¿Qué es un Sensor Térmico MEMS sin Contacto?
Un MEMS (sistema microelectromecánico) es un sistema ultracompacto que incorpora componentes de elementos mecánicos, sensores, actuadores y circuitos electrónicos en un único sustrato y se fabrica mediante tecnología de microfabricación de semiconductores, mientras que un LSI integra circuitos electrónicos en una superficie plana.
Los MEMS integran mecanismos mecánicos además de circuitos electrónicos en una oblea para formar formas tridimensionales y estructuras móviles. Los sensores térmicos MEMS sin contacto son sensores de temperatura basados en esta tecnología MEMS.
La energía calorífica radiante del objeto que se desea medir es recibida por el elemento de termopila, lo que permite medir sin contacto la temperatura de la superficie del objeto.
Usos de los Sensores Térmicos MEMS sin Contacto
Dado que los sensores térmicos MEMS sin contacto pueden medir la temperatura de la superficie sin tocar el objeto, se utilizan para controlar temperaturas anormales en transformadores y cuadros de distribución, detección de temperatura en electrodomésticos de bajo consumo, equipos de seguridad como sensores de movimiento y detección de personas que generan calor durante el control de entrada a una habitación.
Además, los sensores térmicos MEMS sin contacto utilizan las características de los MEMS para lograr un diseño compacto y un bajo consumo de energía, y se utilizan en una amplia gama de campos como HEMS (Home Energy Management System)
BEMS (Building Energy Management System), se utiliza en una amplia gama de campos como HEMS (Home Energy Management System), BEMS (Building Energy Management System) y FEMS (Factory Energy Management System) para la reducción de energía y el control óptimo de los equipos.
Principio de los Sensores Térmicos MEMS sin Contacto
Los sensores térmicos MEMS sin contacto típicos constan de una lente de silicio, un elemento de termopila y un circuito integrado para la conversión de la señal montados en un pequeño sustrato.
La lente de silicio enfoca la radiación infrarroja lejana emitida por el objeto hacia el elemento de termopila, que utiliza el efecto Seebeck para generar una fuerza termoelectromotriz proporcional a la energía incidente de la radiación infrarroja lejana.
El efecto Seebeck es un efecto por el cual una diferencia de temperatura entre los dos extremos de una sustancia genera una fuerza electromotriz entre ellos.
El calentamiento de un lado de la sustancia produce portadores (electrones o huecos), mientras que el lado más frío produce pocos portadores. Esto provoca un desequilibrio en la densidad de portadores, y los portadores fluyen desde el lado de la unión caliente hacia el lado de la unión fría, pero el movimiento de los portadores acaba convergiendo.
Una vez que los portadores han fluido por el lado de la unión caliente, tienen una carga opuesta, lo que da lugar a una diferencia de potencial entre la unión caliente y la fría. Esta diferencia de potencial es proporcional a la diferencia de temperatura entre la unión caliente y la fría y es proporcional a la energía incidente de la radiación infrarroja lejana.
Algunos sensores térmicos MEMS sin contacto emiten la diferencia de potencial generada por el elemento de termopila como un valor de bits mediante conversión A/D, mientras que otros emiten el valor de bits como datos de temperatura mediante un cálculo suplementario adicional.