Un termopil este un dispozitiv termoelectric care constă dintr-o serie de termocupluri conectate în serie. Este utilizat pe scară largă în aplicații de măsurare a temperaturii fără contact și sisteme de monitorizare a temperaturii. Termopilele detectează temperatura unui obiect prin absorbția radiației infraroșii (IR) care emite de pe suprafața obiectului. Majoritatea detectoarelor dispozitivului sunt echipate cu o suprafață de corp neagră pentru absorbția eficientă a radiațiilor IR.
Termocuplurile care alcătuiesc o termopilă constau din două benzi de metale diferite sudate la un capăt. Fiecare termocuplu produce o tensiune care este proporțională cu diferența de temperatură dintre capetele „fierbinte” și „rece”, care este cunoscut sub numele de efectul Seebeck. Cu toate acestea, tensiunea totală de ieșire a unuia dintre aceste dispozitive este considerabil mai mare decât cea a unui termocuplu.
Într-un detector cu termopil, „joncțiunile fierbinți” ale termocuplurilor se confruntă cu radiația IR incidentă de la obiect, în timp ce „joncțiunile reci” sunt conectate la un radiator, care este de obicei un substrat de silice. Odată ce detectorul este îndreptat către obiect, căldura curge de la obiect la termopilă. Acest flux de căldură creează o diferență semnificativă de temperatură între joncțiunile calde și reci și aceasta contribuie la creșterea semnalului electric de ieșire al termopilului. Pentru a măsura cu ușurință acest semnal de ieșire, se poate folosi un amplificator de ieșire fără zgomot.
La senzorii de căldură, atunci când radiația IR de la un obiect este absorbită de senzorul termopilului, tensiunile individuale ale termocuplurilor se adună pentru a genera o tensiune de ieșire ridicată. Majoritatea termopilelor au termistori încorporați. Acest lucru se datorează faptului că semnalul de ieșire este proporțional cu diferența de temperatură dintre obiect și termopil, iar un termistor ajută la înregistrarea temperaturii.
Apariția tehnologiei de microprelucrare pe bază de siliciu a condus la disponibilitatea ușoară a detectoarelor termopilotice rentabile. Acestea sunt utilizate pe scară largă într-o gamă largă de industrii. Printre alte utilizări, acestea sunt utilizate în aplicații medicale, cum ar fi termometrele pentru urechi, aplicații de detectare a căldurii, cum ar fi cuptoarele cu microunde și uscătorul de păr și aplicațiile de detectare a gazelor, cum ar fi senzorii de CO2.
Detectoarele de gaz folosesc termopile pentru măsurarea concentrației de gaze în atmosferă prin absorbție IR. De exemplu, senzorii de CO2 sunt folosiți în aplicațiile de încălzire, ventilație și aer condiționat (HVAC) care verifică calitatea aerului din interior (IAQ), facilitând ventilația controlată la cerere (DCV). Acești detectoare de gaz au o gamă largă de aplicații industriale, cum ar fi detectarea scurgerilor de gaz, măsurarea conținutului de CO2 al depozitelor de gunoi, monitorizarea conținutului de CO2 în respirația expirată a pacienților și aplicațiile de alarmă de incendiu.