un bus I2C et lue sur le système hôte.

L'utilisation de capteurs thermiques MEMS pour détecter le mouvement humain peut éliminer les problèmes rencontrés par les capteurs pyroelectriques conventionnels. Cela est dû au fait que les capteurs pyroelectriques se basent sur le principe de la détection des changements dans l'état des rayons infrarouges et lorsque le corps humain est inactif, les signaux de mesure seront perdus. Cependant, les capteurs thermiques peuvent encore générer des signaux de mesure même en l'absence de mouvement.

Les capteurs thermiques sans contact sont très adaptés à la détection de la présence du corps humain. Ils sont assez courants pour les applications d'appareils ménagers. Par exemple, ils sont utilisés dans les systèmes de climatisation ou les ventilateurs pour détecter la présence de corps humains et apporter une réponse appropriée. La demande du marché augmente jour après jour. Il vaut la peine d'investir dans le développement de produits.

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