חיישני טמפרטורה לחימום: מטרה, סוגים, הוראות התקנה

בעת הפעלת מכשירי חימום, נדרש לשלוט על דרגת החימום של נוזל הקירור, כמו גם על האוויר בחדר. חיישני טמפרטורה לחימום עוזרים בהסרת והעברת מידע, מידע שניתן לקרוא באופן חזותי או לשלוח אותו מייד לבקר.

אנו מציעים להבין כיצד חיישני הטמפרטורה עובדים, אילו סוגים של מכשירי בקרה קיימים ואילו פרמטרים יש לקחת בחשבון בעת ​​בחירת התקן. בנוסף הכנו הוראות שלב אחר שלב שיעזרו לכם להתקין באופן עצמאי את חיישן הטמפרטורה ברדיאטור החימום.

עקרון הפעולה של החיישן התרמי

אתה יכול לשלוט על מערכת החימום במגוון שיטות, כולל:

• מכשירים אוטומטיים לאספקת חשמל בזמן;
• יחידות ניטור בטיחות;
• יחידות ערבוב.

להפעלה נכונה של כל הקבוצות הללו, יש צורך בחיישני טמפרטורה המספקים אותות על תפקוד המכשירים. מעקב אחר קריאות המכשירים הללו מאפשר לך לזהות תקלות במערכת בזמן ולנקוט באמצעים מתקנים.

ישנם סוגים רבים של מכשירים המשמשים לצריכת טמפרטורה. ניתן לטבול אותם בנוזלי קירור, משתמשים בהם בתוך הבית או ממוקמים בחוץ

ניתן להשתמש בחיישן הטמפרטורה כמכשיר נפרד, למשל, לשליטה על טמפרטורת החדר, או להיות חלק בלתי נפרד ממכשיר מורכב, למשל, דוד חימום.

הבסיס למכשירים כאלה המשמשים בבקרה אוטומטית הוא העיקרון של המרת מחוון טמפרטורה לאות חשמלי. בשל כך, ניתן להעביר במהירות את תוצאות המדידה דרך הרשת בצורה של קוד דיגיטלי, המבטיח מהירות גבוהה, רגישות ודיוק של המדידה.

במקביל, מכשירים שונים למדידת שלב החימום יכולים להיות בעלי תכונות עיצוב המשפיעות על מספר פרמטרים: עבודה בסביבה מסוימת, שיטת העברה, שיטת הדמיה ואחרים.

סוגי מכשירי מדידת טמפרטורה

ניתן לסווג התקנים תרמיים על פי מספר קריטריונים חשובים, כולל שיטת העברת מידע, תנאי המיקום והתקנה, וכן אלגוריתם הקריאה.

בשיטת העברת המידע

על פי השיטה המשמשת להעברת מידע, החיישנים מחולקים לשתי קטגוריות גדולות:

• התקני חוט;
• חיישנים אלחוטיים.

בתחילה, כל המכשירים מסוג זה היו מצוידים בחוטים שדרכם חוברו חיישני טמפרטורה ליחידת הבקרה, והעבירו לה מידע. למרות שמכשירים אלה מוחלפים כעת על ידי אנלוגים אלחוטיים, הם עדיין משמשים לעתים קרובות במעגלים פשוטים.

בנוסף, חיישנים קווי הם מדויקים ואמינים יותר.

כדי להבטיח את פעולתו המתואמת של החיישן הקווי המשמש במכשיר המורכב, רצוי לשלב אותו עם ציוד המיוצר על ידי אותו יצרן.

בימינו, מכשירים אלחוטיים, המשדרים לרוב מידע באמצעות משדר ומקלט גלי רדיו, זכו להפצה. ניתן להתקין מכשירים כאלה כמעט בכל מקום, כולל חדר נפרד או אוויר פתוח.

מאפיינים חשובים של חיישני טמפרטורה כאלה הם:

• נוכחות של סוללה;
• שגיאת מדידה;
• טווח העברת אותות.

מכשירים אלחוטיים / חוטים יכולים להחליף זה את זה לחלוטין, עם זאת, ישנם כמה תכונות בפעולה שלהם.

לפי מיקום ושיטת המיקום

במקום המצורף מחלקים מכשירים כאלה לסוגים הבאים:

• חשבוניות המצורפות למעגל החימום;
• טבולה במגע עם נוזל הקירור;
• מקורה הממוקם בחלל מגורים או משרדים;
• חיצוניים, שנמצאים בחוץ.

בכמה יחידות ניתן להשתמש במקביל במספר סוגים של חיישנים לבקרת טמפרטורה.

על פי מנגנון הקריאה

בשיטת הדגמת מידע, מכשירים יכולים להיות:

• bimetallic;
• אלכוהול.

בהתגלמות הראשונה, ההנחה היא שמשתמשים בשתי פלטות עשויות מתכות שונות, כמו גם במחוון חיוג. עם עליית הטמפרטורה, אחד האלמנטים מתעוות ויוצר לחץ על החץ. הקריאה של מכשירים כאלה היא בעלת דיוק טוב, אך חוסר האינטרסים שלהם הוא מינוס גדול.

תרמוסטטים Bimetallic ואלכוהול מותקנים לרוב על ציוד חימום, כגון דוודים. הם מאפשרים לך לעקוב אחר החימום, חריגה שעלולה להוביל לתוצאות קטלניות.

חיישנים שפעולתם מבוססת על שימוש באלכוהול נטולי כמעט כל החיסרון הזה. במקרה זה, הרחבה המכילה אלכוהול מורחבת לבקבוק אטום הרמטי, שמתרחב כשהוא מחומם. העיצוב די אלמנטרי, אמין, אך לא נוח במיוחד לתצפית.

סוגים שונים של חיישני טמפרטורה

כדי לבצע קריאות טמפרטורה משתמשים במכשירים בעלי עיקרון פעולה שונה. בין הפופולריים ביותר הם המכשירים המפורטים להלן.

צמד תרמי: הסרה מדויקת - קושי בפירוש

מכשיר כזה מורכב משני חוטים מרותכים זה לזה, עשויים מתכות שונות. הפרש הטמפרטורות שמתעורר בין הקצוות החמים והקוררים משמש כמקור לזרם חשמלי של 40-60 מיקרו-וולט (האינדיקטור תלוי בחומר של הצמד התרמי).

השילובים הנפוצים ביותר של מתכות וסגסוגות לייצור צמד תרמי הם: כרום-אלומיניום, ברזל-קוסטנטן, ברזל-ניקל, ניקל-כרום ואחרים.

צמד תרמי נחשב לחיישן טמפרטורה בעל דיוק גבוה, עם זאת, די קשה לקחת ממנו קריאות מדויקות.לשם כך עליכם להכיר את כוח האלקטרומוטיקה (EMF) באמצעות הפרש הטמפרטורה של המכשיר.

בכדי שהתוצאה תהיה נכונה, חשוב לפצות על הטמפרטורה של הצומת הקרה, למשל, באמצעות שיטת חומרה שבה הצמד התרמי השני ממוקם בסביבה של טמפרטורה קבועה מראש.

שיטת פיצוי התוכנה כוללת הצבת חיישן טמפרטורה נוסף ב- isocamera יחד עם צמתים קרים, המאפשרת לכם לשלוט על הטמפרטורה בדיוק נתון.

קשיים מסוימים נגרמים כתוצאה מתהליך לקיחת נתונים מצמד תרמי בגלל חוסר הליניאריות שלהם. לצורך דיוק ההתוויות, GOST R 8.585-2001 הציג מקדמים פולינומיים, המאפשרים לתרגם את ה- EMF לטמפרטורה, כמו גם לבצע פעולות הפוכות.

בעיה נוספת היא שהקריאות נלקחות במיקרו וולטים, שלמרות ההמרה אי אפשר להשתמש במכשירים דיגיטליים רבים הזמינים. כדי להשתמש בצמד תרמי במבנים, יש צורך לספק מתמרים מרובי סיביות מדויקים בעלי רמת רעש מינימלית.

תרמיסטורים: קל ופשוט

הרבה יותר קל למדוד טמפרטורה באמצעות תרמיסטורים, המבוססים על עקרון התלות של ההתנגדות של חומרים לטמפרטורת הסביבה. למכשירים כאלה, למשל, עשויים פלטינה, יתרונות חשובים כמו דיוק ויניאריות גבוהה.

הבעיה העיקרית של חיישני טמפרטורה כאלה יכולה להיחשב כמקדם התנגדות בטמפרטורה נמוך במיוחד, עם זאת, עדיין קל יותר למדוד אותה במדויק מאשר לתפוס ערכים קטנים של מתח צמד תרמי.

מאפיין חשוב של נגן הוא התנגדות הבסיס בטמפרטורה מסוימת. על פי GOST 21342.7-76, מדד זה נמדד ב 0 מעלות צלזיוס. מומלץ למספר ערכי התנגדות (אוהם), כמו גם T_שוטר - מקדם טמפרטורה.

מחוון T_שוטר מחושב על ידי הנוסחה:

ט_שוטר = (R_ה - ר_{0 ג}) / (ת_ה - ט_{0 ג}) * 1 / R_{0 ג},

איפה:

• ר_ה - התנגדות בטמפרטורה הנוכחית;
• ר_{0 ג} - התנגדות ב 0 מעלות צלזיוס;
• ט_ה - טמפרטורה נוכחית;
• ט_{0 ג} - 0 מעלות צלזיוס.

ה- GOST מספק גם מקדמי טמפרטורה המסופקים למכשירי מדידה שונים העשויים נחושת, ניקל, פלטינה, ומציין גם את מקדמי הפולינום המשמשים לחישוב הטמפרטורה על בסיס מדדי התנגדות נוכחיים.

חיישני תרמיסטור נפוצים בענף האלקטרוניקה וההנדסה, בגלל הדיוק של קריאות, רגישות ותפעול לא דורש

ניתן למדוד את ההתנגדות על ידי חיבור המכשיר למעגל המקור הנוכחי ומדידת מתח ההפרש. ניתן לשלוט על אינדיקטורים באמצעות מעגלים משולבים שהפלט האנלוגי שלהם שווה למתח המסופק.

ניתן לחבר בבטחה חיישנים תרמיים עם מכשירים דומים לממיר אנלוגי-דיגיטלי, תוך דיגיטציה באמצעות ADC של שמונה או עשרה סיביות.

חיישן דיגיטלי למדידות סימולטניות

חיישני טמפרטורה דיגיטליים נמצאו בשימוש נרחב, למשל, דגם DS18B20, שפעולתו מתבצעת באמצעות שבב עם שלוש יציאות. בזכות מכשיר זה, ניתן לבצע קריאות טמפרטורה בו זמנית מכמה חיישנים הפועלים במקביל, בעוד שהשגיאה היא 0.5 בלבדמעלות צלזיוס.

דגם פופולרי הוא חיישן הטמפרטורה והלחות המשולב SHT1, המאפשר מדידת חום ברמת דיוק של + 2 מעלות, ולחות עם שגיאה של +5. עם זאת, היצרן עצמו טוען כי ישנם מכשירים מדויקים וחסכוניים יותר

בין היתרונות האחרים של מכשיר זה ניתן לציין גם מגוון רחב של טמפרטורות פעולה (-55 + 125 מעלות צלזיוס). החיסרון העיקרי הוא הפעולה האיטית: לצורך החישובים המדויקים ביותר, המכשיר דורש לפחות 750 ms.

אירומטרים ללא מגע (הדמיה תרמית)

הפעולה של חיישני קרבה אלה מבוססת על קיבוע של קרינה תרמית מהגופים. כדי לאפיין תופעה זו משתמשים בכמות האנרגיה המשתחררת לזמן יחידה משטח היחידה שהיא ליחידה בטווח אורך הגל.

קריטריון דומה המשקף את עוצמת הקרינה המונוכרומטית נקרא בהירות ספקטרלית.

הסוגים הבאים של פירומטרים זמינים:

• קרינה;
• זוהר (אופטי);
• צבע.

קרינה פירומטרים מאפשרים מדידות בטמפרטורה של 20-25000 מעלות צלזיוס, לעומת זאת, כדי לקבוע את הטמפרטורה, חשוב לקחת בחשבון את מקדם אי השלמות הקרינה, שערכו האמיתי תלוי במצב הגופני של הגוף, בהרכב הכימי שלו ובגורמים אחרים.

האלמנט הפעיל העיקרי של חיישן הקרינה הוא טלסקופ, שבתוכו סוללה המורכבת ממעגל סדרתי של צמד תרמי. קצות העבודה של מכשירים אלה ממוקמים על אונה מצופה פלטינה (+)

פירומטרים בהירים (אופטיים) מיועד למדידת טמפרטורות של 500-4000 מעלות צלזיוס. הם מספקים דיוק גבוה של מדידות, עם זאת, הם יכולים לעוות קריאות עקב ספיגה אפשרית של קרינה מגופים על ידי מדיום ביניים דרכו מבוצעות תצפיות.

פירומטרים צבעונייםשפעולותיהם מבוססות על קביעת עוצמת הקרינה בשני אורכי גל - רצוי בחלק האדום או הכחול של הספקטרום, משמשים למדידות בטווח של 800 עד 0 מעלות צלזיוס.

היתרון העיקרי שלהם הוא שאי-שלמות הקרינה אינה משפיעה על טעויות המדידה. בנוסף, המחוונים אינם תלויים במרחק לאובייקט.

מתמרים לטמפרטורת קוורץ (פיזואלקטריים)

כדי לבצע קריאות טמפרטורה בטמפרטורה של -80 + 250 מעלות צלזיוס, אתה יכול להשתמש במתמר קוורץ (אלמנטים פיוזואלקטריים) שהעיקרון שלהם מבוסס על תלות התדר של קוורץ בחימום. במקרה זה, מיקום החיתוך לאורך הצירים הגבישיים משפיע על תפקודו של הממיר.

מכשירים פיזואלקטריים (קוורץ) משמשים לרוב במחקר, מכיוון שמכשירים כאלה מאופיינים בטווח מדידה מורחב, אמינות, דיוק גבוה

חיישנים פיזואלקטריים נבדלים ברגישות עדינה, ברזולוציה גבוהה, הם מסוגלים לעבוד בצורה אמינה במשך זמן רב. מכשירים כאלה נמצאים בשימוש נרחב בייצור מדחומים דיגיטליים ונחשבים לאחד המכשירים המבטיחים ביותר לטכנולוגיות עתידיות.

חיישני טמפרטורה רעשיים (אקוסטיים)

תפקודם של מכשירים כאלה מסופק על ידי הסרת הפרש הפוטנציאל האקוסטי תלוי בטמפרטורת הנגד.

שיטות אקוסטיות מאפשרות לבצע קריאות טמפרטורה בחללים וסביבות מוגבלות בהן מדידה ישירה אינה אפשרית. מכשירים דומים משמשים ברפואה, במחקר תת-ימי וכן בתעשייה

שיטת המדידה על ידי חיישנים כאלה היא די פשוטה: יש צורך להשוות את הרעש המופק על ידי שני אלמנטים דומים, שאחד מהם נמצא בטמפרטורה ידועה, והשני בטמפרטורה קבועה.

חיישני טמפרטורה אקוסטיים מתאימים למדידת המרווח -270 - +1100°ג יתר על כן, מורכבות התהליך טמונה ברמת הרעש הנמוכה מדי: הצלילים שנפלטים על ידי המגבר לפעמים מטביעים אותו.

חיישני טמפרטורה NQR

תמצית פעולתם של מדדי תהודה מרובעים מרובעים גרעיניים היא פעולת מעבר הדרגה בשדה, המהווים את הסריג של הגביש ורגע הגרעין - אינדיקטור הנגרם על ידי סטיית המטען מהסימטריה של הכדור.

כתוצאה מתופעה זו מתעוררת תהלוכת גרעינים: תדירותה תלויה במפלס שדה הסריג. הטמפרטורה משפיעה גם על גודל מחוון זה: עלייתו גורמת לירידה בתדר ה- NQR.

המרכיב העיקרי בחיישנים כאלה הוא אמפולה עם חומר שמונח בסליל השראות המחובר למעגל הגנרטור.

היתרון של המכשירים הוא משך מדידה בלתי מוגבל, אמינות ותפעול יציב. החיסרון הוא אי-הליניאריות של המדידות, מה שמאפשר את השימוש בפונקציית ההמרה.

התקני מוליכים למחצה

קטגוריה של מכשירים שפועלת על בסיס שינויים במאפייני צומת ה- pn הנגרמים על ידי הטמפרטורה. המתח בטרנזיסטור תמיד פרופורציונלי להשפעת הטמפרטורה, מה שמקל על חישוב גורם זה.

היתרונות של מכשירים כאלה הם דיוק נתונים גבוה, עלות נמוכה, ליניאריות של מאפיינים על כל טווח המדידה. התקנת מכשירים כאלה נעשית בנוחות ישירות על מצע מוליכים למחצה, מה שהופך אותם למצויינים למיקרואלקטרוניקה.

חיישני טמפרטורה נפחיים

מכשירים כאלה מבוססים על העיקרון הידוע של התרחבות והתכווצות של חומרים שנצפו במהלך חימום או קירור. חיישנים כאלה הם די פרקטיים. ניתן להשתמש בהם כדי לקבוע טמפרטורות בין -60 - + 400 מעלות צלזיוס.

לאפשרות של בקרת טמפרטורה חזותית, מרבית חיישני הטמפרטורה הממוקמים בחדרים מצוידים בתצוגות עליהן מוצגים הערכים הנוכחיים.

חשוב לזכור שמדידות הנוזלים עם מכשירים כאלה מוגבלות על ידי טמפרטורות הרתיחה וההקפאה, וגזים על ידי המעבר שלהם למצב נוזלי. שגיאת המדידה הנגרמת מהשפעת הסביבה על מכשירים אלה היא די קטנה: היא משתנה בין 1-5%.

בחירת חיישני טמפרטורה

בעת בחירת מכשירים כאלה, גורמים כמו:

• טווח הטמפרטורות בו נלקחות המדידות;
• הצורך והיכולת לטבול את החיישן באובייקט או בסביבה;
• תנאי מדידה: לנטילת אינדיקטורים בסביבה אגרסיבית עדיף להעדיף אפשרות ללא מגע או דגם המוצב בתיק נגד קורוזיה;
• אורך חיי המכשיר לפני כיול או החלפה - סוגים מסוימים של מכשירים (לדוגמה, תרמיסטורים) נכשלים די במהירות;
• נתונים טכניים: רזולוציה, מתח, קצב הזנת האות, שגיאה;
• גודל אות פלט.

במקרים מסוימים, החומר של מארז המכשיר חשוב גם הוא, וכאשר משתמשים בו בתוך הבית - הגודל והעיצוב.

הנחיות להתקנת DIY

מכשירים כאלו נמצאים בשימוש נרחב למטרות שונות: הם מצוידים ברדיאטורים, דודי חימום ומכשירים ביתיים אחרים.

לפני שתתחיל בהתקנה, עליך לקרוא בעיון את ההוראות: זה מציין לא רק את מאפייני ההתקנה (לדוגמא, מידות לחיבור לצינור), אלא גם את כללי ההפעלה, כמו גם את גבולות הטמפרטורה שלשמה מתקן המדידה מתאים.

כמו כן יש לקחת בחשבון את גודל השרוול שיכול לנוע בין 120-160 מ"מ.

שקול את שני המקרים הנפוצים ביותר של התקנת חיישן טמפרטורה.

חיבור המכשיר לרדיאטור

אין צורך לצייד את כל מכשירי החימום בתרמוסטט. על פי התקנות, חיישנים המותקנים על הסוללהאם קיבולת כוללת עולה על 50% מייצור החום על ידי מערכות דומות. אם ישנם שני תנורי חימום בחדר, התרמוסטט מותקן רק על אחד שיש לו מחוון כוח גבוה יותר.

חיישן הטמפרטורה הוא חלק חובה מבקרי בקרת טמפרטורה, המאפשר להפחית או להגדיל את חימום הרדיאטורים, חימום תת רצפתי ומכשירי חימום אחרים.

שסתום המכשיר מותקן על צינור האספקה ​​במקום חיבור הרדיאטור לרשת החימום. אם אי אפשר להכניס אותו למעגל קיים, יש צורך לפרק את מוביל האספקה, מה שעלול לגרום לקשיים מסוימים.

כדי לבצע מניפולציה זו, יש צורך להשתמש בכלי לחיתוך צינורות, ואילו התקנת ראש תרמי נעשית בקלות ללא ציוד מיוחד. ברגע שהחיישן מותקן, מספיק לשלב את הסימנים שנעשו על המארז והמכשיר, שלאחריהם מקבעים את הראש על ידי לחיצה חלקה על היד.

התקנת חיישן טמפרטורת אוויר

מכשיר כזה מותקן בסלון הקר ביותר ללא טיוטות (באולם, במטבח או בחדר הדוודים, התקנתו אינה רצויה, מכיוון שהיא עלולה לגרום להפרעות במערכת).

בבחירת מקום עליכם לוודא שאור השמש לא נופל על המכשיר, לא צריכים להיות מכשירי חימום (תנורי חימום, רדיאטורים, צינורות) בקרבת מקום.

עבור מערכת חימום קונבנציונלית, די בתרמוסטט אחד, בעוד שבמעגל אספן רצוי להשתמש במספר חיישנים, שמספרם עולה בקנה אחד עם מספר החדרים. זה יאפשר לך להתאים באופן פרטני את הטמפרטורה בחללים נפרדים.

חיבור המכשיר מתבצע על פי ההוראות שנמצאות בדרכון הטכני, באמצעות המסופים או הכבלים הכלולים בערכה.

פיקוח טמפרטורה נדרש חיישן תרמי "הרצפה החמה" יכול להיות ממוקם עמוק במגהץ הבטון. במקרה זה, ניתן להשתמש בהגנה על צינור גלי בעל קצה אחד סגור וכיפוף משופע.

התכונה האחרונה מאפשרת להסיר מכשיר שבור ולהחליף אותו במכשיר חדש במידת הצורך.

התקנת המכשיר היא כדלקמן:

1. בקיר מסודרים מגרעת להרכבה של המצורף.
2. החלק הקדמי מוסר מחיישן הטמפרטורה, לאחר מכן מותקן המכשיר באתר המוכן.
3. בשלב הבא, כבל החימום מחובר למגעים ואילו החיישנים מחוברים למסופים.

השלב האחרון הוא לחבר את כבל החשמל ולהתקין את הלוח הקדמי במקומו.

תרשים החיבור התרמוסטט לדוד החימום מתואר בפירוט מאמר זה.

אם למכשיר, שעבור הפונקציונליות שלו נחוץ החיבור הפנימי של החיישנים, יש עיצוב מורכב, עדיף ליצור קשר עם מומחים.

מסקנות ווידאו שימושי בנושא

הסרטון שלהלן מפרט כיצד להתקין מכשירים תרמיים בדוד:

האם ההתקנה של החיישנים בצינורות האספקה ​​והחזרה שונה:

חיישני טמפרטורה נמצאים בשימוש נרחב הן בתעשיות שונות והן למטרות ביתיות. מגוון רחב של מכשירים כאלה, המבוססים על עקרונות הפעלה שונים, מאפשר לכם לבחור את האפשרות הטובה ביותר לפיתרון בעיה מסוימת.

בבתים ודירות, מכשירים כאלה משמשים לרוב לשמירה על טמפרטורה נוחה במקום, כמו גם להתאמת מערכות חימום - סוללות, חימום תת רצפתי.

יש לך מה להוסיף, או שיש לך שאלות לגבי בחירה והתקנה של חיישן טמפרטורה? אתה יכול להשאיר הערות על הפרסום, להשתתף בדיונים ולשתף את החוויה שלך בעצמך באמצעות מכשירים כאלה. טופס יצירת הקשר נמצא בגוש התחתון.