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THERMOPILES & ELECTRONIQUES. Principe dune thermopile : effet Seebeck U out thermocouple Radiations de chaleur absorbeur U out Différence de température.

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1 THERMOPILES & ELECTRONIQUES

2 Principe dune thermopile : effet Seebeck U out thermocouple Radiations de chaleur absorbeur U out Différence de température T (a) (b) Soudure froide

3 Mesure de température sans contact U out T sens T T obj T sens T Résistance thermique (a) (b) Courant de chaleur heat Angle de vue

4 HL-PLANARTECHNIK GmbH Hauert 13 D Dortmund Schéma de principe dune thermopile Miniaturisation et fabrication par lot sur micro- machine (Si-Wafers) pour applications low-cost => Radiation IR Absorbeur IR Membrane A B Thermomaterial Connexions Électriques Si

5 SPECTRE DEMISSION EN WATT/M²

6 HL-PLANARTECHNIK GmbH Hauert 13 D Dortmund Principe de mesure de température sans contact U tp ~ x S r x (T obj 4 – T amb 4 ) : Émissivité IR de lobjet S r : Sensibilité de la thermopile T obj : Température de lobjet T amb : Température ambiante (boîtier) Lobjet à mesurer émet des radiations IR dépendant de sa température(Loi de Plancks) La thermopile traduit les radiations IR en une tension U tp Le capteur IR et la température ambiante du capteur sont nécessaires pour une mesure de température de surface =>

7 Applications de thermopiles I: Mesures de température à distance Applications domestiques: –Grille-pain, micro-ondes, sèche-cheveux, –Plaques de cuisson, hottes aspirantes, poêles... Mesures de température industrielles & domestiques et supervision: –imprimantes / photocopieurs (rouleaux toner), –régulations de chauffage, –protection des surchauffes pour transformateurs, moteurs, etc., –Sèche-cheveux professionnels, contrôles du nettoyage des bouteilles. Automobiles, véhicules: –Régulation air, surchauffe des pneus, courroies de transmission. Instruments à haute précision: –thermomètres médicaux, pyromètres.

8 Détection de gaz dans lair par absorption des IR Sécurité –Espaces confinés (cuves, égouts) –Zones explosives, –détection de fuite de gaz, Instruments danalyse –Automobile: CO2, CO et gaz non- brûlés dans les gaz déchappement, –Émissions déchappement, –CO2 et composés hydrocarbonés dans la bio-masse. Agro-Alimentaire –Brassage et fermentation, –Teneur en CO2 pour application emballage (e.g. Eau minérale ou boissons gazeuses contenant du CO2) –Champignonnières, –Niveaux de CO 2 dans lhorticulture et productions sous serre, –Niveaux de CO 2 dans les stocks des brasseries...

9 Principe de détection de gaz par absorption des Infrarouges Exemple: Détection CO 2 Les molécules CO 2 absorbent naturellement les IR à une longueur donde connue (4.26 m) Les autres molécules sont transparentes à cette longueur donde. Une attenuation du signal reçu par la thermopile à la longueur donde 4.26 m est obtenue en traversant le gaz à mesurer. Lampe IR Molécules CO 2 Autres Molécules Bande passante IR = longueur donde de filtrage par le gaz (CO 2 ) Détecteur thermopile

10 Principe de base u u le capteur convertit en tension les radiations IR de chaleur reçues u u pas dalimentation extérieure : capteur générateur de tension u u Source de tension dc avec seulement une résistance de 10 K, e.g. Faible bruit u u Très bonne linéarité entre le signal de sortie et les radiations de chaleur Rayonnement IR continue (pas de variation dénergie nécessaire) Caractéristiques techniques u u multiples jonctions de thermo-éléments pour un haut signal de sortie u u thermistance de compensation de température ambiante intégrée dans le boîtier u u Excellente stabilité à long terme u t u température ambiante de -20°C à100°C u u température des surfaces typiquement de -30°C à >1000°C u u faible constante de temps (50msec) u u haute précision u u électronique intégrée pour limiter les besoins externes u u nombreux filtres infra-rouge disponibles (Bande passante, passe-haut, passe-bas) u u optiques intégrées ou externes disponibles (miroirs et lentilles) u u faible consommation électrique (électronique de compensation de température ambiante) u u faible tolérance de laxe optique Avantages des Thermopiles


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