Temperatursensorer for oppvarming: formål, typer, installasjonsinstruksjoner

Ved drift av varmeenheter er det nødvendig å kontrollere graden av oppvarming av kjølevæsken, så vel som luften i rommet.Temperatursensorer for oppvarming hjelper til med å fange opp og overføre informasjon, informasjon som kan leses visuelt eller umiddelbart sendes til kontrolleren.

Vi foreslår at du forstår hvordan temperatursensorer fungerer, hvilke typer overvåkingsenheter som finnes, og hvilke parametere som bør tas i betraktning når du velger en enhet. I tillegg har vi utarbeidet trinnvise instruksjoner som hjelper deg med å installere en temperatursensor på en varmeradiator selv.

Driftsprinsipp for en termisk sensor

Du kan kontrollere varmesystemet ved hjelp av en rekke metoder, inkludert:

• automatiske enheter for rettidig energiforsyning;
• sikkerhetsovervåking blokker;
• blandeenheter.

For riktig drift av alle disse gruppene kreves temperatursensorer for å gi signaler om driften av enhetene. Ved å observere avlesningene til disse enhetene kan vi i tide identifisere feil i systemet og iverksette korrigerende tiltak.

Det finnes mange typer enheter som brukes til å ta feber. De kan senkes ned i kjølevæsker, brukes innendørs eller plasseres utendørs

En temperatursensor kan brukes som en separat enhet, for eksempel for å overvåke temperaturen i et rom, eller være en integrert del av en kompleks enhet, for eksempel en varmekjele.

Grunnlaget for slike enheter som brukes i automatisert kontroll er prinsippet om å konvertere temperaturindikatorer til et elektrisk signal. Takket være dette kan måleresultater raskt overføres over nettverket i form av en digital kode, som garanterer høy hastighet, følsomhet og nøyaktighet av målingen.

Samtidig kan ulike enheter for måling av varmetrinnet ha designfunksjoner som påvirker en rekke parametere: drift i et bestemt miljø, overføringsmetode, visualiseringsmetode og andre.

Typer enheter for å ta temperatur

Termiske enheter kan klassifiseres i henhold til en rekke viktige kriterier, inkludert metoden for å overføre informasjon, plasseringen og forholdene for installasjon, samt algoritmen for å ta avlesninger.

Etter metode for informasjonsoverføring

I henhold til metoden for å overføre informasjon som brukes, er sensorer delt inn i to store kategorier:

• kablede enheter;
• trådløse sensorer.

Opprinnelig var alle slike enheter utstyrt med ledninger gjennom hvilke termiske sensorer kommuniserte med kontrollenheten og sendte informasjon til den. Selv om slike enheter nå har erstattet sine trådløse motstykker, brukes de fortsatt ofte i enkle kretser.

I tillegg er kablede sensorer mer nøyaktige og pålitelige i drift.

For å sikre konsekvent drift av en kablet sensor som brukes i en komposittenhet, anbefales det å kombinere den med utstyr som er laget av samme produsent

For tiden har trådløse enheter blitt utbredt, som oftest overfører informasjon ved hjelp av en radiobølgesender og mottaker. Slike enheter kan installeres nesten hvor som helst, inkludert et separat rom eller friluft.

Viktige egenskaper ved slike temperatursensorer er:

• tilstedeværelse av batteri;
• feil ved målinger;
• signaloverføringsområde.

Trådløse/kablede enheter kan erstatte hverandre fullstendig, men det er noen særegenheter ved hvordan de fungerer.

Etter plassering og plasseringsmåte

Basert på monteringsstedet er slike enheter delt inn i følgende typer:

• overheads festet til varmekretsen;
• nedsenkbar, i kontakt med kjølevæsken;
• innendørs, plassert inne i et bolig- eller kontorlokale;
• eksterne, som er plassert utenfor.

Noen enheter kan bruke flere typer sensorer samtidig for å kontrollere temperaturen.

I henhold til mekanismen for å ta avlesninger

I henhold til metoden for å vise informasjon, kan enheter være:

• bimetallisk;
• alkohol.

Det første alternativet innebærer bruk av to plater laget av forskjellige metaller, samt en måleindikator. Når temperaturen stiger, deformeres ett av elementene, og skaper trykk på pilen. Avlesningene til slike enheter er preget av god nøyaktighet, men deres store ulempe er deres treghet.

Bimetall- og alkoholtermostater er ofte installert på varmeutstyr, for eksempel kjeler. De lar deg overvåke varme, overskridelse som kan føre til fatale konsekvenser.

Sensorer hvis drift er basert på bruk av alkohol er nesten helt fri for denne ulempen. I dette tilfellet helles en alkoholholdig løsning i en hermetisk forseglet kolbe, som utvider seg ved oppvarming. Designet er ganske elementært, pålitelig, men ikke veldig praktisk for observasjoner.

Ulike typer temperatursensorer

For å ta temperaturavlesninger brukes enheter med forskjellige driftsprinsipper. De mest populære enhetene inkluderer enhetene som er oppført nedenfor.

Termoelementer: nøyaktig avlesning - vanskelig å tolke

En slik enhet består av to ledninger loddet til hverandre, laget av forskjellige metaller. Temperaturforskjellen som oppstår mellom de varme og kalde ender fungerer som en kilde til elektrisk strøm på 40-60 μV (indikatoren avhenger av termoelementets materiale).

Følgende kombinasjoner av metaller og legeringer brukes oftest til fremstilling av termoelementer: krom-aluminium, jern-kostantan, jern-nikkel, nikkel-krom og andre

Termoelementet regnes som en svært nøyaktig temperatursensor, men det er ganske vanskelig å ta nøyaktige avlesninger fra den. For å gjøre dette, må du finne ut den elektromotoriske kraften (EMF) ved å bruke temperaturforskjellen til enheten.

For at resultatet skal være korrekt, er det viktig å kompensere for temperaturen i det kalde krysset, ved å bruke for eksempel en maskinvaremetode der et andre termoelement plasseres i et miljø med en tidligere kjent temperatur.

Programvarekompensasjonsmetoden innebærer å plassere en annen temperatursensor i isokammeret sammen med de kalde overgangene, som lar deg kontrollere temperaturen med en gitt nøyaktighet.

Prosessen med å skaffe data fra et termoelement forårsaker visse vanskeligheter på grunn av dets ikke-linearitet. For å sikre riktigheten av avlesningene, introduserer GOST R 8.585-2001 polynomiske koeffisienter som lar deg konvertere EMF til temperatur, samt utføre omvendte operasjoner.

Et annet problem er at avlesningene tas i mikrovolt, som ikke kan konverteres ved hjelp av allment tilgjengelige digitale instrumenter.For å bruke et termoelement i design, er det nødvendig å gi nøyaktige, flersifrede omformere med et minimumsstøynivå.

Termistorer: enkelt og enkelt

Det er mye lettere å måle temperatur ved hjelp av termistorer, som er basert på prinsippet om avhengighet av motstanden til materialer på omgivelsestemperaturen. Slike enheter, for eksempel laget av platina, har så viktige fordeler som høy nøyaktighet og linearitet.

Hovedproblemet med slike temperatursensorer kan betraktes som den ekstremt lave motstandskoeffisienten, men det er fortsatt lettere å måle det nøyaktig enn å oppdage lavspenningsverdier til termoelementer

En viktig egenskap ved en motstand er dens basismotstand ved en viss temperatur. I følge GOST 21342.7-76 måles denne indikatoren ved 0 °C. I dette tilfellet anbefales det å bruke en rekke motstandsverdier (Ohm), samt T_ks – temperaturkoeffisient.

T-indikator_ks beregnet med formelen:

T_ks = (R_e –R_0c)/(T_e – T_0c) *1/R_0c,

Hvor:

• R_e - motstand ved gjeldende temperatur;
• R_0c – motstand ved 0°C;
• T_e – gjeldende temperatur;
• T_0c – 0°C.

GOST gir også temperaturkoeffisienter gitt for ulike måleenheter laget av kobber, nikkel, platina, og indikerer også polynomiske koeffisienter som brukes til å beregne temperatur basert på gjeldende motstandsverdier.

Termistorsensorer er mye brukt i elektronikk- og maskinindustrien på grunn av deres nøyaktighet, følsomhet og brukervennlighet.

Du kan måle motstand ved å koble enheten til en strømkildekrets og måle differensialspenningen. Du kan overvåke indikatorene ved hjelp av integrerte kretser, hvis analoge utgang er lik forsyningsspenningen.

Termiske sensorer med slike enheter kan trygt kobles til en analog-til-digital-omformer, digitalisere den med en åtte eller ti-bits ADC.

Digital sensor for samtidige målinger

Digitale temperatursensorer er også mye brukt, for eksempel modellen DS18B20, som opererer ved hjelp av en mikrokrets med tre utganger. Takket være denne enheten er det mulig å ta temperaturavlesninger samtidig fra flere parallelle arbeidssensorer, med en feil på bare 0,5°C.

En populær modell er den kombinerte temperatur/fuktighetssensoren SHT1, som lar deg måle varme med en nøyaktighet på +2°, og fuktighet med en nøyaktighet på +5. Imidlertid hevder produsenten selv at det er mer nøyaktige og økonomiske enheter

Blant andre fordeler med denne enheten kan man også merke seg et bredt spekter av driftstemperaturer (-55+125°C). Den største ulempen er treg drift: for de mest nøyaktige beregningene krever enheten minst 750 ms.

Berøringsfrie irometre (termiske kameraer)

Handlingen til disse kontaktløse sensorene er basert på å detektere termisk stråling som kommer fra kropper. For å karakterisere dette fenomenet brukes mengden energi som frigjøres per tidsenhet fra en enhetsoverflate, som faller på et enhetsbølgelengdeområde.

Et lignende kriterium som gjenspeiler intensiteten av monokromatisk stråling kalles spektral lysstyrke.

Følgende typer pyrometre finnes:

• stråling;
• lysstyrke (optisk);
• farge.

Stråling pyrometre tillate målinger i området 20-25000°C, men for å bestemme temperaturen er det viktig å ta hensyn til strålingsufullstendighetskoeffisienten, hvis effektive verdi avhenger av kroppens fysiske tilstand, dens kjemiske sammensetning og andre faktorer.

Hovedoperasjonselementet til strålingssensoren er et teleskop, inne i hvilket det er et batteri som består av en seriell krets av termoelementer. Arbeidsendene til disse enhetene er plassert på et platinabelagt kronblad (+)

Lysstyrke (optiske) pyrometre designet for å måle temperaturer 500-4000°C. De gir høy målenøyaktighet, men kan forvrenge avlesningene på grunn av mulig absorpsjon av stråling fra legemer av det mellomliggende mediet som observasjoner gjøres gjennom.

Fargepyrometre, hvis handling er basert på å bestemme intensiteten av stråling ved to bølgelengder - fortrinnsvis i den røde eller blå delen av spekteret, brukes til målinger i området 800 til 0 ° C.

Deres største fordel er at ufullstendigheten av stråling ikke påvirker målefeil. I tillegg avhenger ikke indikatorene av avstanden til objektet.

Kvarts temperaturomformere (piezoelektriske)

For å ta temperaturavlesninger innenfor området -80 +250 °C, kan du bruke kvartstransdusere (piezoelektriske elementer), hvis driftsprinsipp er basert på frekvensavhengigheten til kvarts ved oppvarming. I dette tilfellet påvirkes transduserens funksjon av plasseringen av kuttet langs krystallaksene.

Piezoelektriske (kvarts) enheter brukes oftest i forskningsarbeid, siden slike enheter er preget av et utvidet måleområde, pålitelighet og høy nøyaktighet

Piezoelektriske sensorer kjennetegnes ved fin følsomhet, høy oppløsning og er i stand til å fungere pålitelig over lang tid. Slike enheter er mye brukt i produksjonen av digitale termometre og regnes som en av de mest lovende enhetene for fremtidige teknologier.

Støy (akustiske) temperatursensorer

Driften av slike enheter sikres ved å fjerne den akustiske potensialforskjellen avhengig av temperaturen på motstanden.

Akustiske metoder gjør det mulig å ta temperaturavlesninger i lukkede rom og miljøer der direkte måling ikke er mulig. Lignende enheter har funnet anvendelse i medisin, undervannsforskning, så vel som i industrien.

Målemetoden med slike sensorer er ganske enkel: det er nødvendig å sammenligne støyen som produseres av to lignende elementer, hvorav den ene er ved en tidligere kjent temperatur, og den andre ved en bestemt temperatur.

Akustiske temperatursensorer er egnet for måling av området -270 - +1100°C. Samtidig ligger vanskeligheten med prosessen i det for lave støynivået: lydene som produseres av forsterkeren overdøver den noen ganger.

NQR temperatursensorer

Essensen av driften av kjernefysiske kvadrupolresonanstermometre er virkningen av feltgradienten, som dannes av krystallgitteret og kjernemomentet - en indikator forårsaket av ladningens avvik fra sfærens symmetri.

Som et resultat av dette fenomenet oppstår en prosesjon av kjerner: dens frekvens avhenger av gradienten til gitterfeltet.Verdien til denne indikatoren påvirkes også av temperaturen: stigningen forårsaker et fall i NQR-frekvensen.

Hovedelementet i slike sensorer er en ampulle med et stoff, som er plassert i en induktansvikling koblet til generatorkretsen.

Fordelen med enhetene er den ubegrensede varigheten av målinger, pålitelighet og stabil drift. Ulempen er ulineariteten til målinger, noe som nødvendiggjør bruk av en konverteringsfunksjon.

Halvlederenheter

En kategori av enheter som fungerer basert på endringer i egenskapene til et p-n-kryss forårsaket av eksponering for temperaturer. Spenningen over transistoren er alltid proporsjonal med effekten av temperaturen, noe som gjør denne faktoren enkel å beregne.

Fordelene med slike enheter er høy datanøyaktighet, lave kostnader og lineære egenskaper over hele måleområdet. Det er praktisk å montere slike enheter direkte på et halvledersubstrat, noe som gjør dem utmerket for mikroelektronikk.

Volumetriske transdusere for temperaturavlesninger

Slike enheter er basert på det velkjente prinsippet om utvidelse og sammentrekning av stoffer observert under oppvarming eller avkjøling. Slike sensorer er ganske praktiske. De kan brukes til å bestemme temperaturer innenfor området -60 - +400°C.

For å tillate visuell kontroll av temperaturen, er de fleste temperatursensorer plassert i rom utstyrt med displayer som viser gjeldende verdier

Det er viktig å huske at målinger av væsker med slike enheter er begrenset av deres koke- og frysetemperaturer, og målinger av gasser av deres overgang til flytende tilstand.Målefeilen forårsaket av miljøpåvirkninger for disse enhetene er ganske liten: den varierer mellom 1-5 %.

Valg av temperaturfølere

Når du velger slike enheter, faktorer som:

• temperaturområde der målingene blir tatt;
• behovet og muligheten for å senke sensoren i en gjenstand eller et miljø;
• måleforhold: for å ta avlesninger i et aggressivt miljø, er det bedre å foretrekke en ikke-kontaktversjon eller en modell plassert i et korrosjonsbestandig hus;
• levetiden til enheten før kalibrering eller utskifting - noen typer enheter (for eksempel termistorer) mislykkes raskt;
• tekniske data: oppløsning, spenning, signalhastighet, feil;
• utgangssignalverdi.

I noen tilfeller er også materialet til enhetens kropp viktig, og når den brukes innendørs, er dimensjonene og designet også viktig.

Gjør-det-selv installasjonsanbefalinger

Slike enheter er mye brukt til forskjellige formål: de er utstyrt med radiatorer, varmekjeler og andre husholdningsapparater.

Før du starter installasjonen, bør du lese instruksjonene nøye: den indikerer ikke bare installasjonsfunksjonene (for eksempel dimensjoner for tilkobling til røret), men også driftsreglene, samt temperaturgrensene som måleenheten er egnet for.

Det er også nødvendig å ta hensyn til størrelsen på hylsen, som kan variere mellom 120-160 mm.

La oss vurdere de to vanligste tilfellene med å installere en temperatursensor.

Koble enheten til en radiator

Det er ikke nødvendig å utstyre alle varmeenheter med en termostat. I henhold til regelverket, sensorer er installert på batteriet, hvis den totale effekten overstiger 50 % av varmen som genereres av lignende systemer.Hvis det er to varmeovner i rommet, er termostaten kun installert på en, som har høyere effekt.

Temperatursensoren er en obligatorisk komponent i temperaturkontrollere som lar deg redusere eller øke oppvarmingen av radiatorer, gulvvarme og andre varmeenheter

Enhetsventilen er installert på tilførselsrørledningen på punktet der radiatoren er koblet til varmenettet. Hvis det er umulig å sette den inn i en eksisterende kjede, må forsyningsledningen demonteres, noe som kan forårsake noen vanskeligheter.

For å utføre denne manipulasjonen, må du bruke et verktøy for å kutte rør, mens installasjon av et termisk hode kan enkelt gjøres uten spesialutstyr. Så snart sensoren er montert, er det nok å justere merkene som er laget på kroppen og enheten, hvoretter hodet festes med en jevn håndpress.

Installasjon av lufttemperaturføler

En slik enhet er installert i den kaldeste stuen uten trekk (i hallen, kjøkkenet eller fyrrommet er installasjonen uønsket, da det kan forårsake forstyrrelser i driften av systemet).

Når du velger et sted, må du sørge for at enheten ikke utsettes for sollys, og det bør ikke være noen varmeenheter (varmere, radiatorer, rør) i nærheten.

For et konvensjonelt varmesystem er en termostat tilstrekkelig, mens det med en kollektorkrets er tilrådelig å bruke flere sensorer, hvor antallet sammenfaller med antall rom. Dette lar deg regulere temperaturen individuelt i separate rom.

Enheten kobles til i henhold til instruksjonene i det tekniske databladet, ved hjelp av terminalene eller kabelen som er inkludert i settet.

Hvis du trenger å overvåke temperaturen temperatursensor i det "varme gulvet" kan plasseres dypt i betongmassen. I dette tilfellet, for beskyttelse, kan du bruke et korrugert rør med en lukket ende og en skrånende bøy.

Den sistnevnte funksjonen lar om nødvendig fjerne den ødelagte enheten og erstatte den med en ny.

Installasjon av enheten utføres som følger:

1. Det lages en utsparing i veggen for montering av feste.
2. Den fremre delen fjernes fra temperatursensoren, hvoretter enheten installeres på det forberedte området.
3. Deretter kobles varmekabelen til kontaktene, mens terminalene kobles til sensorene.

Det siste trinnet er å koble til strømkabelen og installere frontpanelet på plass.

Termostatkoblingsskjemaet for en varmekjele er beskrevet i detalj i denne artikkelen.

Hvis enheten, hvis funksjonalitet krever intern tilkobling av sensorer, har en kompleks design, er det bedre å kontakte spesialister.

Konklusjoner og nyttig video om temaet

Videoen nedenfor beskriver i detalj hvordan du installerer termiske enheter på en varmekjele:

Er installasjonen av sensorer på til- og returledningen forskjellig?

Temperatursensorer er mye brukt både i ulike bransjer og til husholdningsformål. Et stort utvalg av lignende enheter, som er basert på forskjellige driftsprinsipper, lar deg velge det beste alternativet for å løse et bestemt problem.

I hus og leiligheter brukes slike enheter oftest for å opprettholde en behagelig temperatur i lokalene, samt for å regulere varmesystemer - radiatorer, oppvarmede gulv.

Har du noe å tilføye, eller har du spørsmål om valg og montering av temperaturføler? Du kan legge igjen kommentarer til publikasjonen, delta i diskusjoner og dele din egen erfaring med bruk av slike enheter. Kontaktskjemaet ligger i nedre blokk.