Was ist ein MEMS berührungsloser Thermosensor?
Ein MEMS (Micro Electro Mechanical System) ist ein ultrakompaktes System, das mechanische Elemente, Sensoren, Aktoren und elektronische Schaltkreise auf einem einzigen Substrat vereint und mit Hilfe der Halbleiter-Mikrofabrikationstechnologie hergestellt wird, während bei einer LSI elektronische Schaltkreise auf einer flachen Oberfläche integriert sind, MEMS integrieren zusätzlich zu den elektronischen Schaltungen mechanische Mechanismen auf einem Wafer, um dreidimensionale Formen und bewegliche Strukturen zu bilden.
MEMS berührungslose Thermosensoren sind Temperatursensoren, die auf dieser MEMS-Technologie basieren. Die von dem zu messenden Objekt ausgehende Wärmestrahlungsenergie wird von dem Thermopile-Element aufgenommen und ermöglicht eine berührungslose Messung der Oberflächentemperatur des Objekts.
Anwendungen von MEMS berührungslosen Thermosensoren
Da MEMS berührungslose Thermosensoren Oberflächentemperaturen messen können, ohne das Objekt zu berühren, werden sie zur Überwachung abnormaler Temperaturen in Transformatoren und Verteilern, zur Temperaturerfassung in energiesparenden Haushaltsgeräten, in Sicherheitseinrichtungen wie Bewegungsmeldern und zur Abschirmung von Personen, die bei der Kontrolle des Zugangs zu Räumen Wärme erzeugen, eingesetzt.
Darüber hinaus nutzt der MEMS berührungslose Thermosensor die Eigenschaften von MEMS, um eine kompakte Bauweise und einen geringen Stromverbrauch zu erreichen, und wird in einer Vielzahl von Bereichen eingesetzt, wie z.B. HEMS (Home Energy Management System), BEMS (Building Energy Management System), FEMS (Factory Es wird in einer Vielzahl von Bereichen wie HEMS (Home Energy Management System), BEMS (Building Energy Management System) und FEMS (Factory Energy Management System) zur Energiereduzierung und optimalen Steuerung von Geräten eingesetzt.
Funktionsweise der MEMS berührungslosen Thermosensoren
Typische MEMS berührungslose Thermosensoren bestehen aus einer Siliziumlinse, einem Thermopile-Element und einem IC zur Signalumwandlung, die auf einem kleinen Substrat montiert sind.
Die vom Objekt ausgesandte Ferninfrarotstrahlung wird durch die Siliziumlinse auf das Thermopile-Element fokussiert. Das Thermopile-Element nutzt den Seebeck-Effekt, um eine thermoelektromotorische Kraft zu erzeugen, die proportional zur einfallenden Energie der Ferninfrarotstrahlung ist.
Der Seebeck-Effekt ist ein Effekt, bei dem ein Temperaturunterschied zwischen den beiden Enden einer Substanz eine elektromotorische Kraft zwischen ihnen erzeugt.
Wird eine Seite der Substanz erwärmt, entstehen Ladungsträger (Elektronen oder Löcher), während auf der kühleren Seite nur wenige Ladungsträger entstehen. Dadurch entsteht ein Ungleichgewicht in der Ladungsträgerdichte, und die Ladungsträger fließen von der heißen Seite zur kalten Seite, aber die Bewegung der Ladungsträger konvergiert schließlich.
Nachdem die Ladungsträger auf der Seite der heißen Sperrschicht geflossen sind, haben sie eine entgegengesetzte Ladung, was zu einer Potenzialdifferenz zwischen der heißen und der kalten Sperrschicht führt. Diese Potenzialdifferenz ist proportional zur Temperaturdifferenz zwischen dem heißen und dem kalten Übergang und ist proportional zur einfallenden Energie der Ferninfrarotstrahlung.
Einige MEMS berührungslose Thermosensoren geben die vom Thermopile-Element erzeugte Potenzialdifferenz durch A/D-Wandlung als Bitwert aus, während andere den Bitwert durch weitere zusätzliche Berechnungen als Temperaturdaten ausgeben.