Temperatursensoren zum Heizen: Zweck, Typen, Installationsanweisungen

Beim Betrieb von Heizgeräten ist es erforderlich, den Heizgrad des Kühlmittels sowie die Luft im Raum zu steuern. Temperatursensoren zum Heizen helfen beim Entfernen und Übertragen von Informationen, von denen Informationen visuell gelesen oder sofort an die Steuerung gesendet werden können.

Wir bieten an zu verstehen, wie Temperatursensoren funktionieren, welche Arten von Steuergeräten existieren und welche Parameter bei der Auswahl eines Geräts berücksichtigt werden sollten. Darüber hinaus haben wir schrittweise Anleitungen erstellt, mit denen Sie den Temperatursensor unabhängig am Heizkörper installieren können.

Das Funktionsprinzip des Wärmesensors

Sie können das Heizsystem auf verschiedene Arten steuern, darunter:

• automatische Geräte zur rechtzeitigen Stromversorgung;
• Sicherheitsüberwachungseinheiten;
• Mischeinheiten.

Für den korrekten Betrieb all dieser Gruppen werden Temperatursensoren benötigt, die Signale über die Funktionsweise der Geräte liefern. Durch die Überwachung der Messwerte dieser Geräte können Sie Fehlfunktionen im System rechtzeitig erkennen und Korrekturmaßnahmen ergreifen.

Es gibt viele Arten von Instrumenten, mit denen die Temperatur gemessen werden kann. Sie können in Kühlmittel getaucht, drinnen oder draußen verwendet werden

Der Temperatursensor kann beispielsweise als separate Vorrichtung zur Steuerung der Raumtemperatur verwendet werden oder ein untrennbarer Bestandteil einer komplexen Vorrichtung, beispielsweise eines Heizkessels.

Die Basis solcher Geräte, die in der automatisierten Steuerung verwendet werden, ist das Prinzip der Umwandlung von Temperaturanzeigen in ein elektrisches Signal. Dadurch können die Messergebnisse schnell in Form eines digitalen Codes über das Netzwerk übertragen werden, der eine hohe Geschwindigkeit, Empfindlichkeit und Genauigkeit der Messung garantiert.

Gleichzeitig können verschiedene Geräte zur Messung der Heizstufe Konstruktionsmerkmale aufweisen, die sich auf eine Reihe von Parametern auswirken: Arbeiten in einer bestimmten Umgebung, Übertragungsmethode, Visualisierungsmethode und andere.

Arten von Temperaturmessgeräten

Thermische Geräte können nach einer Reihe wichtiger Kriterien klassifiziert werden, einschließlich der Methode zur Informationsübertragung, des Standorts und der Installationsbedingungen sowie des Lesealgorithmus.

Durch die Methode der Informationsübertragung

Entsprechend der Methode zur Informationsübertragung werden die Sensoren in zwei große Kategorien unterteilt:

• Drahtvorrichtungen;
• drahtlose Sensoren.

Zu Beginn waren alle diese Geräte mit Drähten ausgestattet, über die Temperatursensoren an die Steuereinheit angeschlossen wurden, um Informationen an diese zu übertragen. Obwohl diese Geräte jetzt durch drahtlose Gegenstücke ersetzt werden, werden sie immer noch häufig in einfachen Schaltkreisen verwendet.

Darüber hinaus sind kabelgebundene Sensoren genauer und zuverlässiger.

Um den koordinierten Betrieb des in der Verbundvorrichtung verwendeten verdrahteten Sensors sicherzustellen, ist es wünschenswert, ihn mit Geräten zu kombinieren, die vom selben Hersteller hergestellt werden

Heutzutage haben drahtlose Geräte, die am häufigsten Informationen über einen Sender und einen Empfänger von Funkwellen übertragen, an Verbreitung gewonnen. Solche Geräte können fast überall montiert werden, auch in einem separaten Raum oder im Freien.

Wichtige Eigenschaften solcher Temperatursensoren sind:

• das Vorhandensein einer Batterie;
• Messfehler;
• Signalübertragungsbereich.

Drahtlose / kabelgebundene Geräte können sich vollständig gegenseitig ersetzen, es gibt jedoch einige Merkmale in ihrem Betrieb.

Nach Ort und Art der Platzierung

Am Ort der Befestigung werden solche Geräte in die folgenden Sorten unterteilt:

• Rechnungen, die dem Heizkreis beigefügt sind;
• Tauchboot in Kontakt mit dem Kühlmittel;
• Innen in einem Wohn- oder Büroraum;
• extern, die sich außerhalb befinden.

In einigen Geräten können mehrere Arten von Sensoren gleichzeitig zur Temperaturregelung verwendet werden.

Nach dem Lesemechanismus

Durch die Methode zur Demonstration von Informationen können Geräte sein:

• Bimetall;
• Alkohol.

In der ersten Ausführungsform wird angenommen, dass zwei Platten aus verschiedenen Metallen sowie eine Messuhr verwendet werden. Mit steigender Temperatur verformt sich eines der Elemente und erzeugt Druck auf den Pfeil. Die Messwerte solcher Geräte sind von guter Genauigkeit, aber ihre Trägheit ist ein großes Minus.

Bimetall- und Alkoholthermostate werden häufig an Heizgeräten wie Kesseln installiert. Sie ermöglichen es Ihnen, die Heizung zu überwachen, was zu tödlichen Folgen führen kann.

Sensoren, deren Betrieb auf der Verwendung von Alkohol beruht, weisen diesen Nachteil fast vollständig auf. In diesem Fall wird eine alkoholhaltige Lösung in einen hermetisch verschlossenen Kolben expandiert, der sich beim Erhitzen ausdehnt. Das Design ist recht elementar, zuverlässig, aber für die Beobachtung nicht sehr praktisch.

Verschiedene Arten von Temperatursensoren

Zur Temperaturmessung werden Geräte mit einem anderen Funktionsprinzip verwendet. Zu den beliebtesten zählen die unten aufgeführten Geräte.

Thermoelemente: genaue Entfernung - Schwierigkeiten beim Dolmetschen

Eine solche Vorrichtung besteht aus zwei miteinander verschweißten Drähten aus verschiedenen Metallen. Der Temperaturunterschied zwischen dem heißen und dem kalten Ende dient als Stromquelle von 40-60 μV (der Indikator hängt vom Material des Thermoelements ab).

Die am häufigsten verwendeten Kombinationen von Metallen und Legierungen zur Herstellung von Thermoelementen sind: Chrom-Aluminium, Eisen-Costantan, Eisen-Nickel, Nickel-Chrom und andere

Ein Thermoelement wird als hochpräziser Temperatursensor angesehen, es ist jedoch ziemlich schwierig, genaue Messwerte daraus zu ziehen.Dazu müssen Sie die elektromotorische Kraft (EMF) anhand der Temperaturdifferenz des Geräts kennen.

Damit das Ergebnis korrekt ist, ist es wichtig, die Temperatur der Vergleichsstelle zu kompensieren, indem beispielsweise ein Hardware-Verfahren verwendet wird, bei dem ein zweites Thermoelement in ein Medium mit einer zuvor bekannten Temperatur gebracht wird.

Bei der Softwarekompensationsmethode wird ein weiterer Temperatursensor zusammen mit Vergleichsstellen in der Isokamera platziert, sodass Sie die Temperatur mit einer bestimmten Genauigkeit steuern können.

Bestimmte Schwierigkeiten werden durch den Prozess der Datenerfassung von einem Thermoelement aufgrund seiner Nichtlinearität verursacht. Für die Genauigkeit der Angaben wurden in GOST R 8.585-2001 Polynomkoeffizienten eingeführt, die es ermöglichen, die EMF in Temperatur umzuwandeln und inverse Operationen durchzuführen.

Ein weiteres Problem besteht darin, dass die Messwerte in Mikrovolt gemessen werden, für deren Umwandlung es unmöglich ist, weit verbreitete digitale Geräte zu verwenden. Um ein Thermoelement in Strukturen zu verwenden, müssen genaue Mehrbitwandler mit einem minimalen Rauschpegel bereitgestellt werden.

Thermistoren: einfach und unkompliziert

Es ist viel einfacher, die Temperatur mit Thermistoren zu messen, die auf dem Prinzip der Abhängigkeit des Widerstands von Materialien von der Umgebungstemperatur beruhen. Solche Vorrichtungen, beispielsweise aus Platin, haben so wichtige Vorteile wie hohe Genauigkeit und Linearität.

Das Hauptproblem solcher Temperatursensoren kann als extrem niedriger Temperaturwiderstandskoeffizient angesehen werden, es ist jedoch immer noch einfacher, ihn genau zu messen, als kleine Werte der Thermoelementspannung zu erfassen

Ein wichtiges Merkmal eines Widerstands ist der Basiswiderstand bei einer bestimmten Temperatur. Gemäß GOST 21342.7-76 wird dieser Indikator bei 0 ° C gemessen. Es wird empfohlen, eine Reihe von Widerstandswerten (Ohm) sowie T._cop - Temperaturkoeffizient.

T-Anzeige_cop berechnet nach der Formel:

T._cop = (R._e - R._0c) / (T._e - T._0c) * 1 / R._0c,

Wo:

• R._e - Widerstand bei aktueller Temperatur;
• R._0c - Widerstand bei 0 ° C;
• T._e - aktuelle Temperatur;
• T._0c - 0 ° C.

Das GOST liefert auch Temperaturkoeffizienten für verschiedene Messgeräte aus Kupfer, Nickel, Platin und gibt auch die Polynomkoeffizienten an, die zur Berechnung der Temperatur auf der Grundlage von Stromwiderstandsindikatoren verwendet werden.

Thermistorsensoren sind in der Elektronik- und Maschinenbauindustrie aufgrund der Genauigkeit der Messwerte, der Empfindlichkeit und des anspruchslosen Betriebs weit verbreitet

Der Widerstand kann gemessen werden, indem das Gerät an den Stromquellenkreis angeschlossen und die Differenzspannung gemessen wird. Die Anzeigen können über integrierte Schaltkreise gesteuert werden, deren Analogausgang der zugeführten Spannung entspricht.

Wärmesensoren mit ähnlichen Geräten können sicher an einen Analog-Digital-Wandler angeschlossen und mit einem 8- oder 10-Bit-ADC digitalisiert werden.

Digitaler Sensor für gleichzeitige Messungen

Weit verbreitet sind auch digitale Temperatursensoren, beispielsweise das Modell DS18B20, dessen Betrieb mit einem Chip mit drei Ausgängen erfolgt. Dank dieses Geräts ist es möglich, Temperaturmessungen von mehreren parallel arbeitenden Sensoren gleichzeitig durchzuführen, während der Fehler nur 0,5 beträgt° C..

Ein beliebtes Modell ist der kombinierte Temperatur- / Feuchtigkeitssensor SHT1, mit dem Sie Wärme mit einer Genauigkeit von + 2 ° und Feuchtigkeit mit einem Fehler von +5 messen können. Der Hersteller selbst behauptet jedoch, dass es genauere und wirtschaftlichere Geräte gibt

Unter den anderen Vorteilen dieser Vorrichtung kann auch ein breiter Bereich von Betriebstemperaturen (-55 + 125 ° C) festgestellt werden. Der Hauptnachteil ist der langsame Betrieb: Für die genauesten Berechnungen benötigt das Gerät mindestens 750 ms.

Kontaktlose Irometer (Wärmebildkameras)

Die Wirkung dieser Näherungssensoren basiert auf der Fixierung der Wärmestrahlung von den Körpern. Um dieses Phänomen zu charakterisieren, wird die pro Zeiteinheit von einer Oberflächeneinheit freigesetzte Energiemenge verwendet, die pro Einheit des Wellenlängenbereichs liegt.

Ein ähnliches Kriterium, das die Intensität der monochromatischen Strahlung widerspiegelt, wird als spektrale Leuchtkraft bezeichnet.

Folgende Arten von Pyrometern sind erhältlich:

• Strahlung;
• Luminanz (optisch);
• Farbe.

Strahlung Pyrometer Ermöglichen Sie Messungen innerhalb von 20-25000 ° C. Um die Temperatur zu bestimmen, ist es jedoch wichtig, den Unvollständigkeitskoeffizienten der Strahlung zu berücksichtigen, dessen tatsächlicher Wert von der physikalischen Verfassung des Körpers, seiner chemischen Zusammensetzung und anderen Faktoren abhängt.

Das wichtigste aktive Element des Strahlungssensors ist ein Teleskop, in dem sich eine Batterie befindet, die aus einer Reihenschaltung von Thermoelementen besteht. Die Arbeitsenden dieser Geräte befinden sich auf einem platinbeschichteten Lappen (+)

Helligkeitspyrometer (optische Pyrometer) Entwickelt, um Temperaturen von 500-4000 ° C zu messen. Sie bieten eine hohe Genauigkeit der Messungen, können jedoch die Messwerte aufgrund der möglichen Absorption von Strahlung von Körpern durch ein Zwischenmedium, durch das Beobachtungen gemacht werden, verzerren.

Farbpyrometerderen Aktionen auf der Bestimmung der Strahlungsintensität bei zwei Wellenlängen - vorzugsweise im roten oder blauen Bereich des Spektrums - beruhen, werden für Messungen im Bereich von 800 bis 0 ° C verwendet.

Ihr Hauptvorteil ist, dass die Unvollständigkeit der Strahlung die Messfehler nicht beeinflusst. Außerdem sind die Indikatoren unabhängig von der Entfernung zum Objekt.

Quarztemperaturwandler (piezoelektrisch)

Um Temperaturwerte innerhalb von -80 + 250 ° C zu messen, können Sie Quarzwandler (piezoelektrische Elemente) verwenden, deren Prinzip auf der Frequenzabhängigkeit von Quarz von der Erwärmung basiert. In diesem Fall beeinflusst die Position des Schnitts entlang der Kristallachsen die Funktion des Konverters.

Piezoelektrische (Quarz-) Geräte werden am häufigsten in der Forschung eingesetzt, da solche Geräte durch einen erweiterten Messbereich, Zuverlässigkeit und hohe Genauigkeit gekennzeichnet sind

Piezoelektrische Sensoren zeichnen sich durch feine Empfindlichkeit und hohe Auflösung aus und sind in der Lage, lange zuverlässig zu arbeiten. Solche Geräte werden häufig bei der Herstellung digitaler Thermometer eingesetzt und gelten als eines der vielversprechendsten Geräte für zukünftige Technologien.

Geräusch (akustische) Temperatursensoren

Die Funktion solcher Geräte wird durch Entfernen der akustischen Potentialdifferenz in Abhängigkeit von der Temperatur des Widerstands bereitgestellt.

Mit akustischen Methoden können Sie Temperaturmessungen auf engstem Raum und in Umgebungen durchführen, in denen keine direkte Messung möglich ist. Ähnliche Geräte werden in der Medizin, in der Unterwasserforschung sowie in der Industrie eingesetzt

Die Messmethode mit solchen Sensoren ist recht einfach: Es ist notwendig, das Rauschen zweier ähnlicher Elemente zu vergleichen, von denen eines eine bekannte Temperatur und das zweite eine bestimmte Temperatur aufweist.

Akustische Temperatursensoren eignen sich zur Messung des Intervalls -270 - +1100°Darüber hinaus liegt die Komplexität des Prozesses in dem zu niedrigen Rauschpegel: Die vom Verstärker abgegebenen Töne übertönen ihn manchmal.

NQR-Temperatursensoren

Die Essenz des Betriebs von Kernquadrupolresonanzthermometern ist die Wirkung des Feldgradienten, der das Gitter des Kristalls und das Moment des Kerns bildet - ein Indikator, der durch die Abweichung der Ladung von der Symmetrie der Kugel verursacht wird.

Infolge dieses Phänomens entsteht eine Prozession von Kernen: Ihre Frequenz hängt vom Gradienten des Gitterfeldes ab. Die Temperatur beeinflusst auch die Größe dieses Indikators: Sein Anstieg führt zu einem Abfall der NQR-Frequenz.

Das Hauptelement solcher Sensoren ist eine Ampulle mit einer Substanz, die in einer Induktivitätswicklung angeordnet ist, die mit dem Generatorstromkreis verbunden ist.

Der Vorteil der Geräte ist unbegrenzte Messdauer, Zuverlässigkeit und stabiler Betrieb. Der Nachteil ist die Nichtlinearität der Messungen, die die Verwendung der Umrechnungsfunktion erforderlich macht.

Halbleiterbauelemente

Eine Kategorie von Geräten, die auf der Grundlage von Änderungen der Eigenschaften des pn-Übergangs arbeitet, die durch die Temperatur verursacht werden. Die Spannung am Transistor ist immer proportional zum Temperatureffekt, was die Berechnung dieses Faktors erleichtert.

Die Vorteile solcher Geräte sind hohe Datengenauigkeit, geringe Kosten und Linearität der Eigenschaften über den gesamten Messbereich. Die Installation solcher Bauelemente erfolgt bequem direkt auf einem Halbleitersubstrat, wodurch sie sich hervorragend für die Mikroelektronik eignen.

Volumetrische Temperatursensoren

Solche Vorrichtungen basieren auf dem bekannten Prinzip der Expansion und Kontraktion von Substanzen, die beim Erhitzen oder Abkühlen beobachtet werden. Solche Sensoren sind sehr praktisch. Sie können verwendet werden, um Temperaturen zwischen -60 - + 400 ° C zu bestimmen.

Für die Möglichkeit der visuellen Temperaturregelung sind die meisten Temperatursensoren in den Räumen mit Anzeigen ausgestattet, auf denen die aktuellen Werte angezeigt werden.

Es ist wichtig zu bedenken, dass Messungen von Flüssigkeiten mit solchen Geräten durch die Siede- und Gefriertemperaturen und von Gasen durch ihren Übergang in einen flüssigen Zustand begrenzt sind. Der Messfehler, der durch den Einfluss der Umgebung für diese Geräte verursacht wird, ist recht gering: Er variiert zwischen 1 und 5%.

Auswahl der Temperatursensoren

Bei der Auswahl solcher Geräte können Faktoren wie:

• Temperaturbereich, in dem Messungen durchgeführt werden;
• die Notwendigkeit und Fähigkeit, den Sensor in ein Objekt oder eine Umgebung einzutauchen;
• Messbedingungen: Für die Aufnahme von Indikatoren in einer aggressiven Umgebung ist es besser, eine berührungslose Option oder ein Modell in einem Korrosionsschutzgehäuse zu bevorzugen.
• die Lebensdauer des Geräts vor der Kalibrierung oder dem Austausch - einige Gerätetypen (z. B. Thermistoren) fallen schnell genug aus;
• technische Daten: Auflösung, Spannung, Signalvorschubrate, Fehler;
• Ausgangssignalgröße.

In einigen Fällen ist auch das Material des Gerätegehäuses wichtig, und bei Verwendung in Innenräumen die Größe und das Design.

DIY Installationsrichtlinien

Solche Geräte werden häufig für verschiedene Zwecke eingesetzt: Sie sind mit Heizkörpern, Heizkesseln und anderen Haushaltsgeräten ausgestattet.

Bevor Sie mit der Installation beginnen, sollten Sie die Anweisungen sorgfältig lesen: Sie geben nicht nur die Installationsmerkmale (z. B. Abmessungen für den Anschluss an die Düse) an, sondern auch die Betriebsregeln sowie die Temperaturgrenzen, für die das Messgerät geeignet ist.

Es ist auch notwendig, die Größe der Hülse zu berücksichtigen, die zwischen 120 und 160 mm variieren kann.

Betrachten Sie die beiden häufigsten Fälle der Montage eines Temperatursensors.

Anschließen des Geräts an den Kühler

Es ist nicht erforderlich, alle Heizgeräte mit einem Thermostat auszustatten. Gemäß den Vorschriften, Sensoren an der Batterie montiertwenn seine Gesamtkapazität 50% der Wärmeerzeugung durch ähnliche Systeme überschreitet. Befinden sich zwei Heizungen im Raum, wird der Thermostat nur an einer mit höherer Leistungsanzeige installiert.

Der Temperatursensor ist ein obligatorischer Bestandteil von Temperaturreglern, mit denen die Heizung von Heizkörpern, Fußbodenheizungen und anderen Heizgeräten verringert oder erhöht werden kann

Das Ventil des Geräts wird an der Versorgungsleitung an der Stelle installiert, an der der Heizkörper an das Heizungsnetz angeschlossen ist. Wenn es nicht möglich ist, es in einen vorhandenen Stromkreis einzufügen, muss das Versorgungskabel zerlegt werden, was einige Schwierigkeiten verursachen kann.

Um diese Manipulation durchzuführen, muss ein Werkzeug zum Schneiden von Rohren verwendet werden, während die Installation eines Thermokopfs ohne spezielle Ausrüstung problemlos durchgeführt werden kann. Sobald der Sensor montiert ist, reicht es aus, die auf dem Gehäuse und dem Gerät angebrachten Markierungen zu kombinieren, wonach der Kopf durch sanftes Drücken der Hand fixiert wird.

Montage eines Lufttemperatursensors

Ein solches Gerät wird im kältesten Wohnzimmer ohne Zugluft installiert (im Flur, in der Küche oder im Heizungsraum ist seine Installation unerwünscht, da es zu Störungen im System kommen kann).

Bei der Auswahl eines Ortes müssen Sie darauf achten, dass kein Sonnenlicht auf das Gerät fällt. In der Nähe sollten sich keine Heizgeräte (Heizungen, Heizkörper, Rohre) befinden.

Für ein herkömmliches Heizsystem ist ein Thermostat ausreichend, während bei einem Kollektorkreis die Verwendung mehrerer Sensoren wünschenswert ist, deren Anzahl mit der Anzahl der Räume übereinstimmt. Auf diese Weise können Sie die Temperatur in separaten Räumen individuell steuern.

Das Anschließen des Geräts erfolgt gemäß den Anweisungen im technischen Pass unter Verwendung der im Kit enthaltenen Klemmen oder Kabel.

Temperaturüberwachung erforderlich Wärmesensor im „warmen Boden“ kann sich tief im Betonestrich befinden. In diesem Fall kann ein Wellrohr mit einem geschlossenen Ende und einer abfallenden Biegung zum Schutz verwendet werden.

Mit der letzteren Funktion können Sie ein defektes Gerät entfernen und bei Bedarf durch ein neues ersetzen.

Die Installation des Geräts erfolgt wie folgt:

1. In der Wand ist eine Aussparung zur Montage des Aufsatzes angeordnet.
2. Der vordere Teil wird vom Temperatursensor entfernt, wonach das Gerät an der vorbereiteten Stelle installiert wird.
3. Als nächstes wird das Heizkabel an die Kontakte angeschlossen, während die Sensoren an die Klemmen angeschlossen werden.

Der letzte Schritt besteht darin, das Netzkabel anzuschließen und die Frontplatte an ihrer Stelle zu installieren.

Das Thermostat-Anschlussschema für den Heizkessel ist in ausführlich beschrieben dieser Artikel.

Wenn das Gerät, für dessen Funktionalität der interne Anschluss der Sensoren erforderlich ist, ein komplexes Design aufweist, ist es besser, sich an Spezialisten zu wenden.

Schlussfolgerungen und nützliches Video zum Thema

Das folgende Video zeigt, wie Wärmegeräte an einem Kessel installiert werden:

Unterscheidet sich die Installation von Sensoren an den Vor- und Rücklaufleitungen:

Temperatursensoren sind sowohl in verschiedenen Branchen als auch für Haushaltszwecke weit verbreitet. Mit einer Vielzahl solcher Geräte, die auf unterschiedlichen Funktionsprinzipien basieren, können Sie die beste Option zur Lösung eines bestimmten Problems auswählen.

In Haushalten und Wohnungen werden solche Geräte am häufigsten verwendet, um eine angenehme Temperatur in den Räumlichkeiten aufrechtzuerhalten und Heizsysteme anzupassen - Batterien, Fußbodenheizung.

Haben Sie etwas zu ergänzen oder Fragen zur Auswahl und Installation eines Temperatursensors? Sie können Kommentare zur Veröffentlichung hinterlassen, an Diskussionen teilnehmen und Ihre eigenen Erfahrungen mit solchen Geräten teilen. Das Kontaktformular befindet sich im unteren Block.