Sensores de temperatura para calefacción: propósito, tipos, instrucciones de instalación
Al operar dispositivos de calefacción, es necesario controlar el grado de calentamiento del refrigerante, así como el aire en la habitación. Los sensores de temperatura para calefacción ayudan a eliminar y transmitir información, información que puede leerse visualmente o enviarse inmediatamente al controlador.
Ofrecemos comprender cómo funcionan los sensores de temperatura, qué tipos de dispositivos de control existen y qué parámetros deben tenerse en cuenta al elegir un dispositivo. Además, hemos preparado instrucciones paso a paso que lo ayudarán a instalar independientemente el sensor de temperatura en el radiador de calefacción.
El contenido del artículo:
El principio de funcionamiento del sensor térmico.
Puede controlar el sistema de calefacción mediante una variedad de métodos, que incluyen:
- dispositivos automáticos para el suministro de energía a tiempo;
- unidades de vigilancia de seguridad;
- Unidades de mezcla.
Para el correcto funcionamiento de todos estos grupos, se necesitan sensores de temperatura que den señales sobre el funcionamiento de los dispositivos. El monitoreo de las lecturas de estos dispositivos le permite identificar fallas en el sistema a tiempo y tomar medidas correctivas.
El sensor de temperatura se puede usar como un dispositivo separado, por ejemplo, para controlar la temperatura ambiente, o ser una parte inextricable de un dispositivo complejo, por ejemplo, una caldera de calefacción.
La base de tales dispositivos utilizados en el control automatizado es el principio de convertir los indicadores de temperatura en una señal eléctrica. Debido a esto, los resultados de la medición pueden transmitirse rápidamente a través de la red en forma de código digital, lo que garantiza una alta velocidad, sensibilidad y precisión de la medición.
Al mismo tiempo, varios dispositivos para medir la etapa de calentamiento pueden tener características de diseño que afectan a una serie de parámetros: trabajar en un determinado entorno, método de transmisión, método de visualización y otros.
Tipos de dispositivos de medición de temperatura.
Los dispositivos térmicos se pueden clasificar según una serie de criterios importantes, incluido el método de transmisión de información, la ubicación y las condiciones de instalación, así como el algoritmo de lectura.
Por el método de transferencia de información
Según el método utilizado para transmitir información, los sensores se dividen en dos grandes categorías:
- dispositivos de alambre;
- sensores inalámbricos
Inicialmente, todos estos dispositivos estaban equipados con cables a través de los cuales se conectaban sensores de temperatura a la unidad de control, transmitiéndole información. Aunque estos dispositivos ahora son reemplazados por sus contrapartes inalámbricas, todavía se usan a menudo en circuitos simples.
Además, los sensores con cable son más precisos y confiables.
Hoy en día, los dispositivos inalámbricos, que con mayor frecuencia transmiten información utilizando un transmisor y un receptor de ondas de radio, han ganado distribución. Dichos dispositivos se pueden montar en casi todas partes, incluida una habitación separada o al aire libre.
Las características importantes de tales sensores de temperatura son:
- la presencia de una batería;
- error de medida;
- rango de transmisión de señal.
Los dispositivos inalámbricos / cableados pueden reemplazarse completamente entre sí, sin embargo, hay algunas características en su funcionamiento.
Por ubicación y método de colocación
En el lugar de fijación, dichos dispositivos se dividen en las siguientes variedades:
- facturas adjuntas al circuito de calefacción;
- sumergible en contacto con el refrigerante;
- interior ubicado en un espacio residencial u oficina;
- externos, que se encuentran afuera.
En algunas unidades, se pueden usar varios tipos de sensores simultáneamente para el control de temperatura.
De acuerdo con el mecanismo de lectura
Por el método de demostración de información, los dispositivos pueden ser:
- bimetálico
- alcohol
En la primera realización, se supone que utiliza dos placas hechas de metales diferentes, así como un indicador de cuadrante. A medida que aumenta la temperatura, uno de los elementos se deforma, creando presión sobre la flecha. Las lecturas de tales dispositivos son de buena precisión, pero su inercia es un gran inconveniente.
Los sensores cuya operación se basa en el uso de alcohol están casi completamente desprovistos de este inconveniente. En este caso, una solución que contiene alcohol se expande en un matraz sellado herméticamente, que se expande cuando se calienta. El diseño es bastante elemental, confiable, pero no muy conveniente para la observación.
Diferentes tipos de sensores de temperatura.
Para tomar lecturas de temperatura, se utilizan dispositivos que tienen un principio de funcionamiento diferente. Entre los más populares están los dispositivos enumerados a continuación.
Termopares: extracción precisa - dificultad para interpretar
Tal dispositivo consiste en dos alambres soldados entre sí, hechos de varios metales. La diferencia de temperatura que surge entre los extremos frío y caliente sirve como fuente de corriente eléctrica de 40-60 μV (el indicador depende del material del termopar).
Un termopar se considera un sensor de temperatura de alta precisión, sin embargo, es bastante difícil tomar lecturas precisas de él.Para hacer esto, debe conocer la fuerza electromotriz (EMF) utilizando la diferencia de temperatura del dispositivo.
Para que el resultado sea correcto, es importante compensar la temperatura de la unión fría, utilizando, por ejemplo, un método de hardware en el que se coloca un segundo termopar en un medio de una temperatura previamente conocida.
El método de compensación del software consiste en colocar otro sensor de temperatura en la cámara iso junto con uniones frías, lo que le permite controlar la temperatura con una precisión determinada.
Ciertas dificultades son causadas por el proceso de tomar datos de un termopar debido a su no linealidad. Para la precisión de las indicaciones, GOST R 8.585-2001 introdujo coeficientes polinómicos, que permiten traducir el EMF a la temperatura, así como realizar operaciones inversas.
Otro problema es que las lecturas se toman en microvoltios, para cuya conversión es imposible usar dispositivos digitales ampliamente disponibles. Para usar un termopar en estructuras, es necesario proporcionar transductores precisos de múltiples bits que tengan un nivel de ruido mínimo.
Termistores: fácil y simple
Es mucho más fácil medir la temperatura utilizando termistores, que se basan en el principio de dependencia de la resistencia de los materiales a la temperatura ambiente. Tales dispositivos, por ejemplo, hechos de platino, tienen ventajas tan importantes como alta precisión y linealidad.
Una característica importante de una resistencia es la resistencia base a una temperatura determinada. De acuerdo con GOST 21342.7-76, este indicador se mide a 0 ° C. Se recomienda una serie de valores de resistencia (ohmios), así como Tpolicía - coeficiente de temperatura.
Indicador Tpolicía calculado por la fórmula:
Tpolicía = (Re - R0c) / (Te - T0c) * 1 / R0c,
Donde:
- Re - resistencia a la temperatura actual;
- R0c - resistencia a 0 ° C;
- Te - temperatura actual;
- T0c - 0 ° C.
El GOST también proporciona coeficientes de temperatura provistos para varios dispositivos de medición hechos de cobre, níquel, platino, y también indica los coeficientes polinómicos utilizados para calcular la temperatura en función de los indicadores de resistencia actuales.
La resistencia se puede medir conectando el dispositivo al circuito de fuente de corriente y midiendo el voltaje diferencial. Los indicadores se pueden controlar mediante circuitos integrados, cuya salida analógica es igual a la tensión suministrada.
Los sensores térmicos con dispositivos similares se pueden conectar de forma segura a un convertidor analógico a digital, digitalizándolo con un ADC de ocho o diez bits.
Sensor digital para mediciones simultáneas.
Los sensores digitales de temperatura también se han utilizado ampliamente, por ejemplo, el modelo DS18B20, cuya operación se lleva a cabo utilizando un chip con tres salidas. Gracias a este dispositivo, es posible tomar lecturas de temperatura simultáneamente de varios sensores que funcionan en paralelo, mientras que el error es solo 0.5° C.
Entre las otras ventajas de este dispositivo también se puede observar una amplia gama de temperaturas de funcionamiento (-55 + 125 ° C). El principal inconveniente es la operación lenta: para los cálculos más precisos, el dispositivo requiere al menos 750 ms.
Irómetros sin contacto (cámaras termográficas)
La acción de estos sensores de proximidad se basa en la fijación de la radiación térmica de los cuerpos. Para caracterizar este fenómeno, se utiliza la cantidad de energía liberada por unidad de tiempo desde una unidad de superficie, que es por unidad del rango de longitud de onda.
Un criterio similar que refleja la intensidad de la radiación monocromática se llama luminosidad espectral.
Los siguientes tipos de pirómetros están disponibles:
- radiación
- luminancia (óptica);
- color
La radiación pirómetros permitir mediciones dentro de 20-25000 ° C, sin embargo, para determinar la temperatura, es importante tener en cuenta el coeficiente de incompletitud de la radiación, cuyo valor real depende de la condición física del cuerpo, su composición química y otros factores.
Pirómetros de brillo (óptico) Diseñado para medir temperaturas de 500-4000 ° C. Proporcionan una alta precisión de las mediciones, sin embargo, pueden distorsionar las lecturas debido a la posible absorción de radiación de los cuerpos por un medio intermedio a través del cual se realizan las observaciones.
Pirómetros de colorcuyas acciones se basan en la determinación de la intensidad de radiación en dos longitudes de onda, preferiblemente en la sección roja o azul del espectro, se utilizan para mediciones en el rango de 800 a 0 ° C.
Su principal ventaja es que la incompletitud de la radiación no afecta los errores de medición. Además, los indicadores son independientes de la distancia al objeto.
Transductores de temperatura de cuarzo (piezoeléctricos)
Para tomar lecturas de temperatura dentro de -80 + 250 ° C, puede usar transductores de cuarzo (elementos piezoeléctricos), cuyo principio se basa en la dependencia de la frecuencia del cuarzo con el calentamiento. En este caso, la posición del corte a lo largo de los ejes cristalinos afecta la función del convertidor.
Los sensores piezoeléctricos se distinguen por su fina sensibilidad, alta resolución, pueden funcionar de manera confiable durante mucho tiempo. Dichos dispositivos se utilizan ampliamente en la fabricación de termómetros digitales y se consideran uno de los dispositivos más prometedores para las tecnologías futuras.
Sensores de temperatura de ruido (acústicos)
El funcionamiento de tales dispositivos se proporciona eliminando la diferencia de potencial acústico dependiendo de la temperatura de la resistencia.
El método de medición mediante estos sensores es bastante simple: es necesario comparar el ruido producido por dos elementos similares, uno de los cuales está a una temperatura conocida y el segundo a una temperatura determinada.
Los sensores de temperatura acústicos son adecuados para medir el intervalo -270 - +1100°C. Además, la complejidad del proceso radica en el nivel de ruido demasiado bajo: los sonidos emitidos por el amplificador a veces lo ahogan.
Sensores de temperatura NQR
La esencia del funcionamiento de los termómetros de resonancia de cuadrupolo nuclear es la acción del gradiente de campo, que forma la red del cristal y el momento del núcleo, un indicador causado por la desviación de la carga de la simetría de la esfera.
Como resultado de este fenómeno, surge una procesión de núcleos: su frecuencia depende del gradiente del campo reticular. La temperatura también afecta la magnitud de este indicador: su aumento provoca una caída en la frecuencia NQR.
El elemento principal de tales sensores es una ampolla con una sustancia que se coloca en un devanado de inductancia conectado al circuito del generador.
La ventaja de los dispositivos es la duración ilimitada de la medición, la fiabilidad y el funcionamiento estable. La desventaja es la no linealidad de las mediciones, lo que hace necesario utilizar la función de conversión.
Dispositivos semiconductores
Una categoría de dispositivos que funciona en función de los cambios en las características de la unión pn causados por la temperatura. El voltaje en el transistor siempre es proporcional al efecto de la temperatura, lo que facilita el cálculo de este factor.
Las ventajas de tales dispositivos son la alta precisión de los datos, el bajo costo y la linealidad de las características en todo el rango de medición. La instalación de dichos dispositivos se realiza convenientemente directamente en un sustrato semiconductor, lo que los hace excelentes para la microelectrónica.
Sensores de temperatura volumétrica
Dichos dispositivos se basan en el conocido principio de expansión y contracción de sustancias observado durante el calentamiento o enfriamiento. Tales sensores son bastante prácticos. Se pueden usar para determinar temperaturas entre -60 - + 400 ° С.
Es importante recordar que las mediciones de líquidos con tales dispositivos están limitadas por las temperaturas de ebullición y congelación, y de gases por su transición a un estado líquido. El error de medición causado por la influencia del medio ambiente para estos dispositivos es bastante pequeño: varía entre 1-5%.
Selección de sensores de temperatura.
Al elegir tales dispositivos, factores como:
- rango de temperatura en el que se toman las medidas;
- la necesidad y la capacidad de sumergir el sensor en un objeto o entorno;
- condiciones de medición: para tomar indicadores en un entorno agresivo, es mejor preferir una opción sin contacto o un modelo colocado en un estuche anticorrosión;
- La vida útil del dispositivo antes de la calibración o el reemplazo: algunos tipos de dispositivos (por ejemplo, termistores) fallan lo suficientemente rápido;
- datos técnicos: resolución, voltaje, velocidad de alimentación de señal, error;
- magnitud de la señal de salida
En algunos casos, el material de la carcasa del dispositivo también es importante, y cuando se usa en interiores, el tamaño y el diseño.
Pautas de instalación de bricolaje
Dichos electrodomésticos se utilizan ampliamente para diversos fines: están equipados con radiadores, calderas de calefacción y otros electrodomésticos.
Antes de comenzar la instalación, debe leer atentamente las instrucciones: indica no solo las características de instalación (por ejemplo, las dimensiones para la conexión a la boquilla), sino también las reglas de funcionamiento, así como los límites de temperatura para los cuales el dispositivo de medición es adecuado.
También es necesario tener en cuenta el tamaño de la manga, que puede variar entre 120-160 mm.
Considere los dos casos más comunes de montaje de un sensor de temperatura.
Conectar el dispositivo al radiador
No es necesario equipar todos los aparatos de calefacción con un termostato. De acuerdo con la normativa, sensores montados en la bateríasi su capacidad total excede el 50% de la producción de calor por sistemas similares. Si hay dos calentadores en la habitación, entonces el termostato se instala solo en uno que tenga un indicador de potencia más alto.
La válvula del dispositivo se instala en la tubería de suministro en el lugar de conexión del radiador a la red de calefacción. Si es imposible insertarlo en un circuito existente, es necesario desmontar el cable de alimentación, lo que puede causar algunas dificultades.
Para llevar a cabo esta manipulación, es necesario utilizar una herramienta para cortar tuberías, mientras que la instalación de un cabezal térmico se realiza fácilmente sin un equipo especial. Tan pronto como se monta el sensor, es suficiente combinar las marcas hechas en la carcasa y el dispositivo, después de lo cual se fija la cabeza presionando suavemente la mano.
Montaje de un sensor de temperatura del aire
Dicho dispositivo se instala en la sala de estar más fría sin corrientes de aire (en el pasillo, la cocina o la sala de calderas, su instalación no es deseable, ya que puede causar alteraciones en el sistema).
Al elegir un lugar, debe asegurarse de que la luz solar no caiga sobre el dispositivo, no debe haber dispositivos de calefacción (calentadores, radiadores, tuberías) cerca.
La conexión del dispositivo se realiza de acuerdo con las instrucciones que figuran en el pasaporte técnico, utilizando los terminales o el cable que se incluyen en el kit.
Se requiere monitoreo de temperatura sensor térmico en el "piso cálido" puede ubicarse en lo profundo de la regla de hormigón. En este caso, se puede usar una tubería corrugada que tenga un extremo cerrado y una curva inclinada para protección.
La última característica le permite eliminar un dispositivo roto y reemplazarlo por uno nuevo si es necesario.
La instalación del dispositivo es la siguiente:
- Un hueco está dispuesto en la pared para montar el accesorio.
- La parte frontal se retira del sensor de temperatura, después de lo cual el dispositivo se instala en el sitio preparado.
- A continuación, el cable calefactor se conecta a los contactos, mientras que los sensores se conectan a los terminales.
El último paso es conectar el cable de alimentación e instalar el panel frontal en su lugar.
El diagrama de conexión del termostato para la caldera de calefacción se describe en detalle en este articulo.
Si el dispositivo, para cuya funcionalidad es necesaria la conexión interna de los sensores, tiene un diseño complejo, es mejor contactar a especialistas.
Conclusiones y video útil sobre el tema.
El siguiente video detalla cómo instalar aparatos térmicos en una caldera:
¿La instalación de los sensores en las tuberías de suministro y retorno difiere?
Los sensores de temperatura son ampliamente utilizados tanto en diversas industrias como para fines domésticos. Una amplia gama de estos dispositivos, que se basan en diferentes principios operativos, le permite elegir la mejor opción para resolver un problema en particular.
En hogares y apartamentos, estos dispositivos se utilizan con mayor frecuencia para mantener una temperatura confortable en las instalaciones, así como para ajustar los sistemas de calefacción: baterías, calefacción por suelo radiante.
¿Tiene algo que complementar o tiene preguntas sobre cómo elegir e instalar un sensor de temperatura? Puede dejar comentarios en la publicación, participar en debates y compartir su propia experiencia con dichos dispositivos. El formulario de contacto se encuentra en el bloque inferior.
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No gasté mucho en sensores, con mi sistema de calefacción necesitan unos pocos. Tengo una caldera de combustible sólido y un tampón de agua caliente.
Compré con un dial, bimetálico, en mi opinión, la compañía alemana de IVA, hay una escala de hasta 120C, y se puede ver claramente desde cualquier lugar. En la caldera en sí, también vale la pena por parte del fabricante, lo acabo de agregar a la alimentación, a la devolución y, en varios lugares, a la entrada / salida del búfer.
Estoy bastante contento con su precisión y visibilidad, el dial es grande. Y sobre la inercia: creo que 1-2 minutos es normal a tiempo.