Teplotní senzory pro vytápění: účel, typy, návod k instalaci

Při provozu topných zařízení je nutné regulovat stupeň ohřevu chladicí kapaliny i vzduchu v místnosti. Teplotní senzory pro vytápění pomáhají odstraňovat a přenášet informace, z nichž lze číst vizuálně nebo okamžitě do řídicí jednotky.

Nabízíme pochopení toho, jak fungují teplotní senzory, jaké typy regulačních zařízení existují a jaké parametry je třeba při výběru zařízení zohlednit. Kromě toho jsme připravili podrobné pokyny, které vám pomohou samostatně nainstalovat teplotní čidlo na topné těleso.

Princip činnosti tepelného senzoru

Můžete ovládat topný systém různými způsoby, včetně:

• automatická zařízení pro včasné napájení;
• bezpečnostní monitorovací jednotky;
• míchací jednotky.

Pro správnou funkci všech těchto skupin jsou zapotřebí teplotní senzory, které vydávají signály o fungování zařízení. Sledování odečtů těchto zařízení vám umožní včas identifikovat závady v systému a přijmout nápravná opatření.

Existuje mnoho typů nástrojů používaných k měření teploty. Mohou být ponořeny do chladicí kapaliny, použity v interiéru nebo umístěny venku

Teplotní čidlo může být použito jako samostatné zařízení, například pro regulaci pokojové teploty, nebo může být neoddělitelnou součástí komplexního zařízení, například topného kotle.

Základem takových zařízení používaných v automatizovaném řízení je princip převádění ukazatelů teploty na elektrický signál. Díky tomu lze výsledky měření rychle přenášet po síti ve formě digitálního kódu, který zaručuje vysokou rychlost, citlivost a přesnost měření.

Současně mohou mít různá zařízení pro měření topného stupně konstrukční vlastnosti, které ovlivňují řadu parametrů: práce v určitém prostředí, způsob přenosu, způsob vizualizace a další.

Druhy zařízení pro měření teploty

Tepelná zařízení lze klasifikovat podle řady důležitých kritérií, včetně způsobu přenosu informací, podmínek umístění a instalace, jakož i algoritmu čtení.

Metodou přenosu informací

Podle metody použité pro přenos informací jsou senzory rozděleny do dvou velkých kategorií:

• dráty;
• bezdrátové senzory.

Zpočátku byla všechna taková zařízení vybavena dráty, kterými byly teplotní senzory připojeny k řídicí jednotce a přenášely do ní informace. Přestože jsou tato zařízení nyní nahrazována bezdrátovými protějšky, stále se často používají v jednoduchých obvodech.

Kabelové senzory jsou navíc přesnější a spolehlivější.

Aby se zajistil koordinovaný provoz drátového senzoru použitého v kompozitním zařízení, je žádoucí kombinovat jej se zařízením vyrobeným stejným výrobcem.

V současné době získaly distribuci bezdrátová zařízení, která nejčastěji přenášejí informace pomocí vysílače a přijímače rádiových vln. Taková zařízení lze namontovat téměř všude, včetně oddělené místnosti nebo venkovního vzduchu.

Důležitými vlastnostmi takových teplotních senzorů jsou:

• přítomnost baterie;
• chyba měření;
• rozsah přenosu signálu.

Bezdrátová / kabelová zařízení se mohou navzájem zcela nahrazovat, ale v jejich provozu jsou některé funkce.

Podle umístění a způsobu umístění

V místě připojení jsou taková zařízení rozdělena do následujících odrůd:

• faktury připojené k topnému okruhu;
• ponořitelné v kontaktu s chladivem;
• vnitřní se nachází v obytných nebo kancelářských prostorech;
• vnější, které jsou umístěny venku.

V některých jednotkách lze pro regulaci teploty použít současně několik typů senzorů.

Podle mechanismu čtení

Způsobem demonstrace informací mohou být zařízení:

• bimetalický;
• alkohol.

V prvním provedení se předpokládá použití dvou desek vyrobených z různých kovů, jakož i číselníkového indikátoru. Jak teplota stoupá, jeden z prvků se zdeformuje a vytváří tlak na šipku. Hodnoty takových zařízení mají dobrou přesnost, ale jejich inertnost je velká mínus.

Na topná zařízení, jako jsou kotle, jsou často instalovány bimetalické a alkoholové termostaty. Umožňují sledovat ohřev, jehož překročení může mít fatální následky.

Senzory, jejichž provoz je založen na požívání alkoholu, jsou téměř zcela zbaveny této nevýhody. V tomto případě se roztok obsahující alkohol expanduje do hermeticky uzavřené baňky, která se při zahřívání expanduje. Konstrukce je docela elementární, spolehlivá, ale není příliš vhodná pro pozorování.

Různé typy teplotních senzorů

K odečtu teploty se používají zařízení, která mají jiný princip činnosti. Mezi nejoblíbenější patří níže uvedená zařízení.

Termočlánky: přesné odstranění - obtížnost při interpretaci

Takové zařízení sestává ze dvou svařovaných vodičů, vyrobených z různých kovů. Teplotní rozdíl, který vzniká mezi horkým a studeným koncem, slouží jako zdroj elektrického proudu 40-60 μV (indikátor závisí na materiálu termočlánku).

Nejčastěji používané kombinace kovů a slitin pro výrobu termočlánků jsou: chrom-hliník, železo-costantan, železo-nikl, nikl-chrom a další

Termočlánek je považován za vysoce přesný teplotní senzor, je však poměrně obtížné z něj odečíst přesné hodnoty.K tomu potřebujete znát elektromotorickou sílu (EMF) pomocí teplotního rozdílu zařízení.

Aby byl výsledek správný, je důležité kompenzovat teplotu studeného spojení, například pomocí hardwarové metody, ve které je druhý termočlánek umístěn v prostředí s předem stanovenou teplotou.

Metoda softwarové kompenzace zahrnuje umístění jiného teplotního senzoru do isocamery spolu s křižovatkami za studena, což vám umožňuje regulovat teplotu s danou přesností.

Určité potíže jsou způsobeny procesem sběru dat z termočlánku kvůli jeho nelinearitě. Pro přesnost indikací zavedl GOST R 8.585-2001 polynomiální koeficienty, které umožňují převádět EMF na teplotu a provádět inverzní operace.

Dalším problémem je to, že hodnoty jsou odebírány v mikrovoltech, pro jejichž převod není možné použít široce dostupná digitální zařízení. K použití termočlánku ve strukturách je nutné poskytnout přesné vícebitové převodníky s minimální hladinou hluku.

Termistory: snadné a jednoduché

Je mnohem snazší měřit teplotu pomocí termistoru, které jsou založeny na principu závislosti odolnosti materiálů na okolní teplotě. Taková zařízení, například vyrobená z platiny, mají tak důležité výhody, jako je vysoká přesnost a linearita.

Hlavní problém takových teplotních senzorů lze považovat za extrémně nízký teplotní koeficient odporu, je však stále snazší jej přesně měřit, než zachytit malé hodnoty napětí termočlánku

Důležitou charakteristikou rezistoru je základní odpor při určité teplotě. Podle GOST 21342.7-76 je tento ukazatel měřen při 0 ° C. Doporučuje se řada hodnot odporu (Ohmy) a T_policajt - teplotní koeficient.

Indikátor T_policajt vypočteno podle vzorce:

T_policajt = (R_e - R_0c) / (T_e - T_0c) * 1 / R_0c,

Kde:

• R_e - odpor při aktuální teplotě;
• R_0c - odpor při 0 ° C;
• T_e - aktuální teplota;
• T_0c - 0 ° C

GOST také poskytuje teplotní koeficienty poskytované pro různá měřicí zařízení vyrobená z mědi, niklu, platiny a také označuje polynomiální koeficienty použité pro výpočet teploty na základě aktuálních indikátorů odporu.

Termistorová čidla jsou v elektronickém a strojírenském průmyslu rozšířena díky přesnosti odečtů, citlivosti a nenáročnému provozu

Odpor lze měřit připojením zařízení k obvodu zdroje proudu a změřením rozdílového napětí. Indikátory lze ovládat pomocí integrovaných obvodů, jejichž analogový výstup je stejný jako napájené napětí.

Tepelné senzory s podobnými zařízeními mohou být bezpečně připojeny k analogově-digitálnímu převodníku a digitalizovány pomocí osmi nebo desetibitového ADC.

Digitální senzor pro současné měření

Digitální teplotní senzory byly také široce používány, například model DS18B20, jehož provoz se provádí pomocí čipu se třemi výstupy. Díky tomuto zařízení je možné provádět odečty teploty současně z několika senzorů pracujících paralelně, přičemž chyba je pouze 0,5° C.

Oblíbeným modelem je kombinovaný snímač teploty a vlhkosti SHT1, který umožňuje měřit teplo s přesností + 2 °, a vlhkost s chybou +5. Samotný výrobce však tvrdí, že existují přesnější a ekonomičtější zařízení

Mezi další výhody tohoto zařízení patří také široký rozsah provozních teplot (-55 + 125 ° C). Hlavní nevýhodou je pomalá operace: pro nejpřesnější výpočty vyžaduje zařízení alespoň 750 ms.

Bezkontaktní Irometry (termokamery)

Činnost těchto přibližovacích senzorů je založena na fixaci tepelného záření z těl. Pro charakterizaci tohoto jevu se používá množství energie uvolněné za jednotku času z povrchu jednotky, což je na jednotku rozsahu vlnových délek.

Podobné kritérium odrážející intenzitu monochromatického záření se nazývá spektrální svítivost.

K dispozici jsou následující typy pyrometrů:

• záření;
• jas (optický);
• barva.

Záření pyrometry povolit měření do 20-25000 ° C, ale pro stanovení teploty je důležité vzít v úvahu koeficient neúplnosti záření, jehož skutečná hodnota závisí na fyzickém stavu těla, jeho chemickém složení a dalších faktorech.

Hlavním aktivním prvkem radiačního senzoru je dalekohled, uvnitř kterého je baterie sestávající ze sériového okruhu termočlánků. Pracovní konce těchto zařízení jsou umístěny na platinově potaženém laloku (+)

Jasové (optické) pyrometry Navrženo pro měření teplot 500 - 4000 ° C. Poskytují vysokou přesnost měření, mohou však zkreslit odečty v důsledku možné absorpce záření z těl prostředím, skrze které se provádí pozorování.

Barevné pyrometryjejichž působení je založeno na stanovení intenzity záření na dvou vlnových délkách - nejlépe v červené nebo modré části spektra, se používá pro měření v rozsahu 800 až 0 ° C.

Jejich hlavní výhodou je, že neúplnost záření nemá vliv na chyby měření. Indikátory jsou navíc nezávislé na vzdálenosti od objektu.

Převodníky teploty křemene (piezoelektrické)

K odečtu teploty do -80 + 250 ° C můžete použít křemenné převodníky (piezoelektrické prvky), jejichž princip je založen na frekvenční závislosti křemene na ohřevu. V tomto případě poloha řezu podél krystalických os ovlivňuje funkci převaděče.

Ve výzkumu se nejčastěji používají piezoelektrická (křemenná) zařízení, protože taková zařízení se vyznačují rozšířeným rozsahem měření, spolehlivostí, vysokou přesností

Piezoelektrické senzory se vyznačují jemnou citlivostí, vysokým rozlišením, jsou schopny spolehlivě pracovat po dlouhou dobu. Taková zařízení se široce používají při výrobě digitálních teploměrů a jsou považována za jedno z nejslibnějších zařízení pro budoucí technologie.

Hlukové (akustické) teplotní senzory

Fungování takových zařízení je zajištěno odstraněním rozdílu akustického potenciálu v závislosti na teplotě rezistoru.

Akustické metody umožňují provádět měření teploty ve stísněných prostorech a prostředích, kde přímé měření není možné. Podobná zařízení se používají v lékařství, podvodním výzkumu i v průmyslu

Metoda měření takovými senzory je poměrně jednoduchá: je nutné porovnat hluk produkovaný dvěma podobnými prvky, z nichž jeden má známou teplotu a druhý při stanovené teplotě.

Akustické snímače teploty jsou vhodné pro měření intervalu -270 - +1100°C. Složitost procesu navíc spočívá v příliš nízké hladině hluku: zvuky vysílané zesilovačem to někdy utopí.

NQR teplotní senzory

Podstatou činnosti jaderných kvadrupólových rezonančních teploměrů je působení pole, které tvoří mříž krystalu a moment jádra - indikátor způsobený odchylkou náboje od symetrie koule.

V důsledku tohoto jevu vzniká procesí jader: jeho frekvence závisí na gradientu mřížkového pole. Teplota také ovlivňuje velikost tohoto indikátoru: jeho vzestup způsobí pokles frekvence NQR.

Hlavním prvkem takových senzorů je ampule s látkou, která je umístěna v induktivním vinutí připojeném k obvodu generátoru.

Výhodou zařízení je neomezená doba měření, spolehlivost a stabilní provoz. Nevýhodou je nelinearita měření, která vyžaduje použití konverzní funkce.

Polovodičová zařízení

Kategorie zařízení, která pracuje na základě změn charakteristik pn křižovatky způsobených teplotou. Napětí na tranzistoru je vždy úměrné účinku teploty, což usnadňuje výpočet tohoto faktoru.

Výhodou takových zařízení je vysoká přesnost dat, nízká cena, linearita charakteristik v celém rozsahu měření. Instalace takových zařízení se obvykle provádí přímo na polovodičovém substrátu, což z nich činí vynikající mikroelektroniku.

Objemové snímače teploty

Taková zařízení jsou založena na dobře známém principu expanze a kontrakce látek pozorovaných během zahřívání nebo chlazení. Takové senzory jsou docela praktické. Mohou být použity ke stanovení teplot mezi -60 - + 400 ° С.

Pro možnost vizuální regulace teploty je většina snímačů teploty umístěných v místnostech vybavena displejem, na kterém jsou zobrazeny aktuální hodnoty.

Je důležité si uvědomit, že měření kapalin u takových zařízení je omezeno teplotou varu a mrazu a plynů jejich přechodem do kapalného stavu. Chyba měření způsobená vlivem prostředí u těchto zařízení je poměrně malá: pohybuje se mezi 1-5%.

Výběr teplotních senzorů

Při výběru takových zařízení, faktory, jako jsou:

• teplotní rozsah, ve kterém se provádí měření;
• potřeba a schopnost ponořit senzor do objektu nebo prostředí;
• podmínky měření: pro snímání indikátorů v agresivním prostředí je lepší upřednostnit bezkontaktní variantu nebo model umístěný v antikorozním pouzdru;
• životnost zařízení před kalibrací nebo výměnou - některé typy zařízení (například termistory) selhávají dostatečně rychle;
• technické údaje: rozlišení, napětí, rychlost posuvu signálu, chyba;
• velikost výstupního signálu.

V některých případech je také důležitý materiál pouzdra na zařízení a při použití v interiéru - velikost a provedení.

Pokyny pro instalaci pro kutily

Takové spotřebiče jsou široce využívány pro různé účely: jsou vybaveny radiátory, topnými kotli a dalšími domácími spotřebiči.

Před zahájením instalace si pečlivě přečtěte pokyny: vyznačují se nejen instalační prvky (například rozměry pro připojení k hubici), ale také provozní pravidla, jakož i teplotní limity, pro které je měřící zařízení vhodné.

Je také nutné vzít v úvahu velikost rukávu, která se může pohybovat mezi 120-160 mm.

Zvažte dva nejčastější případy montáže teplotního senzoru.

Připojení zařízení k radiátoru

Není nutné vybavovat všechna topná zařízení termostatem. Podle předpisů senzory namontované na bateriipokud jeho celková kapacita přesahuje 50% výroby tepla v podobných systémech. Pokud jsou v místnosti dva ohřívače, pak je termostat nainstalován pouze na jednom, který má vyšší indikátor výkonu.

Teplotní čidlo je povinnou součástí regulátorů teploty, což umožňuje snížit nebo zvýšit vytápění radiátorů, podlahového vytápění a dalších topných zařízení

Ventil zařízení je nainstalován na přívodním potrubí v místě připojení radiátoru k topné síti. Pokud není možné jej vložit do existujícího obvodu, je nutné demontovat napájecí kabel, což může způsobit určité potíže.

K provedení této manipulace je nutné použít nástroj pro řezání trubek, zatímco instalace tepelné hlavy se snadno provádí bez zvláštního vybavení. Jakmile je senzor namontován, stačí kombinovat značky vytvořené na pouzdru a zařízení, po kterém je hlava upevněna hladkým stiskem ruky.

Montáž snímače teploty vzduchu

Takové zařízení je instalováno v nejchladnějším obývacím pokoji bez průvanu (v hale, kuchyni nebo kotelně je jeho instalace nežádoucí, protože může způsobit poruchy systému).

Při výběru místa musíte zajistit, aby na zařízení nespadlo sluneční světlo, v blízkosti by neměly být topná zařízení (radiátory, radiátory, potrubí).

Pro konvenční topný systém stačí jeden termostat, zatímco u kolektorového okruhu je žádoucí použít několik senzorů, jejichž počet se shoduje s počtem místností. To vám umožní individuálně upravit teplotu v oddělených prostorech.

Připojení zařízení se provádí podle pokynů v technickém pasu pomocí terminálů nebo kabelů, které jsou součástí soupravy.

Vyžaduje se sledování teploty teplotní senzor v „teplé podlaze“ může být umístěn hluboko v betonovém potěru. V tomto případě může být pro ochranu použita vlnitá trubka mající jeden uzavřený konec a zkosený ohyb.

Tato funkce umožňuje odstranit poškozené zařízení a v případě potřeby jej nahradit novým.

Instalace zařízení je následující:

1. Ve stěně je uspořádáno vybrání pro upevnění přídavného zařízení.
2. Přední část je vyjmuta z teplotního senzoru a poté je zařízení instalováno na připraveném místě.
3. Dále je topný kabel připojen ke kontaktům, zatímco senzory jsou připojeny ke svorkám.

Posledním krokem je připojení napájecího kabelu a instalace předního panelu na jeho místo.

Schéma připojení termostatu pro topný kotel je podrobně popsána v části tento článek.

Pokud má zařízení, jehož funkčnost je nezbytná pro vnitřní připojení senzorů, komplexní konstrukci, je lepší kontaktovat odborníky.

Závěry a užitečné video na toto téma

Video níže uvádí, jak instalovat tepelné spotřebiče na kotel:

Liší se instalace snímačů na přívodním a zpětném potrubí:

Teplotní senzory jsou široce používány v různých průmyslových odvětvích i pro domácí účely. Široká škála takových zařízení, která jsou založena na různých provozních principech, vám umožňuje vybrat nejlepší možnost pro řešení konkrétního problému.

V domácnostech a bytech se tato zařízení nejčastěji používají k udržování příjemné teploty v areálu ak úpravě topných systémů - baterií, podlahového vytápění.

Máte něco k doplnění, nebo máte otázky ohledně výběru a instalace teplotního senzoru? Můžete zanechat komentáře k publikaci, účastnit se diskusí a podělit se o své zkušenosti s používáním takových zařízení. Kontaktní formulář je umístěn ve spodním bloku.