เซ็นเซอร์ความร้อนทำงานอย่างไร

จุดประสงค์ของเซ็นเซอร์ความร้อนคือการบอกว่าบางสิ่งร้อนหรือเย็น แต่นี่ไม่ใช่คำอธิบายที่ดีเกี่ยวกับวิธีการทำงาน สิ่งที่เซ็นเซอร์กำลังวัดจริง ๆ คือปริมาณของกิจกรรมของอะตอมภายในวัตถุ นี่คือสิ่งที่เราคิดว่าเป็นอุณหภูมิของวัตถุ

การวัดที่เรียกว่า “ศูนย์สัมบูรณ์” อธิบายสถานะของสสารที่ไม่มีการเคลื่อนไหวใดๆ ภายในวัตถุ แม้แต่ในระดับอะตอม เป็นสภาวะที่เย็นที่สุดของสสาร ทันทีที่วัตถุได้รับความร้อน อนุภาคภายในก็เริ่มเคลื่อนที่ เซ็นเซอร์ความร้อนสามารถรับการเคลื่อนไหวนี้และวัดค่าได้ ซึ่งสามารถแปลเป็นอุณหภูมิได้

เซ็นเซอร์ความร้อนพื้นฐานสองประเภทคือเซ็นเซอร์แบบดั้งเดิมและเซ็นเซอร์แบบซิลิคอนที่ทันสมัยกว่า เซ็นเซอร์รุ่นเก่ามักประกอบด้วยอุปกรณ์ที่เรียกว่าเทอร์โมคัปเปิล เทอร์โมคัปเปิลทำจากโลหะสองชนิดที่เชื่อมเข้าด้วยกัน ส่วนที่เชื่อมแต่ละส่วนเรียกว่าทางแยก จากนั้นให้วางจุดเชื่อมต่อของโลหะสองชนิดที่ไม่เหมือนกันหนึ่งจุดที่อุณหภูมิอ้างอิง เช่น ศูนย์องศาเซลเซียส รอยต่อโลหะอื่นๆ จะอยู่ที่อุณหภูมิที่คุณต้องการวัด ความแตกต่างระหว่างปริมาณความตื่นเต้นของอนุภาคในโลหะแต่ละชนิดทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าขึ้น จากนั้นคุณสามารถวัดสนามไฟฟ้าเพื่อหาอุณหภูมิได้ เนื่องจากแรงดันไฟฟ้าจะขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ สิ่งนี้เรียกว่าเอฟเฟกต์ Seebeck

เซ็นเซอร์อุณหภูมิซิลิคอนเป็นวงจรรวม เซ็นเซอร์รุ่นเก่ามักต้องการการชดเชยหรือบัฟเฟอร์เพื่อให้ทำงานได้ เซ็นเซอร์ซิลิคอนสามารถประมวลผลสัญญาณในยูนิตที่รวมเข้ากับเซ็นเซอร์ได้ ไฟฟ้าถูกส่งผ่านซิลิกอนและปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นระหว่างไฟฟ้ากับอนุภาคของโลหะบ่งบอกถึงอุณหภูมิ ซึ่งหมายความว่าสามารถทำงานได้ในช่วงอุณหภูมิที่กว้างกว่าเซ็นเซอร์แบบเดิมที่ต้องใช้ตัวชดเชยตั้งแต่ 155 ถึง -55 องศาเซลเซียส

เนื่องจากเซ็นเซอร์เหล่านี้จะวัดความร้อนที่ปล่อยออกมาจากวัตถุ หรือที่เรียกว่าลายเซ็นอินฟราเรดของเซ็นเซอร์ เซ็นเซอร์เหล่านี้จึงมีข้อได้เปรียบเหนือวิธีการตรวจจับอื่นๆ นี่เป็นเพราะวัตถุทั้งหมดให้สัญญาณความร้อน ซึ่งหมายความว่าแสงไม่จำเป็นต้องสะท้อนออกจากวัตถุเพื่อให้คุณตรวจจับได้ ด้วยเหตุนี้ เซ็นเซอร์อินฟราเรดจึงถูกใช้ในแว่นสายตากลางคืนเพื่อช่วยให้คุณมองเห็นในที่มืด