Temperatuursensoren voor verwarming: doel, typen, installatie-instructies

Bij het bedienen van verwarmingsapparaten is het vereist om de mate van verwarming van het koelmiddel en de lucht in de kamer te regelen. Temperatuursensoren voor verwarming helpen bij het verwijderen en verzenden van informatie, waarvan informatie visueel kan worden gelezen of onmiddellijk naar de controller kan worden gestuurd.

We bieden inzicht in hoe temperatuursensoren werken, welke soorten regelapparatuur er zijn en met welke parameters rekening moet worden gehouden bij het kiezen van een apparaat. Daarnaast hebben we stapsgewijze instructies opgesteld waarmee u de temperatuursensor onafhankelijk op de verwarmingsradiator kunt installeren.

Het werkingsprincipe van de thermische sensor

U kunt het verwarmingssysteem op verschillende manieren bedienen, waaronder:

• automatische apparaten voor tijdige stroomvoorziening;
• veiligheidsbewakingseenheden;
• mengeenheden.

Voor de goede werking van al deze groepen zijn temperatuursensoren nodig die signalen afgeven over de werking van de apparaten. Door de meetwaarden van deze apparaten te bewaken, kunt u storingen in het systeem tijdig identificeren en corrigerende maatregelen nemen.

Er zijn veel soorten instrumenten die worden gebruikt om temperatuur op te nemen. Ze kunnen worden ondergedompeld in koelvloeistoffen, binnenshuis worden gebruikt of buiten worden geplaatst

De temperatuursensor kan worden gebruikt als een apart apparaat, bijvoorbeeld om de kamertemperatuur te regelen, of kan een onlosmakelijk onderdeel zijn van een complex apparaat, bijvoorbeeld een verwarmingsketel.

De basis van dergelijke apparaten die worden gebruikt bij geautomatiseerde besturing is het principe van het omzetten van temperatuurindicatoren in een elektrisch signaal. Hierdoor kunnen de meetresultaten snel via het netwerk worden verzonden in de vorm van een digitale code, wat een hoge snelheid, gevoeligheid en nauwkeurigheid van de meting garandeert.

Tegelijkertijd kunnen verschillende apparaten voor het meten van de verwarmingsfase ontwerpkenmerken hebben die van invloed zijn op een aantal parameters: werken in een bepaalde omgeving, transmissiemethode, visualisatiemethode en andere.

Soorten temperatuurmeetapparatuur

Thermische apparaten kunnen worden geclassificeerd op basis van een aantal belangrijke criteria, waaronder de methode voor het verzenden van informatie, de locatie en installatieomstandigheden, evenals het leesalgoritme.

Door de methode van informatieoverdracht

Volgens de methode die wordt gebruikt om informatie te verzenden, zijn de sensoren onderverdeeld in twee grote categorieën:

• draad apparaten;
• draadloze sensoren.

Aanvankelijk waren al dergelijke apparaten uitgerust met draden waardoor temperatuursensoren op de besturingseenheid waren aangesloten en informatie naar de besturingseenheid stuurden. Hoewel deze apparaten nu worden vervangen door draadloze analogen, worden ze nog steeds vaak gebruikt in eenvoudige circuits.

Bovendien zijn bedrade sensoren nauwkeuriger en betrouwbaarder.

Om de gecoördineerde werking van de bedrade sensor die in het composietapparaat wordt gebruikt te garanderen, is het wenselijk om het te combineren met apparatuur die door dezelfde fabrikant is gemaakt

Tegenwoordig zijn draadloze apparaten, die meestal informatie verzenden via een zender en een ontvanger van radiogolven, verspreid. Dergelijke apparaten kunnen bijna overal worden gemonteerd, ook in een aparte ruimte of in de open lucht.

Belangrijke kenmerken van dergelijke temperatuursensoren zijn:

• de aanwezigheid van een batterij;
• meetfout;
• signaaloverdrachtbereik.

Draadloze / bekabelde apparaten kunnen elkaar volledig vervangen, maar er zijn enkele functies in hun werking.

Op locatie en wijze van plaatsing

Op de plaats van bevestiging zijn dergelijke apparaten onderverdeeld in de volgende variëteiten:

• facturen bijgevoegd bij het verwarmingscircuit;
• onderdompelbaar in contact met het koelmiddel;
• binnen gelegen in een woon- of kantoorruimte;
• extern, die zich buiten bevinden.

In sommige units kunnen verschillende soorten sensoren tegelijkertijd worden gebruikt voor temperatuurregeling.

Volgens het leesmechanisme

Door de manier waarop informatie wordt gedemonstreerd, kunnen apparaten:

• bimetaal;
• alcohol.

In de eerste uitvoeringsvorm wordt aangenomen dat er twee platen van verschillende metalen worden gebruikt, evenals een meetklok. Als de temperatuur stijgt, vervormt een van de elementen en ontstaat er druk op de pijl. De aflezingen van dergelijke apparaten zijn van goede nauwkeurigheid, maar hun inertheid is een groot minpunt.

Bimetaal- en alcoholthermostaten worden vaak geïnstalleerd op verwarmingsapparatuur, zoals boilers. Ze stellen u in staat om de verwarming te bewaken, overschrijding hiervan kan fatale gevolgen hebben.

Sensoren waarvan de werking is gebaseerd op het gebruik van alcohol, missen dit nadeel vrijwel geheel. In dit geval wordt een alcoholhoudende oplossing uitgezet in een hermetisch afgesloten kolf, die bij verhitting uitzet. Het ontwerp is vrij elementair, betrouwbaar, maar niet erg handig voor observatie.

Verschillende soorten temperatuursensoren

Om temperatuurmetingen uit te voeren, worden apparaten met een ander werkingsprincipe gebruikt. Onder de meest populaire zijn de onderstaande apparaten.

Thermokoppels: nauwkeurige verwijdering - interpretatieproblemen

Zo'n apparaat bestaat uit twee aan elkaar gelaste draden, gemaakt van verschillende metalen. Het temperatuurverschil dat ontstaat tussen de warme en koude uiteinden dient als een elektrische stroombron van 40-60 μV (de indicator is afhankelijk van het materiaal van het thermokoppel).

De meest gebruikte combinaties van metalen en legeringen voor de vervaardiging van thermokoppels zijn: chroom-aluminium, ijzer-costantan, ijzer-nikkel, nikkel-chroom en andere

Een thermokoppel wordt beschouwd als een zeer nauwkeurige temperatuursensor, maar het is vrij moeilijk om er nauwkeurige metingen van te doen.Om dit te doen, moet u de elektromotorische kracht (EMF) kennen aan de hand van het temperatuurverschil van het apparaat.

Om het resultaat correct te laten zijn, is het belangrijk om de temperatuur van de koude junctie te compenseren door bijvoorbeeld een hardwaremethode te gebruiken waarbij het tweede thermokoppel in een omgeving met een vooraf bepaalde temperatuur wordt geplaatst.

De softwarecompensatiemethode omvat het plaatsen van een andere temperatuursensor in de isocamera samen met koude juncties, waarmee u de temperatuur met een bepaalde nauwkeurigheid kunt regelen.

Bepaalde problemen worden veroorzaakt door het proces waarbij gegevens uit een thermokoppel worden gehaald vanwege de niet-lineariteit. Voor de nauwkeurigheid van de indicaties introduceerde GOST R 8.585-2001 polynoomcoëfficiënten, die het mogelijk maken om de EMF naar temperatuur te vertalen, en om inverse bewerkingen uit te voeren.

Een ander probleem is dat de metingen worden gedaan in microvolts, voor de conversie waarvan het onmogelijk is om algemeen beschikbare digitale apparaten te gebruiken. Om een ​​thermokoppel in constructies te gebruiken, is het noodzakelijk om nauwkeurige multi-bit transducers met een minimaal geluidsniveau te verschaffen.

Thermistors: eenvoudig en eenvoudig

Het is veel gemakkelijker om de temperatuur te meten met behulp van thermistors, die zijn gebaseerd op het principe van afhankelijkheid van de weerstand van materialen op de omgevingstemperatuur. Dergelijke apparaten, bijvoorbeeld gemaakt van platina, hebben zulke belangrijke voordelen als hoge nauwkeurigheid en lineariteit.

Het grootste probleem van dergelijke temperatuursensoren kan worden beschouwd als een extreem lage temperatuurcoëfficiënt van weerstand, maar het is nog steeds gemakkelijker om het nauwkeurig te meten dan om kleine waarden van thermokoppelspanning te vangen

Een belangrijk kenmerk van een weerstand is de basisweerstand bij een bepaalde temperatuur. Volgens GOST 21342.7-76 wordt deze indicator gemeten bij 0 ° C. Het wordt aanbevolen om een ​​aantal weerstandswaarden (Ohm) en T te gebruiken_agent - temperatuurcoëfficiënt.

T-indicator_agent berekend met de formule:

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

Waar:

• R_e - weerstand bij huidige temperatuur;
• R_0c - weerstand bij 0 ° C;
• T_e - huidige temperatuur;
• T_0c - 0 ° C.

De GOST biedt ook temperatuurcoëfficiënten voor verschillende meetinstrumenten gemaakt van koper, nikkel, platina en geeft ook de polynoomcoëfficiënten aan die worden gebruikt om de temperatuur te berekenen op basis van huidige weerstandsindicatoren.

Thermistor-sensoren zijn wijdverbreid in de elektronische en technische industrie, vanwege de nauwkeurigheid van de metingen, gevoeligheid en niet veeleisende werking

Weerstand kan worden gemeten door het apparaat op het stroombroncircuit aan te sluiten en de differentiële spanning te meten. Indicatoren kunnen worden bestuurd met behulp van geïntegreerde schakelingen, waarvan de analoge uitgang gelijk is aan de geleverde spanning.

Thermische sensoren met vergelijkbare apparaten kunnen veilig worden aangesloten op een analoog-naar-digitaal-omzetter en deze digitaliseren met een acht- of tien-bits ADC.

Digitale sensor voor gelijktijdige metingen

Digitale temperatuursensoren zijn ook veel gebruikt, bijvoorbeeld het DS18B20-model, waarvan de werking wordt uitgevoerd met een chip met drie uitgangen. Dankzij dit apparaat is het mogelijk om tegelijkertijd temperatuurmetingen uit te voeren van verschillende sensoren die parallel werken, terwijl de fout slechts 0,5 is° C.

Een populair model is de SHT1 gecombineerde temperatuur / vochtigheidssensor, waarmee je warmte kunt meten met een nauwkeurigheid van + 2 ° en vochtigheid met een fout van +5. De fabrikant beweert echter zelf dat er nauwkeurigere en zuinigere apparaten zijn

Onder de andere voordelen van dit apparaat is ook een groot aantal bedrijfstemperaturen (-55 + 125 ° C). Het grootste nadeel is de trage werking: voor de meest nauwkeurige berekeningen heeft het apparaat minimaal 750 ms nodig.

Contactloze Irometers (warmtebeeldcamera's)

De werking van deze naderingssensoren is gebaseerd op de fixatie van thermische straling van de lichamen. Om dit fenomeen te karakteriseren, wordt de hoeveelheid energie die per tijdseenheid vrijkomt uit een oppervlakte-eenheid gebruikt, die per eenheid van het golflengtebereik is.

Een vergelijkbaar criterium dat de intensiteit van monochromatische straling weerspiegelt, wordt spectrale helderheid genoemd.

De volgende soorten pyrometers zijn beschikbaar:

• straling;
• luminantie (optisch);
• kleur.

Straling pyrometers metingen toestaan ​​binnen 20-25000 ° C, maar om de temperatuur te bepalen, is het belangrijk om rekening te houden met de coëfficiënt van onvolledigheid van straling, waarvan de werkelijke waarde afhangt van de fysieke conditie van het lichaam, de chemische samenstelling en andere factoren.

Het belangrijkste actieve element van de stralingssensor is een telescoop, waarin zich een batterij bevindt die bestaat uit een serieschakeling van thermokoppels. De werkende uiteinden van deze apparaten bevinden zich op een met platina beklede lob (+)

Helderheid (optische) pyrometers Ontworpen om temperaturen van 500-4000 ° C te meten Ze bieden een hoge nauwkeurigheid van metingen, maar ze kunnen de metingen vervormen vanwege de mogelijke absorptie van straling van lichamen door een tussenmedium waardoor waarnemingen worden gedaan.

Kleur pyrometerswaarvan de acties zijn gebaseerd op het bepalen van de stralingsintensiteit bij twee golflengten - bij voorkeur in het rode of blauwe deel van het spectrum, worden gebruikt voor metingen in het bereik van 800 tot 0 ° C.

Hun belangrijkste voordeel is dat de onvolledigheid van de straling de meetfouten niet beïnvloedt. Bovendien zijn de indicatoren onafhankelijk van de afstand tot het object.

Kwarts temperatuuropnemers (piëzo-elektrisch)

Om temperatuurmetingen binnen -80 + 250 ° C uit te voeren, kunt u kwartstransducers (piëzo-elektrische elementen) gebruiken, waarvan het principe is gebaseerd op de frequentieafhankelijkheid van kwarts op verwarming. In dit geval beïnvloedt de positie van de snede langs de kristallijne assen de functie van de omzetter.

Piëzo-elektrische (kwarts) apparaten worden het meest gebruikt in onderzoek, omdat dergelijke apparaten worden gekenmerkt door een groter meetbereik, betrouwbaarheid, hoge nauwkeurigheid

Piëzo-elektrische sensoren onderscheiden zich door fijne gevoeligheid, hoge resolutie, ze kunnen lange tijd betrouwbaar werken. Dergelijke apparaten worden veel gebruikt bij de vervaardiging van digitale thermometers en worden beschouwd als een van de meest veelbelovende apparaten voor toekomstige technologieën.

Geluids (akoestische) temperatuursensoren

De werking van dergelijke apparaten wordt geleverd door het akoestische potentiaalverschil te verwijderen, afhankelijk van de temperatuur van de weerstand.

Met akoestische methoden kunt u temperatuurmetingen uitvoeren in besloten ruimtes en omgevingen waar directe meting niet mogelijk is. Vergelijkbare apparaten worden gebruikt in de geneeskunde, onderwateronderzoek en in de industrie

De meetmethode door dergelijke sensoren is vrij eenvoudig: het is noodzakelijk om de ruis te vergelijken die wordt geproduceerd door twee vergelijkbare elementen, waarvan er één een bekende temperatuur heeft en de tweede een bepaalde temperatuur.

Akoestische temperatuursensoren zijn geschikt voor het meten van het interval -270 - +1100°C. Bovendien ligt de complexiteit van het proces in het te lage geluidsniveau: de geluiden van de versterker overstemmen het soms.

NQR-temperatuursensoren

De essentie van de werking van nucleaire quadrupool resonantiethermometers is de werking van de veldgradiënt, die het kristalrooster en het moment van de kern vormt - een indicator die wordt veroorzaakt door de afwijking van de lading van de symmetrie van de bol.

Als gevolg van dit fenomeen ontstaat een processie van kernen: de frequentie hangt af van de gradiënt van het roosterveld. De temperatuur heeft ook invloed op de omvang van deze indicator: de stijging ervan veroorzaakt een daling van de NQR-frequentie.

Het belangrijkste element van dergelijke sensoren is een ampul met een stof die is geplaatst in een inductantiewikkeling die is aangesloten op het generatorcircuit.

Het voordeel van de apparaten is onbeperkte meetduur, betrouwbaarheid en stabiele werking. Het nadeel is de niet-lineariteit van de metingen, waardoor het nodig is om de conversiefunctie te gebruiken.

Halfgeleiderapparaten

Een categorie apparaten die werkt op basis van veranderingen in de karakteristieken van de pn-overgang veroorzaakt door temperatuur. De spanning aan de transistor is altijd evenredig met het effect van temperatuur, wat het gemakkelijk maakt om deze factor te berekenen.

De voordelen van dergelijke apparaten zijn hoge gegevensnauwkeurigheid, lage kosten, lineariteit van kenmerken over het gehele meetbereik. De installatie van dergelijke apparaten gebeurt gemakkelijk rechtstreeks op een halfgeleidersubstraat, waardoor ze uitstekend geschikt zijn voor micro-elektronica.

Volumetrische temperatuursensoren

Dergelijke apparaten zijn gebaseerd op het bekende principe van expansie en samentrekking van stoffen die worden waargenomen tijdens verwarming of koeling. Dergelijke sensoren zijn redelijk praktisch. Ze kunnen worden gebruikt om temperaturen tussen -60 - + 400 ° С te bepalen.

Voor de mogelijkheid van visuele temperatuurregeling zijn de meeste temperatuursensoren in de kamers uitgerust met displays waarop de huidige waarden worden weergegeven.

Het is belangrijk om te onthouden dat metingen van vloeistoffen met dergelijke apparaten worden beperkt door de kook- en vriestemperaturen, en van gassen door hun overgang naar een vloeibare toestand. De meetfout veroorzaakt door de invloed van de omgeving voor deze apparaten is vrij klein: deze varieert tussen 1-5%.

Selectie van temperatuursensoren

Bij het kiezen van dergelijke apparaten, factoren zoals:

• temperatuurbereik waarin metingen worden verricht;
• de noodzaak en het vermogen om de sensor onder te dompelen in een object of omgeving;
• meetomstandigheden: voor het nemen van indicatoren in een agressieve omgeving, is het beter om een ​​contactloze optie of een model in een anticorrosiekast te kiezen;
• de levensduur van het apparaat vóór kalibratie of vervanging - sommige soorten apparaten (bijvoorbeeld thermistors) falen snel genoeg;
• technische gegevens: resolutie, spanning, signaalaanvoersnelheid, fout;
• uitgangssignaal magnitude.

In sommige gevallen is het materiaal van de apparaatbehuizing ook belangrijk, en bij gebruik binnenshuis - de grootte en het ontwerp.

DIY-installatierichtlijnen

Dergelijke apparaten worden veel gebruikt voor verschillende doeleinden: ze zijn uitgerust met radiatoren, verwarmingsketels en andere huishoudelijke apparaten.

Voordat u met de installatie begint, moet u de instructies zorgvuldig lezen: het geeft niet alleen de installatiekenmerken aan (bijvoorbeeld afmetingen voor aansluiting op het mondstuk), maar ook de bedieningsregels, evenals de temperatuurgrenzen waarvoor het meetinstrument geschikt is.

Er moet ook rekening worden gehouden met de grootte van de huls, die kan variëren tussen 120 en 160 mm.

Overweeg de twee meest voorkomende gevallen van montage van een temperatuursensor.

Het apparaat verbinden met de radiator

Het is niet nodig om alle verwarmingstoestellen uit te rusten met een thermostaat. Volgens de voorschriften, sensoren gemonteerd op de batterijals de totale capaciteit meer bedraagt ​​dan 50% van de warmteproductie door vergelijkbare systemen. Als er twee kachels in de kamer zijn, wordt de thermostaat alleen geïnstalleerd op een met een hogere vermogensindicator.

De temperatuursensor is een verplicht onderdeel van temperatuurregelaars, waardoor de verwarming van radiatoren, vloerverwarming en andere verwarmingsapparaten kan worden verminderd of verhoogd.

De klep van het apparaat is geïnstalleerd op de toevoerleiding op de plaats van aansluiting van de radiator op het verwarmingsnetwerk. Als het niet mogelijk is om het in een bestaand circuit te plaatsen, moet de voedingskabel worden gedemonteerd, wat enige problemen kan veroorzaken.

Om deze manipulatie uit te voeren, is het nodig om een ​​gereedschap te gebruiken voor het snijden van buizen, terwijl het installeren van een thermische kop eenvoudig is zonder speciale apparatuur. Zodra de sensor is gemonteerd, volstaat het om de markeringen op de behuizing en het apparaat te combineren, waarna de kop wordt vastgezet door soepel op de hand te drukken.

Een luchttemperatuursensor monteren

Zo'n apparaat wordt zonder tocht in de koudste woonkamer geïnstalleerd (in de hal, keuken of stookruimte is de installatie ongewenst, omdat het storingen in het systeem kan veroorzaken).

Bij het kiezen van een plaats moet u ervoor zorgen dat er geen zonlicht op het apparaat valt, er mogen geen verwarmingstoestellen (kachels, radiatoren, leidingen) in de buurt zijn.

Voor een conventioneel verwarmingssysteem is één thermostaat voldoende, terwijl het bij een collectorcircuit wenselijk is om meerdere sensoren te gebruiken, waarvan het aantal samenvalt met het aantal kamers. Hierdoor kunt u de temperatuur individueel aanpassen in afzonderlijke ruimtes.

Het aansluiten van het apparaat wordt uitgevoerd volgens de instructies in het technische paspoort, met behulp van de terminals of kabel die in de set zijn inbegrepen.

Temperatuurbewaking vereist thermische sensor in de "warme vloer" kan diep in de betonnen dekvloer liggen. In dit geval kan ter bescherming een gegolfde buis met één gesloten uiteinde en een schuine bocht worden gebruikt.

Met deze laatste functie kunt u een kapot apparaat verwijderen en indien nodig vervangen door een nieuw apparaat.

Installatie van het apparaat is als volgt:

1. In de muur is een uitsparing aangebracht voor montage van de bevestiging.
2. Het voorste deel wordt verwijderd van de temperatuursensor, waarna het apparaat op de voorbereide locatie wordt geïnstalleerd.
3. Vervolgens wordt de verwarmingskabel aangesloten op de contacten, terwijl de sensoren worden aangesloten op de klemmen.

De laatste stap is om de stroomkabel aan te sluiten en het voorpaneel op zijn plaats te installeren.

Het aansluitschema van de thermostaat voor de verwarmingsketel wordt in detail beschreven in dit artikel.

Als het apparaat, voor de functionaliteit waarvan de interne verbinding van de sensoren nodig is, een complex ontwerp heeft, is het beter om contact op te nemen met specialisten.

Conclusies en nuttige video over het onderwerp

De onderstaande video laat zien hoe u thermische apparaten op een ketel installeert:

Verschilt de installatie van de sensoren op de aanvoer- en retourleidingen:

Temperatuursensoren worden veel gebruikt, zowel in verschillende industrieën als voor huishoudelijke doeleinden. Met een groot aantal van dergelijke apparaten, die gebaseerd zijn op verschillende werkingsprincipes, kunt u de beste optie kiezen om een ​​bepaald probleem op te lossen.

In huizen en appartementen worden dergelijke apparaten meestal gebruikt om een ​​comfortabele temperatuur in het pand te behouden en om verwarmingssystemen aan te passen - batterijen, vloerverwarming.

Heeft u iets aan te vullen of heeft u vragen over het kiezen en installeren van een temperatuursensor? U kunt opmerkingen over de publicatie achterlaten, deelnemen aan discussies en uw eigen ervaringen delen met dergelijke apparaten. Het contactformulier bevindt zich in het onderste blok.