Effetto piroelettrico. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Elettricità per principianti
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L'effetto piroelettrico è la comparsa di cariche sulle facce del cristallo al variare della temperatura (sia durante il riscaldamento che durante il raffreddamento). Questo effetto è noto da tempo, in ogni caso la reazione della tormalina al riscaldamento della luce solare fu studiata da F. Epinus (1762) e I. Wilke (1768). Come ricevitori di radiazioni, i piroelettrici hanno una sensibilità molto elevata, rispondono solo alla componente variabile del flusso di radiazioni e hanno una gamma di frequenze molto ampia.
L'applicazione principale dei piroelettrici è il rilevamento e la misurazione della radiazione di varie frequenze: infrarossi, ultravioletti, onde millimetriche, nonché la misurazione della temperatura. I piroelettrici sono utilizzati in dispositivi per la visione notturna, allarmi antifurto, allarmi antincendio e vari dispositivi fisici.
Una caratteristica del piroelettrico è il coefficiente piroelettrico γm, che determina la variazione di potenziale sulle facce del cristallo con una variazione di temperatura di un grado. Quindi, ad esempio, su un cubo di ossido di zinco che misura 1x1x1 cm, quando la temperatura cambia di 1 grado, appare un potenziale di 750 V, e sullo stesso cristallo di triglicina solfato - 10000 V. Sebbene l'energia di questi segnali elettrici sia molto piccola (rispettivamente 10-7 e 10-4 J), ma i moderni strumenti elettrometrici (compresi gli amplificatori operazionali) consentono di utilizzare questa sensibilità eccezionalmente elevata.
Le caratteristiche comparative di vari piroelettrici sono riportate nella tabella, dove R è la densità del materiale, γm è il coefficiente piroelettrico, S è l'intervallo spettrale della trasmissione dell'onda in micrometri.
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MAX44205 e MAX44206 di Maxim Integrated sono amplificatori operazionali completamente differenziali a basso rumore progettati per funzionare con convertitori analogico-digitali a 16/18/20 bit di precisione e alta velocità (come il MAX11905).
La combinazione unica di caratteristiche, ampio intervallo di tensione di alimentazione (+2,7...+13,2 V), basso consumo energetico e ampia larghezza di banda ne consentono l'utilizzo in sistemi di acquisizione dati ad alte prestazioni ea bassa potenza.
Entrambi gli amplificatori, tramite l'uscita VCOM, consentono di controllare la tensione di uscita di modo comune, che in alcuni casi consente di semplificare notevolmente la circuiteria del canale di misura e di normalizzare la componente costante del segnale di uscita secondo i requisiti dell'ADC .
Il MAX44205 è dotato di una funzione di limitazione della tensione di uscita opzionale che limita la tensione di uscita entro il fondo scala dell'ADC quando la tensione di alimentazione dell'amplificatore è superiore alla tensione di ingresso massima del convertitore.
In modalità a basso consumo, il consumo di corrente degli amplificatori è di soli 6.8 µA, il che aumenta la durata della batteria nei sistemi di misurazione autonomi o consente semplicemente di ridurre il consumo energetico dell'intero sistema tra le misurazioni.
Istogramma del codice di output dell'ADC ad approssimazione successiva MAX20 a 11905 bit insieme al MAX44205. Tasso di conversione 1 MSPS, media su 64 misurazioni, ingressi chiusi tra loro.
Gli amplificatori sono disponibili in pacchetti miniaturizzati ma adatti alla saldatura. Intervallo di temperatura di esercizio da -40 a +125°C.
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