Ο σκοπός των αισθητήρων θερμότητας είναι να πει πόσο ζεστό ή κρύο είναι κάτι, αλλά αυτή δεν είναι μια καλή περιγραφή για το πώς λειτουργούν. Αυτό που μετρά πραγματικά οι αισθητήρες είναι το ποσό της ατομικής δραστηριότητας μέσα σε ένα αντικείμενο. Αυτό θεωρούμε τη θερμοκρασία ενός αντικειμένου.
Σωματίδια και θερμότητα
Η μέτρηση που είναι γνωστή ως «απόλυτο μηδέν» περιγράφει μια κατάσταση της ύλης όπου δεν υπάρχει καμία απολύτως κίνηση μέσα σε ένα αντικείμενο, ακόμη και σε υποατομικό επίπεδο. Είναι η ψυχρότερη κατάσταση της ύλης. Μόλις ένα αντικείμενο θερμανθεί, τα σωματίδια μέσα του αρχίζουν να κινούνται. Οι αισθητήρες θερμότητας μπορούν να πάρουν αυτήν την κίνηση και να τη μετρήσουν, η οποία μπορεί να μεταφραστεί σε θερμοκρασία.
Είδη αισθητήρων
Οι δύο βασικοί τύποι αισθητήρων θερμότητας είναι οι παραδοσιακοί αισθητήρες και οι πιο σύγχρονοι αισθητήρες με βάση το πυρίτιο. Οι παλαιότεροι αισθητήρες αποτελούνται συχνά από συσκευές που είναι γνωστές ως θερμοστοιχεία. Ένα θερμοστοιχείο αποτελείται από δύο μέταλλα που συγκολλούνται μεταξύ τους. Κάθε συγκολλημένο τμήμα ονομάζεται διασταύρωση. Στη συνέχεια, μια ένωση δύο ανόμοιων μετάλλων τίθεται σε θερμοκρασία αναφοράς, όπως μηδέν βαθμούς Κελσίου. Η άλλη ένωση των μετάλλων θα είναι στη θερμοκρασία που θέλετε να μετρήσετε. Η διαφορά μεταξύ του ποσοστού διέγερσης σωματιδίων σε κάθε μέταλλο προκαλεί την ανάπτυξη ηλεκτρικού ρεύματος. Στη συνέχεια, μπορείτε να μετρήσετε το ηλεκτρικό πεδίο για να προσδιορίσετε τη θερμοκρασία, επειδή η τάση εξαρτάται από τη θερμοκρασία. Αυτό ονομάζεται εφέ Seebeck.
Πλεονεκτήματα των αισθητήρων θερμότητας πυριτίου
Οι αισθητήρες θερμοκρασίας πυριτίου είναι ολοκληρωμένα κυκλώματα. Οι παλαιότεροι αισθητήρες συχνά απαιτούν αποζημίωση ή buffer για να λειτουργήσουν. Οι αισθητήρες πυριτίου μπορούν να επεξεργαστούν σήματα σε μια μονάδα ενσωματωμένη στον αισθητήρα. Η ηλεκτρική ενέργεια αποστέλλεται μέσω του πυριτίου και η προκύπτουσα αλληλεπίδραση μεταξύ της ηλεκτρικής ενέργειας και των σωματιδίων του μετάλλου δείχνει μια θερμοκρασία. Αυτό σημαίνει ότι μπορούν να λειτουργήσουν σε πολύ μεγαλύτερο εύρος θερμοκρασίας από τους παραδοσιακούς αισθητήρες που απαιτούν αντισταθμιστή, που κυμαίνεται από 155 έως -55 βαθμούς Κελσίου.
Χρήσεις για αισθητήρες θερμότητας
Επειδή αυτοί οι αισθητήρες μετρούν τη θερμότητα που εκπέμπεται από ένα αντικείμενο, επίσης γνωστό ως υπέρυθρη υπογραφή του, έχουν πλεονεκτήματα έναντι άλλων μέσων ανίχνευσης. Αυτό συμβαίνει επειδή όλα τα αντικείμενα εκπέμπουν θερμότητα. Αυτό σημαίνει ότι το φως δεν χρειάζεται να αντανακλά το αντικείμενο για να το εντοπίσετε. Ως αποτέλεσμα, οι αισθητήρες υπερύθρων χρησιμοποιούνται σε γυαλιά νυχτερινής όρασης για να σας βοηθήσουν να δείτε στο σκοτάδι.