Qu’est-ce qu’un capteur de température infrarouge sans contact MEMS ?
Un MEMS (Micro Electro Mechanical System) est un système ultra-compact qui incorpore des éléments mécaniques, des capteurs, des actionneurs et des circuits électroniques sur un seul substrat. Il est fabriqué à l’aide de la technologie de microfabrication des semi-conducteurs. Alors qu’un LSI intègre des circuits électroniques sur une surface plane, les MEMS intègrent des mécanismes mécaniques en plus des circuits électroniques sur une tranche de silicium pour former des formes tridimensionnelles et des structures mobiles.
Les capteurs de température infrarouge sans contact MEMS sont des capteurs de température basés sur cette technologie MEMS. L’énergie thermique rayonnante de l’objet à mesurer est reçue par l’élément thermopile. Cela permet de mesurer sans contact la température de la surface de l’objet.
Utilisations des capteurs de température infrarouge sans contact MEMS
Comme les capteurs de température infrarouge sans contact MEMS peuvent mesurer les températures de surface sans toucher l’objet, ils sont utilisés pour la surveillance des températures anormales dans les transformateurs et les tableaux de distribution, la détection de la température dans les appareils électroménagers à économie d’énergie, les équipements de sécurité tels que les détecteurs de mouvement, et le dépistage des personnes générant de la chaleur lors du contrôle de l’entrée dans une pièce.
De plus, le capteur de température infrarouge sans contact MEMS utilise les caractéristiques des MEMS pour obtenir une compacité et une faible consommation d’énergie. Il est utilisé dans un large éventail de domaines tels que les HEMS (Home Energy Management System), les BEMS (Building Energy Management System), les FEMS (Factory Energy Management System) et les systèmes de gestion de l’énergie dans l’industrie.
Principe des capteurs de température infrarouge sans contact MEMS
Les capteurs de température sans contact MEMS typiques se composent d’une lentille en silicium, d’un élément thermopile et d’un circuit intégré pour la conversion du signal, montés sur un petit substrat.
Le rayonnement infrarouge lointain émis par l’objet est focalisé sur l’élément thermopile par la lentille en silicium. L’élément thermopile utilise l’effet Seebeck pour générer une force thermoélectromotrice proportionnelle à l’énergie incidente du rayonnement infrarouge lointain.
L’effet Seebeck est un effet par lequel une différence de température entre les deux extrémités d’une substance génère une force électromotrice entre elles.
Le chauffage d’un côté de la substance produit des porteurs, tandis que le côté plus froid produit peu de porteurs. Il en résulte un déséquilibre dans la densité des porteurs. Les porteurs s’écoulent du côté de la jonction chaude vers le côté de la jonction froide mais le mouvement des porteurs finit par converger.
Une fois que les porteurs ont circulé du côté de la jonction chaude, ils ont une charge opposée. Cela entraîne une différence de potentiel entre la jonction chaude et la jonction froide. Cette différence de potentiel est proportionnelle à la différence de température entre la jonction chaude et la jonction froide, ainsi qu’à l’énergie incidente du rayonnement infrarouge lointain.
Certains capteurs de température infrarouge sans contact MEMS émettent la différence de potentiel générée par l’élément thermopile sous la forme d’une valeur binaire par conversion A/N. D’autres émettent la valeur binaire sous la forme de données de température par un calcul supplémentaire.