非接触型熱センサーの需要が急速に増加しています

接触型と非接触型熱センサーの違い

現在最も頻繁に使用されているロータリーエンコーダーの技術を比較することによって、Same Skyは光学エンコーディングと比較して、容量性エンコーディングの方が多くの利点を提供することを明らかにしました。

熱センサーの応用範囲は非常に広いです。それらは体温を測定するために使用されるだけでなく、産業、医療、家庭用電化製品、セキュリティ、そしてエンターテインメント産業においても活用されています。例えば、熱センサーは産業プロセスによって製造された部品の温度を確認するために使用できます。医療の観点では、患者の生理的状態を監視するために使用されます。家庭用電化製品の観点では、空調システムにおける温度や人の存在を検知することができます。セキュリティの観点では、人の存在や動きを検知するために使用されます。エンターテインメントの観点では、プレイヤーの動きを感知するために使用することができます。応用例は尽きることがありません。

温度センサーは接触型と非接触型の2種類に分類することができます。以下の内容では、それらの違いに関する簡単な概要と、非接触型温度センサーに関するより詳しい説明を含んでいます。

その名が示す通り、接触型熱センサーは試験対象との接触を必要とします。つまり、センサーと対象物や流体の間に良好な熱的接触が維持される必要があります。センサーは、対象物や流体と互いに類似した温度を持つ物体に接触、または近接する必要があり、試験対象と熱的平衡に達する必要があるということです。さらに、試験対象の期待される温度は、1700°C（3092°F）未満または約-40°C（-40°F）以上でなければなりません。これは、1700°Cに達すると白金合金熱電対が急速に校正を失い始める上に、ワイヤや絶縁材料が軟化し始める可能性があるためです。また、-40°C未満の温度では問題が現れることがありますが、多くの接触型熱センサーはその温度以下でも機能するものの、精度が影響を受けることになります。それに加えて、接触型熱センサーは試験対象よりも小さくなければならず、確実な物理的接触を維持できるよう、溶接、はんだ付け、クランプ、または接着によって試験対象に固定される必要があります。

最も一般的な接触型温度センサーには、液体入りガラス温度計、熱電対、抵抗温度検出器（RTD）、およびサーミスタが含まれます。これらは通常、熱電対保護管と呼ばれる金属やセラミック製の保護シースに包まれており、プロセスの障壁を貫通しつつ、プロセスやメンテナンス担当者を悪条件にさらさずに校正や保守のために簡単に引き抜くことができます。非接触型温度センサーの応用性は幅広く、カテゴリも多様です。非接触型温度センサーにはさまざまなスタイルやタイプが存在し、それぞれ異なる名称がありますが、熱放射に関するマックス・プランク法則に基づいて動作する場合、すべて放射温度計に分類されます。これらは放射温度計、赤外線温度計、光学温度計、赤外線温度センサー、サーマルイメージャーなどと呼ばれます。これらはバッテリー駆動の携帯型デバイスとして使用されたり、固定式やオンラインプロセスの監視装置として利用されたりします。

非接触型熱センサーの温度は対象物の温度と同じである必要がないため、その応用範囲は接触型熱センサーよりもはるかに広いです。非接触型熱センサーは、移動する物体を検知する分野などに利用されています。この場合、接触によって対象物やセンサーが損傷する可能性がある（極端に熱い、腐食性がある、または擦り減る条件）、接触時に対象物の温度が明らかに変化する場合、測定エリアが広く明確な場合、または対象物が遠すぎる、あるいは接近しにくい場合（特殊な大気や宇宙、例えば星や銀河の観測など）に使用されます。

非接触型熱センサーは人体検知に適しています

以下の内容では、OMRONの非接触型MEMS（Micro Electro Mechanical System）熱センサー「D6Tシリーズ」を例として挙げ、その機能と特性を紹介します。D6TシリーズのMEMS熱センサーは、シリコンレンズが取り付けられた小型回路基板、熱電対センサー、専用のアナログ回路、デジタル温度値に変換するための論理回路で構成されています。これらのモジュールを組み合わせるには、コネクタが1つ必要なだけです。D6Tシリーズの回路基板は14mm x 18mmサイズで、さらにコンパクトな11.6mm x 12mmバージョンも提供されています。

D6TシリーズMEMS熱センサーの動作原理は、シリコンレンズを介して対象物から発生する放射熱（遠赤外線）をモジュール内の熱電対センサーに集中させることに基づいています。熱電対センサーは、集中された放射エネルギー（遠赤外線）に応じた起電力を生成し、その起電力値と内部温度センサーを測定します。そのデバイスは、測定された値（対象物の温度）を、内部に保存されているルックアップテーブルとの比較による補間計算を通じて計算します。測定値はI2Cバスを介して出力され、ホストシステム上で読み取られます。

MEMS熱センサーを使用して人間の動きを検知すると、従来の焦電センサーが直面していた問題を解消することができます。これは、焦電センサーが赤外線の状態変化を検出する原理に基づいており、人間の体が静止している場合、測定信号が失われるためです。しかし、熱センサーは動きがない場合でも測定信号を生成し続けることができます。

非接触型熱センサーは人間の身体の存在を検知するのに非常に適しています。これらのセンサーは家庭用電化製品において広く利用されています。例えば、空調システムや扇風機では、人間の身体の存在を検知して適切に反応するために使用されています。この市場の需要は日増しに高まっています。製品開発に投資する価値が十分にある分野と言えます。

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