Senzori de temperatură pentru încălzire: scop, tipuri, instrucțiuni de instalare

La operarea dispozitivelor de încălzire, este necesar să se controleze gradul de încălzire a lichidului de răcire, precum și aerul din cameră.Senzorii de temperatură pentru încălzire ajută la captarea și transmiterea informațiilor, informații din care pot fi citite vizual sau trimise imediat controlerului.

Vă sugerăm să înțelegeți cum funcționează senzorii de temperatură, ce tipuri de dispozitive de monitorizare există și ce parametri trebuie luați în considerare atunci când alegeți un dispozitiv. În plus, am pregătit instrucțiuni pas cu pas care vă vor ajuta să instalați singur un senzor de temperatură pe un radiator de încălzire.

Principiul de funcționare al unui senzor termic

Puteți controla sistemul de încălzire folosind o varietate de metode, inclusiv:

• dispozitive automate pentru alimentarea la timp cu energie;
• blocuri de monitorizare a securității;
• unități de amestecare.

Pentru funcționarea corectă a tuturor acestor grupuri, sunt necesari senzori de temperatură care să furnizeze semnale despre funcționarea dispozitivelor. Observarea citirilor acestor dispozitive ne permite să identificăm în timp util defecțiunile sistemului și să luăm măsuri corective.

Există multe tipuri de dispozitive folosite pentru a lua febra. Pot fi scufundate în lichide de răcire, folosite în interior sau amplasate în exterior

Un senzor de temperatură poate fi utilizat ca dispozitiv separat, de exemplu, pentru a monitoriza temperatura unei încăperi sau poate fi parte integrantă a unui dispozitiv complex, de exemplu, un cazan de încălzire.

Baza unor astfel de dispozitive utilizate în controlul automat este principiul conversiei indicatorilor de temperatură într-un semnal electric. Datorită acestui fapt, rezultatele măsurătorilor pot fi transmise rapid prin rețea sub forma unui cod digital, care garantează viteză mare, sensibilitate și acuratețe a măsurătorilor.

În același timp, diferite dispozitive pentru măsurarea etapei de încălzire pot avea caracteristici de proiectare care afectează o serie de parametri: funcționarea într-un anumit mediu, metoda de transmisie, metoda de vizualizare și altele.

Tipuri de dispozitive pentru luarea temperaturii

Dispozitivele termice pot fi clasificate în funcție de o serie de criterii importante, inclusiv metoda de transmitere a informațiilor, locația și condițiile de instalare, precum și algoritmul de luare a citirilor.

Prin metoda de transmitere a informațiilor

În funcție de metoda de transmitere a informațiilor utilizată, senzorii sunt împărțiți în două mari categorii:

• dispozitive cu fir;
• senzori fără fir.

Inițial, toate astfel de dispozitive au fost echipate cu fire prin care senzorii termici comunicau cu unitatea de control, transmițându-i informații. Deși astfel de dispozitive și-au înlocuit acum omologii fără fir, ele sunt încă adesea folosite în circuite simple.

În plus, senzorii cu fir sunt mai precisi și mai fiabili în funcționare.

Pentru a asigura funcționarea consecventă a unui senzor cu fir utilizat într-un dispozitiv compozit, este recomandabil să îl combinați cu un echipament care este fabricat de același producător.

În prezent, s-au răspândit pe scară largă dispozitivele fără fir, care transmit cel mai adesea informații folosind un emițător și un receptor de unde radio. Astfel de dispozitive pot fi instalate aproape oriunde, inclusiv într-o cameră separată sau în aer liber.

Caracteristicile importante ale unor astfel de senzori de temperatură sunt:

• prezența bateriei;
• eroare de măsurători;
• raza de transmisie a semnalului.

Dispozitivele fără fir/cu fir se pot înlocui complet între ele, dar există unele particularități în funcționarea lor.

După locație și metoda de plasare

În funcție de locația de montare, astfel de dispozitive sunt împărțite în următoarele tipuri:

• capete aeriene atașate la circuitul de încălzire;
• submersibil, în contact cu lichidul de răcire;
• interior, situat in interiorul unui spatiu rezidential sau de birou;
• externe, care sunt situate în exterior.

Unele unități pot folosi mai multe tipuri de senzori simultan pentru a controla temperatura.

Conform mecanismului de luare a citirilor

Conform metodei de afișare a informațiilor, dispozitivele pot fi:

• bimetalic;
• alcool.

Prima opțiune presupune utilizarea a două plăci din metale diferite, precum și a unui cadran indicator. Pe măsură ce temperatura crește, unul dintre elemente este deformat, creând presiune asupra săgeții. Citirile unor astfel de dispozitive sunt caracterizate de o precizie bună, dar marele lor dezavantaj este inerția lor.

Termostatele bimetalice și cu alcool sunt adesea instalate pe echipamentele de încălzire, cum ar fi cazanele. Acestea vă permit să monitorizați căldura, depășirea acesteia poate duce la consecințe fatale.

Senzorii a căror funcționare se bazează pe utilizarea alcoolului sunt aproape complet lipsiți de acest dezavantaj. În acest caz, o soluție care conține alcool este turnată într-un balon închis ermetic, care se extinde atunci când este încălzit. Designul este destul de elementar, de încredere, dar nu foarte convenabil pentru observații.

Diverse tipuri de senzori de temperatură

Pentru a efectua citiri de temperatură, se folosesc dispozitive cu principii de funcționare diferite. Cele mai populare dispozitive includ dispozitivele enumerate mai jos.

Termocupluri: citire precisă - greu de interpretat

Un astfel de dispozitiv este format din două fire lipite între ele, realizate din metale diferite. Diferența de temperatură care apare între capetele calde și reci servește ca sursă de curent electric de 40-60 μV (indicatorul depinde de materialul termocuplului).

Următoarele combinații de metale și aliaje sunt cele mai des folosite pentru fabricarea termocuplurilor: crom-aluminiu, fier-costantan, fier-nichel, nichel-crom și altele

Termocuplul este considerat un senzor de temperatură foarte precis, dar este destul de dificil să luați citiri precise din acesta. Pentru a face acest lucru, trebuie să aflați forța electromotoare (EMF) folosind diferența de temperatură a dispozitivului.

Pentru ca rezultatul să fie corect, este important să se compenseze temperatura joncțiunii reci, folosind, de exemplu, o metodă hardware în care un al doilea termocuplu este plasat într-un mediu cu o temperatură cunoscută anterior.

Metoda de compensare software presupune plasarea unui alt senzor de temperatură în izocamera împreună cu joncțiunile reci, ceea ce vă permite să controlați temperatura cu o precizie dată.

Procesul de obținere a datelor de la un termocuplu provoacă anumite dificultăți din cauza neliniarității acestuia. Pentru a asigura corectitudinea citirilor, GOST R 8.585-2001 introduce coeficienți polinomi care vă permit să convertiți EMF în temperatură, precum și să efectuați operații inverse.

O altă problemă este că citirile sunt luate în microvolți, care nu pot fi convertiți folosind instrumente digitale disponibile pe scară largă.Pentru a utiliza un termocuplu în design, este necesar să se asigure convertoare precise, cu mai multe cifre, cu un nivel minim de zgomot.

Termistori: ușor și simplu

Este mult mai ușor să măsurați temperatura folosind termistori, care se bazează pe principiul dependenței rezistenței materialelor de temperatura ambiantă. Astfel de dispozitive, de exemplu, fabricate din platină, au avantaje atât de importante precum precizia ridicată și liniaritatea.

Principala problemă a unor astfel de senzori de temperatură poate fi considerată coeficientul de rezistență extrem de scăzut de temperatură, dar este totuși mai ușor să îl măsurați cu precizie decât să detectați valorile joase de tensiune ale termocuplurilor.

O caracteristică importantă a unui rezistor este rezistența de bază la o anumită temperatură. Conform GOST 21342.7-76, acest indicator este măsurat la 0°C. În acest caz, se recomandă utilizarea unui număr de valori de rezistență (Ohmi), precum și T_ks – coeficient de temperatură.

indicator T_ks calculat prin formula:

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

Unde:

• R_e – rezistenta la temperatura curenta;
• R_0c – rezistenta la 0°C;
• T_e – temperatura curentă;
• T_0c – 0°C.

GOST oferă, de asemenea, coeficienți de temperatură furnizați pentru diferite dispozitive de măsurare din cupru, nichel, platină și indică, de asemenea, coeficienții polinomii utilizați pentru a calcula temperatura pe baza valorilor rezistenței curente.

Senzorii cu termistori sunt utilizați pe scară largă în industria electronică și inginerie mecanică datorită preciziei, sensibilității și ușurinței de operare.

Puteți măsura rezistența conectând dispozitivul la un circuit sursă de curent și măsurând tensiunea diferențială. Puteți monitoriza indicatorii folosind circuite integrate, a căror ieșire analogică este egală cu tensiunea de alimentare.

Senzorii termici cu astfel de dispozitive pot fi conectați în siguranță la un convertor analog-digital, digitalizându-l cu un ADC de opt sau zece biți.

Senzor digital pentru măsurători simultane

Senzorii digitali de temperatură sunt, de asemenea, folosiți pe scară largă, de exemplu, modelul DS18B20, care funcționează folosind un microcircuit cu trei ieșiri. Datorită acestui dispozitiv, este posibil să se efectueze citiri de temperatură simultan de la mai mulți senzori de lucru paralel, cu o eroare de doar 0,5°C.

Un model popular este senzorul combinat de temperatură/umiditate SHT1, care vă permite să măsurați căldura cu o precizie de +2°, iar umiditatea cu o precizie de +5. Cu toate acestea, producătorul însuși susține că există dispozitive mai precise și mai economice

Printre alte avantaje ale acestui dispozitiv, se remarcă și o gamă largă de temperaturi de funcționare (-55+125°C). Principalul dezavantaj este funcționarea lentă: pentru cele mai precise calcule, dispozitivul necesită cel puțin 750 ms.

Irometre fără contact (imagini termice)

Acțiunea acestor senzori fără contact se bazează pe detectarea radiațiilor termice emanate de corpuri. Pentru a caracteriza acest fenomen, se folosește cantitatea de energie eliberată pe unitatea de timp de la o unitate de suprafață, care se încadrează într-un interval de lungime de undă unitară.

Un criteriu similar care reflectă intensitatea radiației monocromatice se numește luminozitate spectrală.

Există următoarele tipuri de pirometre:

• radiații;
• luminozitate (optic);
• culoare.

Radiația pirometre permite efectuarea măsurătorilor în intervalul 20-25000°C, cu toate acestea, pentru a determina temperatura, este important să se țină cont de coeficientul de incompletitudine a radiației, a cărui valoare efectivă depinde de starea fizică a corpului, de substanța chimică a acestuia. compoziție și alți factori.

Principalul element de operare al senzorului de radiații este un telescop, în interiorul căruia se află o baterie constând dintr-un circuit serial de termocupluri. Capetele de lucru ale acestor dispozitive sunt situate pe o petală acoperită cu platină (+)

Pirometre de luminozitate (optice). conceput pentru a măsura temperaturi de 500-4000°C. Acestea oferă o precizie ridicată de măsurare, dar pot distorsiona citirile datorită posibilei absorbții a radiațiilor din corpuri de către mediul intermediar prin care se fac observațiile.

Pirometre colorate, a căror acțiune se bazează pe determinarea intensității radiației la două lungimi de undă - de preferință în partea roșie sau albastră a spectrului, sunt utilizate pentru măsurători în intervalul de la 800 la 0 ° C.

Principalul lor avantaj este că incompletitudinea radiației nu afectează erorile de măsurare. În plus, indicatorii nu depind de distanța până la obiect.

Convertoare de temperatură cu cuarț (piezoelectrice)

Pentru a efectua citiri de temperatură în intervalul -80 + 250 ° C, puteți utiliza traductoare de cuarț (elemente piezoelectrice), al căror principiu de funcționare se bazează pe dependența de frecvență a cuarțului de încălzire. În acest caz, funcția traductorului este influențată de locația tăieturii de-a lungul axelor cristalului.

Dispozitivele piezoelectrice (cuarț) sunt cel mai adesea utilizate în lucrările de cercetare, deoarece astfel de dispozitive se caracterizează printr-un interval extins de măsurare, fiabilitate și precizie ridicată.

Senzorii piezoelectrici se disting prin sensibilitate fină, rezoluție înaltă și sunt capabili să funcționeze fiabil pe o perioadă lungă de timp. Astfel de dispozitive sunt utilizate pe scară largă în fabricarea termometrelor digitale și sunt considerate unul dintre cele mai promițătoare dispozitive pentru tehnologiile viitoare.

Senzori de temperatură de zgomot (acustici).

Funcționarea unor astfel de dispozitive este asigurată prin eliminarea diferenței de potențial acustic în funcție de temperatura rezistenței.

Metodele acustice permit efectuarea citirilor de temperatură în spații închise și medii în care măsurarea directă nu este posibilă. Dispozitive similare și-au găsit aplicații în medicină, cercetarea subacvatică, precum și în industrie.

Metoda de măsurare cu astfel de senzori este destul de simplă: este necesar să se compare zgomotul produs de două elemente similare, dintre care unul se află la o temperatură cunoscută anterior, iar al doilea la o temperatură determinată.

Senzorii acustici de temperatură sunt potriviți pentru măsurarea intervalului -270 - +1100°C. În același timp, complexitatea procesului constă în nivelul prea scăzut de zgomot: sunetele produse de amplificator îl îneacă uneori.

Senzori de temperatură NQR

Esența funcționării termometrelor de rezonanță cu patru poli nucleari este acțiunea gradientului de câmp, care este format din rețelele cristaline și momentul nuclear - un indicator cauzat de abaterea sarcinii de la simetria sferei.

Ca urmare a acestui fenomen, are loc o procesiune de nuclee: frecvența acesteia depinde de gradientul câmpului reticulat.Valoarea acestui indicator este influențată și de temperatură: creșterea acestuia determină o scădere a frecvenței NQR.

Elementul principal al unor astfel de senzori este o fiolă cu o substanță, care este plasată într-o înfășurare de inductanță conectată la circuitul generatorului.

Avantajul dispozitivelor este durata nelimitată a măsurătorilor, fiabilitatea și funcționarea stabilă. Dezavantajul este neliniaritatea măsurătorilor, ceea ce necesită utilizarea unei funcții de conversie.

Dispozitive semiconductoare

O categorie de dispozitive care funcționează pe baza modificărilor caracteristicilor unei joncțiuni p-n cauzate de expunerea la temperaturi. Tensiunea pe tranzistor este întotdeauna proporțională cu efectul temperaturii, ceea ce face ca acest factor să fie ușor de calculat.

Avantajele unor astfel de dispozitive sunt precizia ridicată a datelor, costul scăzut și caracteristicile liniare pe întregul domeniu de măsurare. Este convenabil să montați astfel de dispozitive direct pe un substrat semiconductor, făcându-le excelente pentru microelectronică.

Traductoare volumetrice pentru citirea temperaturii

Astfel de dispozitive se bazează pe principiul binecunoscut al expansiunii și contracției substanțelor observate în timpul încălzirii sau răcirii. Astfel de senzori sunt destul de practici. Ele pot fi utilizate pentru a determina temperaturi în intervalul -60 - +400°C.

Pentru a permite controlul vizual al temperaturii, majoritatea senzorilor de temperatură amplasați în încăperi sunt echipați cu afișaje care afișează valorile curente

Este important să ne amintim că măsurătorile lichidelor cu astfel de dispozitive sunt limitate de temperaturile lor de fierbere și de îngheț, iar măsurătorile gazelor de trecerea lor la starea lichidă.Eroarea de măsurare cauzată de influențele mediului pentru aceste dispozitive este destul de mică: variază între 1-5%.

Selectarea senzorilor de temperatură

Atunci când alegeți astfel de dispozitive, factori precum:

• intervalul de temperatură în care sunt efectuate măsurătorile;
• necesitatea și posibilitatea de a scufunda senzorul într-un obiect sau mediu;
• condiții de măsurare: pentru a efectua citiri într-un mediu agresiv, este mai bine să preferați o versiune fără contact sau un model plasat într-o carcasă rezistentă la coroziune;
• durata de viață a dispozitivului înainte de calibrare sau înlocuire - unele tipuri de dispozitive (de exemplu, termistori) eșuează rapid;
• date tehnice: rezoluție, tensiune, viteza semnalului, eroare;
• valoarea semnalului de ieșire.

În unele cazuri, materialul corpului dispozitivului este, de asemenea, important, iar atunci când este utilizat în interior, dimensiunile și designul sunt, de asemenea, importante.

Recomandări de instalare pe cont propriu

Astfel de dispozitive sunt utilizate pe scară largă în diverse scopuri: sunt echipate cu calorifere, cazane de încălzire și alte aparate de uz casnic.

Înainte de a începe instalarea, trebuie să citiți cu atenție instrucțiunile: indică nu numai caracteristicile de instalare (de exemplu, dimensiunile pentru conectarea la conductă), ci și regulile de funcționare, precum și limitele de temperatură pentru care dispozitivul de măsurare este potrivit.

De asemenea, este necesar să se țină cont de dimensiunea mânecii, care poate varia între 120-160 mm.

Să luăm în considerare cele două cazuri cele mai frecvente de instalare a unui senzor de temperatură.

Conectarea dispozitivului la un radiator

Nu este necesar să echipați toate dispozitivele de încălzire cu un termostat. Conform reglementărilor, senzorii sunt instalați pe baterie, dacă puterea sa totală depășește 50% din căldura generată de sisteme similare.Dacă există două încălzitoare în cameră, atunci termostatul este instalat doar pe unul, care are o putere mai mare.

Senzorul de temperatură este o componentă obligatorie a regulatoarelor de temperatură care vă permit să reduceți sau să creșteți încălzirea caloriferelor, a pardoselilor încălzite și a altor dispozitive de încălzire.

Supapa dispozitivului este instalată pe conducta de alimentare în punctul în care radiatorul este conectat la rețeaua de încălzire. Dacă este imposibil să o inserați într-un lanț existent, linia de alimentare trebuie demontată, ceea ce poate provoca unele dificultăți.

Pentru a efectua această manipulare, trebuie să utilizați un instrument pentru tăierea țevilor, în timp ce instalarea unui cap termic se poate face cu ușurință fără echipament special. Imediat ce senzorul este montat, este suficient să aliniați semnele făcute pe corp și pe dispozitiv, după care capul este fixat cu o apăsare de mână netedă.

Instalarea senzorului de temperatura aerului

Un astfel de dispozitiv este instalat în cea mai rece sufragerie, fără curenți de aer (în hol, bucătărie sau camera cazanelor instalarea lui este nedorită, deoarece poate provoca întreruperi în funcționarea sistemului).

Atunci când alegeți o locație, trebuie să vă asigurați că dispozitivul nu este expus la lumina soarelui și nu ar trebui să existe dispozitive de încălzire (încălzitoare, calorifere, țevi) în apropiere.

Pentru un sistem de încălzire convențional, un termostat este suficient, în timp ce cu un circuit colector este recomandabil să folosiți mai mulți senzori, al căror număr coincide cu numărul de camere. Acest lucru vă va permite să reglați individual temperatura în spații separate.

Aparatul se conecteaza conform instructiunilor cuprinse in fisa tehnica, folosind bornele sau cablurile incluse in kit.

Dacă trebuie să vă monitorizați temperatura senzor de temperatură în „podeaua caldă” poate fi amplasat adânc în șapa de beton. În acest caz, pentru protecție, puteți folosi o țeavă ondulată cu un capăt închis și un cot înclinat.

Această din urmă caracteristică permite, dacă este necesar, să scoateți dispozitivul stricat și să îl înlocuiți cu unul nou.

Instalarea dispozitivului se efectuează după cum urmează:

1. În perete este realizată o adâncitură pentru montarea unui atașament.
2. Partea frontală este îndepărtată de la senzorul de temperatură, după care dispozitivul este instalat pe zona pregătită.
3. În continuare, cablul de încălzire este conectat la contacte, în timp ce bornele sunt conectate la senzori.

Etapa finală este conectarea cablului de alimentare și instalarea panoului frontal la locul său.

Schema de conectare a termostatului pentru un cazan de încălzire este descrisă în detaliu în Acest articol.

Dacă dispozitivul, a cărui funcționalitate necesită conectarea internă a senzorilor, are un design complex, este mai bine să contactați specialiști.

Concluzii și video util pe această temă

Videoclipul de mai jos descrie în detaliu cum se instalează dispozitive termice pe un cazan de încălzire:

Este diferită instalarea senzorilor pe conductele de alimentare și retur?

Senzorii de temperatură sunt utilizați pe scară largă atât în ​​diverse industrii, cât și în scopuri casnice. O gamă largă de dispozitive similare, care se bazează pe principii de funcționare diferite, vă permite să alegeți cea mai bună opțiune pentru rezolvarea unei anumite probleme.

În case și apartamente, astfel de dispozitive sunt cel mai adesea folosite pentru a menține o temperatură confortabilă în incintă, precum și pentru a regla sistemele de încălzire - calorifere, pardoseli încălzite.

Aveți ceva de adăugat sau aveți întrebări despre alegerea și instalarea unui senzor de temperatură? Puteți lăsa comentarii la publicație, puteți participa la discuții și puteți împărtăși propria experiență de utilizare a unor astfel de dispozitive. Formularul de contact este situat în blocul inferior.