Sensor piroelèctric: diferència entre les revisions
Contingut suprimit Contingut afegit
Pàgina nova, amb el contingut: «miniatura|Un sensor piroelètric per detectar moviment, model D203, a la dreta. Al costat esquerra hi ha un [[LDR per detectar la ...». |
Afegit funcionament. |
||
Línia 1:
[[Fitxer:Photospirp.jpg|miniatura|Un sensor piroelètric per detectar moviment, model D203, a la dreta. Al costat esquerra hi ha un [[LDR]] per detectar la [[lluminositat]] de l'ambient.]]
Un '''sensor piroelèctric''' és un dispositiu que
Aquests sensors estan formats per dos elèctrodes separats per una làmina de material [[piroelèctric]]. Un dels elèctrodes serveix de detector i sol rebre un recobriment absorbent de calor, com pintura orgànica o daurat-negre. Quan el flux de radiació infraroja a aquest detector canvia, a causa dels efectes piroelèctrics primari i secundari, es genera un
Els sensors piroelèctrics són emprats quan s'han de mesurar canvis de radiació tèrmica o flux de calor. Per exemple, s'usen habitualment en detectors de moviment PIR, interruptors de control de llums, termòmetres instantanis o mesuradors de potència làser.{{sfn|Webster|Eren|2014|p=73-8}}<ref>{{citar ref |títol = Smart Thermometers Make Life Easier for Sick and Squirmy |editor = Catherine Greenman |obra = [[The New York Times]] |data = 19 novembre 1998 |url = https://www.nytimes.com/1998/11/19/technology/smart-thermometers-make-life-easier-for-sick-and-squirmy.html |consulta = 6 agost 2020 }}</ref>
== Funcionament ==
Un sensor piroelèctric és, essencialment, un [[Condensador electrolític|condensador]] que es carrega elèctricament quan rep un flux de radiació infraroja. A causa d'això, aquest tipus de sensors no necessiten cap senyal d'excitació externa. Per obtenir una mesura només s'ha de dissenyar un circuit capaç de detectar la [[càrrega elèctrica]] dels elèctrodes del sensor.{{sfn|Webster|Eren|2014|p=73-5}}
El [[circuit elèctric]] equivalent d'un sensor piroelèctric està format per tres components en paral·lel: (1) un generador de corrent que crea una intensitat <math>i</math> segons el flux de calor; (2) un condensador amb una capacitància <math>C</math>; i (3) una resistència de fuita <math>R_{b}</math>.{{sfn|Webster|Eren|2014|p=73-5}} Sovint es connecta en paral·lel al material piroelèctric un resistor addicional, ja que la resistència de fuita, <math>R_{b}</math>, és molt elevada i sovint imprevisible. El valor de la resistència addicional és molt inferior a la de la resistència de fuita, tot i això generalment el seu valor continua sent de l'ordre de <math>10^{10} \Omega </math>.{{sfn|Webster|Eren|2014|p=73-6}}
[[Fitxer:Pirosensor.svg|miniatura|Un sensor piroelèctric i el circuit elèctric equivalent.]]
El senyal de sortida del sensor piroelèctric es pot emprar en forma de càrrega (corrent) o de potencial (voltatge), depenent de l'aplicació. Com que el comportament és equivalent al d'un condensador, el sensor piroelèctric es descarrega a través de la resistència de fuita <math>R_{b}</math>. El corrent elèctric que circula a través del resistor i la diferència de potencial que hi apareix als terminals representen la càrrega induïda pel flux de calor. Això es pot caracteritzar amb els dos coeficients piroelèctrics següents:{{sfn|Webster|Eren|2014|p=73-6}}
* Coeficient d'intensitat piroelèctrica: <math>P_{Q}=\frac{dP_{s}}{dT}</math>
* Coeficient de voltatge piroelèctric: <math>P_{V}=\frac{dE}{dT}</math>
On: (1) <math>P_{s}</math> és la polarització espontània (la càrrega elèctrica induïda per la radiació infraroja); (2) <math>E</math> és la intensitat del camp elèctric; i (3) <math>T</math> és la temperatura en [[Kelvin (unitat)|Kelvins]].
Ambdós coeficients estan relacionats mitjançant la [[Permitivitat|permitivitat elèctrica]], <math>\varepsilon_r</math>, i la constant dialèctrica, <math>\varepsilon_0</math>:{{sfn|Webster|Eren|2014|p=73-6}}
<math>\frac{P_{Q}}{P_{V}}=\frac{dP_{s}}{dE}=\varepsilon_r \varepsilon_0</math>
La polarització depèn de la temperatura i, com a resultat, els coeficients piroelèctrics també són funcions de la temperatura. Si un material piroelèctric s'exposa a una font de calor, i la temperatura s'incrementa en <math>\Delta T</math>, els canvis de càrrega i voltatge es poden descriure amb les següents equacions:{{sfn|Webster|Eren|2014|p=73-6}}
<math>\Delta Q = P_{Q} A \Delta T</math>
<math>\Delta V = P_{V} h \Delta T</math>
== Referències ==
Linha 11 ⟶ 36:
== Bibliografia ==
* {{citar ref |cognom = Webster |nom = John G. |cognom2 = Eren |nom2 = Halit |títol = Measurement, Instrumentation, and Sensors Handbook. Spatial, Mechanical, Thermal, and Radiation Measurement |editorial = CRC Press |lloc = Boca Raton |data = 2014 |pàgines = 73-1 - 73-9 |consulta = 16 juliol 2020 |isbn = 978-1-4398-4889-0}}▼
* {{citar ref |cognom = Henini |nom = Mohamed |títol = Molecular Beam Epitaxy: From Research to Mass Production |editorial = Elsevier |lloc = Oxford |data = 2014 |pàgines = 720 |consulta = 18 juliol 2020 |isbn = 978-0-12-387839-7}}
* {{citar ref |cognom = Lee |nom = M.H. |cognom2 = Guo |nom2 = R. |cognom3 = Bhalla|nom3 = A.S.|article = Pyroelectric Sensors |publicació = Journal of Electroceramics 2:4 |data = 1998 |pàgines = 229-242 |consulta = 6 agost 2020 | doi =https://doi.org/10.1023/A:1009922522642}}
▲* {{citar ref |cognom = Webster |nom = John G. |cognom2 = Eren |nom2 = Halit |títol = Measurement, Instrumentation, and Sensors Handbook. Spatial, Mechanical, Thermal, and Radiation Measurement |editorial = CRC Press |lloc = Boca Raton |data = 2014 |pàgines = 73-1 - 73-9 |consulta = 16 juliol 2020 |isbn = 978-1-4398-4889-0}}
== Enllaços externs ==
Linha 19 ⟶ 45:
* [https://iopscience.iop.org/article/10.7567/JJAPS.20S4.221 Article de Japanese Journal of Applied Physics: The Pyroelectric Sensor] {{en}}
[[Categoria:Sensors|
[[Categoria:Components electrònics]]
| |||
