热电堆温度传感器在家用电器中的应用

2024-03-22

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气体传感器研发并提供气体检测整体解决方案的高科技公司。公司开发的多通道气体传感阵列芯片及系统具有功耗低、体积小、灵敏度高、选择性好、智能化、可集成等诸多优点。" data-from="2" data-is_biz_ban="0" data-origin_num="47" data-isban="0" data-biz_account_status="0" data-index="0">

近年来，传感器越来越多地被应用到家电产品中，而且这种发展趋势还远远没有结束。产生这一趋势的主要原因是客户的需求和产品技术特性的吻合：操作便捷、安全环保成为该产品的受关注点和优势。因此，尽管带传感器的家电的销售价格高于无传感器的家电，但是对于追求科技带来的生活方式的改变，新一代电器的家庭来说仍然是物超所值。

▲热电堆示意图

现在广泛用于家电的一种传感器是非接触式红外温度传感器，又称热电堆，主要应用于空调、微波炉、烘干机、干衣机或需确定房间内某指定区域温度的场所热电堆的原理是塞贝克效应，它是将两种导电材料以一个接触点设计成导电线路。

受外界影响，在这个接触点 (“热控点”)和开口端(“冷接点”)之间产生温差并日在所谓的热电偶的两端就会形成电压。采用MEMs技术，将热接点设在 1m的膜片上，用来隔热，而冷接点则设置在芯片的散框上，以便能保持在环境温度。通过在热接点的顶端放置吸收器，将被测物体的红外辐射转化为热能，造成温差。

可以根据生成的电压计算出温差，再加上测出的环境温度 (包括传感器的温度)，从而确定被测物体表面的温度.由于所有物质发出的红外辐射均取决于其温度，因此这是一个获得接触点温度信息的非常方便的方法，这些接触点不能被接触式温度传感器碰到,或者这些接触点不是必须测量的。

以微波炉为例，现在利用湿度感应器来防止微波炉中的食品太干,虽然对于.般食品是可行的，但是如果被加热的是液体或者温度需升至很高，这种传感器效用就不大了。在这种情况下，最可靠的办法是直接测量食物的温度。除了在测量食物、液体的即时温度信息方面具有明显优势外，热电堆还允许用户自定温度，而不是选择加热时间。因此用户的便利性提高了，而且效果也更好了。

微波的基本问题就是所谓的热点。每个磁控管散发的微波不均匀。因此某些地方加热程度比其他地方高。事实证明通过控制磁控管来防止这种过热现象很困难，因此许多厂商利用转板来分配热量使热量在食物上分布更均匀。另一种方法是测量食物的温度，当超出温度峰值时关闭磁控管，这样食物就不会燃烧起来。

▲线性阵列扫描仪示意图

但是，一个热电堆传感器只能测量一个接触点，测得的结果是被测量点所覆盖区城的平均温度，但是这并不能可靠地防止食品燃烧。不过这样有解决方案，如利用一个今八元件的线性险列，用一个传感器测量八个点的温度。将传感器放在一个构件上来扫描微波内的整个区域，得出一张完整的温度图，这样其中某个点的温度过高，微波炉就会关闭。然后，所谓的热点能将其热量扩散至周围环境以及较冷的食物，重新开始加热。这样能节省能源。虽然使用这种传感器会增加成本，但由于不需要安装转盘、电机以及相关部件，依然会节省费用，同时耗能也比常规微波炉低。

干衣机也有类似情况。确定干衣机内的衣服未过热、未皱缩的办法，就是测量排出气体的湿度，并将其与外界湿度做比较。当测出的相对湿度与外界空气相近时，就表明衣服已经干了。

虽然这是解决问题的一个恰当的好办法，然而这并不是唯一的办法。也可以利用热电堆传感器直接测量衣服的温度，并且在传感器中设置专用系统来控制干衣机的加热过程。只要超过临界温度，甩干机停止加热等冷却下来后才继续升温。用这样的办法检测衣服温度，衣服就不会再缩水了。

越来越受欢迎的新趋势是将非接触式温度测量应用于空调系统。目前，空调的一个主要问题是如何在设备上测量环境温度,通常这样并不能最可靠地获得室温信息，尤其是在大房间内。解决这一问题的有效途径是利用热电堆模块测量房间内某个特定点的温度，比如测量客厅的沙发的温度。这可能是大多数人长时间呆的地方，并且沙发基本上很少移动，因此沙发是我们觉得最冷的地方。如果我们知道这个点的温度，我们就可以相应地调节空调系统。

空调控制可能有更高的级别，例如由于某人进入房间的某个区域后会导致温度信息变化，传感器可以用来检测当时人员的温度。甚至有可能设置一个时间阀使任何经过沙发的物体都不启动控制。也许你可以想象一个婴儿的摇篮: 通过检测摇篮内婴儿的温度，空调系统可以将房间温度控制在婴儿的最舒适温度，事实上这也是符合目前全屋智能化发展的趋势。

▲IDM-HW02温度传感器

除了上述的一些家电，目前热电堆传感器在如吹风机、灯控及额温枪等家用小电器上都有使用。智慧生活的趋势下，很多家用电器中都集成了热电堆传感器，变身为智能电器，方便我们的日常生活。这也是慧闻科技一直以“智慧感知、健康生活”为使命追求所在，致力于为客户和社会持续创造最大价值。

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企业简介

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苏州慧闻纳米科技有限公司是一家专业从事智能传感器研发、生产和销售，同时提供人工嗅觉解决方案的国家级高新技术企业。公司于2014年由具有多年传感器研发和应用经验的前美国宇航局科学家团队成立，目前已研发出针对多种有毒有害气体传感器芯片及相应的检测模块，在江苏昆山和浙江湖州分别建成了MEMS气体传感器、热电堆温度传感器、柔性压力传感器、红外CO2传感器模组、激光PM２.５传感器生产线。公司开发的用于锂电池安全监测模块和集成气体、烟感和温度的多合一电池安全监测设备也广泛用于储能电站和新能源工程车等领域。

目前公司与中科院、清华等单位共同承担了5项国家重点研发项目，与姑苏实验室合作开展人工嗅觉平台研发项目，公司主要负责新型低功耗智能传感器的研发；公司还入选工业信息化部家电智能控制部件及算法“一条龙”应用示范参与单位，所属环节为元器件，主要工作是基础元器件性能、可靠性提升，这也标志着慧闻科技智能气体传感器成为国家新型战略产业链、供应链中关键的基础元器零部件。