Capteurs de température pour le chauffage: but, types, instructions d'installation

Lors du fonctionnement des appareils de chauffage, il est nécessaire de contrôler le degré de chauffage du liquide de refroidissement, ainsi que l'air dans la pièce. Les capteurs de température pour le chauffage aident à supprimer et à transmettre des informations, dont les informations peuvent être lues visuellement ou immédiatement envoyées au contrôleur.

Nous proposons de comprendre le fonctionnement des capteurs de température, les types d'appareils de contrôle existants et les paramètres à prendre en compte lors du choix d'un appareil. De plus, nous avons préparé des instructions étape par étape qui vous aideront à installer indépendamment le capteur de température sur le radiateur de chauffage.

Le principe de fonctionnement du capteur thermique

Vous pouvez contrôler le système de chauffage par diverses méthodes, notamment:

• dispositifs automatiques pour une alimentation électrique en temps opportun;
• unités de surveillance de la sécurité;
• unités de mélange.

Pour le bon fonctionnement de tous ces groupes, des capteurs de température sont nécessaires qui donnent des signaux sur le fonctionnement des appareils. La surveillance des relevés de ces appareils vous permet d'identifier à temps les dysfonctionnements du système et de prendre des mesures correctives.

Il existe de nombreux types d'instruments utilisés pour mesurer la température. Ils peuvent être immergés dans des liquides de refroidissement, utilisés à l'intérieur ou situés à l'extérieur

Le capteur de température peut être utilisé comme un appareil séparé, par exemple, pour contrôler la température ambiante, ou être une partie inextricable d'un appareil complexe, par exemple, une chaudière de chauffage.

La base de ces dispositifs utilisés dans la commande automatisée est le principe de la conversion des indicateurs de température en un signal électrique. De ce fait, les résultats de mesure peuvent être rapidement transmis sur le réseau sous la forme d'un code numérique, ce qui garantit une vitesse, une sensibilité et une précision de mesure élevées.

Dans le même temps, divers appareils de mesure de l'étage de chauffage peuvent avoir des caractéristiques de conception qui affectent un certain nombre de paramètres: travailler dans un certain environnement, méthode de transmission, méthode de visualisation, etc.

Types d'appareils de mesure de la température

Les dispositifs thermiques peuvent être classés en fonction d'un certain nombre de critères importants, notamment la méthode de transmission des informations, l'emplacement et les conditions d'installation, ainsi que l'algorithme de lecture.

Par la méthode de transfert d'informations

Selon la méthode utilisée pour transmettre les informations, les capteurs sont divisés en deux grandes catégories:

• dispositifs de fil;
• capteurs sans fil.

Initialement, tous ces appareils étaient équipés de fils par lesquels des capteurs de température étaient connectés à l'unité de commande, lui transmettant des informations. Bien que ces appareils soient désormais supplantés par leurs homologues sans fil, ils sont encore souvent utilisés dans des circuits simples.

De plus, les capteurs câblés sont plus précis et fiables.

Pour assurer le fonctionnement coordonné du capteur filaire utilisé dans le dispositif composite, il est souhaitable de le combiner avec un équipement fabriqué par le même fabricant

De nos jours, les appareils sans fil, qui transmettent le plus souvent des informations à l'aide d'un émetteur et d'un récepteur d'ondes radio, ont gagné en diffusion. Ces appareils peuvent être montés presque partout, y compris dans une pièce séparée ou en plein air.

Les caractéristiques importantes de ces capteurs de température sont:

• la présence d'une batterie;
• erreur de mesure;
• plage de transmission du signal.

Les appareils sans fil / câblés peuvent se remplacer complètement les uns les autres, cependant, leur fonctionnement comporte certaines fonctionnalités.

Par emplacement et méthode de placement

Au lieu de fixation, ces appareils sont divisés en les variétés suivantes:

• factures jointes au circuit de chauffage;
• submersible en contact avec le liquide de refroidissement;
• intérieur situé dans un espace résidentiel ou de bureau;
• externes, qui sont situés à l'extérieur.

Dans certaines unités, plusieurs types de capteurs peuvent être utilisés simultanément pour le contrôle de la température.

Selon le mécanisme de lecture

Par la méthode de démonstration des informations, les appareils peuvent être:

• bimétallique;
• l'alcool.

Dans le premier mode de réalisation, il est supposé utiliser deux plaques en métaux différents, ainsi qu'un comparateur à cadran. Lorsque la température augmente, l'un des éléments se déforme, créant une pression sur la flèche. Les lectures de ces appareils sont d'une bonne précision, mais leur inertie est un gros inconvénient.

Des thermostats bimétalliques et à alcool sont souvent installés sur les équipements de chauffage, tels que les chaudières. Ils vous permettent de surveiller le chauffage, dépassant ce qui peut entraîner des conséquences fatales.

Les capteurs dont le fonctionnement est basé sur la consommation d'alcool sont presque totalement dépourvus de cet inconvénient. Dans ce cas, une solution contenant de l'alcool est détendue dans un ballon hermétiquement fermé, qui se dilate lorsqu'elle est chauffée. Le design est assez élémentaire, fiable, mais pas très pratique pour l'observation.

Différents types de capteurs de température

Pour prendre des relevés de température, des appareils ayant un principe de fonctionnement différent sont utilisés. Parmi les plus populaires figurent les appareils répertoriés ci-dessous.

Thermocouples: élimination précise - difficulté d'interprétation

Un tel dispositif est constitué de deux fils soudés ensemble, en différents métaux. La différence de température qui se produit entre les extrémités chaudes et froides sert de source de courant électrique de 40 à 60 μV (l'indicateur dépend du matériau du thermocouple).

Le plus souvent, les combinaisons suivantes de métaux et d'alliages sont utilisées pour la fabrication de thermocouples: chrome-aluminium, fer-costantan, fer-nickel, nickel-chrome et autres

Un thermocouple est considéré comme un capteur de température de haute précision, cependant, il est assez difficile d'en prendre des mesures précises.Pour ce faire, vous devez connaître la force électromotrice (EMF) à l'aide de la différence de température de l'appareil.

Pour que le résultat soit correct, il est important de compenser la température de la jonction froide, en utilisant, par exemple, une méthode matérielle dans laquelle le deuxième thermocouple est placé dans un environnement à une température prédéterminée.

La méthode de compensation logicielle consiste à placer un autre capteur de température dans l'isocaméra avec des jonctions froides, ce qui vous permet de contrôler la température avec une précision donnée.

Certaines difficultés sont causées par le processus de prise de données d'un thermocouple en raison de sa non-linéarité. Pour la précision des indications, GOST R 8.585-2001 a introduit des coefficients polynomiaux, qui permettent de traduire l'EMF en température, ainsi que d'effectuer des opérations inverses.

Un autre problème est que les relevés sont effectués en microvolts, pour la conversion desquels il est impossible d'utiliser des appareils numériques largement disponibles. Pour utiliser un thermocouple dans des structures, il est nécessaire de fournir des transducteurs multi-bits précis ayant un niveau de bruit minimum.

Thermistances: faciles et simples

Il est beaucoup plus facile de mesurer la température à l'aide de thermistances, qui sont basées sur le principe de la dépendance de la résistance des matériaux à la température ambiante. De tels dispositifs, par exemple en platine, présentent des avantages aussi importants que la précision et la linéarité élevées.

Le principal problème de ces capteurs de température peut être considéré comme un coefficient de résistance à la température extrêmement bas, cependant, il est toujours plus facile de le mesurer avec précision que de capturer de petites valeurs de tension de thermocouple

Une caractéristique importante d'une résistance est la résistance de base à une certaine température. Selon GOST 21342.7-76, cet indicateur est mesuré à 0 ° C. Il est recommandé qu'un certain nombre de valeurs de résistance (Ohms), ainsi que T_flic - coefficient de température.

Indicateur T_flic calculé par la formule:

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

Où:

• R_e - résistance à la température actuelle;
• R_0c - résistance à 0 ° C;
• T_e - température actuelle;
• T_0c - 0 ° C

Le GOST fournit également des coefficients de température fournis pour divers appareils de mesure en cuivre, nickel, platine et indique également les coefficients polynomiaux utilisés pour calculer la température en fonction des indicateurs de résistance actuels.

Les capteurs à thermistance sont répandus dans les industries électroniques et d'ingénierie, en raison de la précision des lectures, de la sensibilité et du fonctionnement peu exigeant

La résistance peut être mesurée en connectant l'appareil au circuit de source de courant et en mesurant la tension différentielle. Les indicateurs peuvent être contrôlés à l'aide de circuits intégrés dont la sortie analogique est égale à la tension fournie.

Les capteurs thermiques avec des appareils similaires peuvent être connectés en toute sécurité à un convertisseur analogique-numérique, en le numérisant avec un ADC à huit ou dix bits.

Capteur numérique pour des mesures simultanées

Les capteurs de température numériques ont également été largement utilisés, par exemple le modèle DS18B20, dont le fonctionnement est effectué à l'aide d'une puce à trois sorties. Grâce à ce dispositif, il est possible de relever simultanément des relevés de température de plusieurs capteurs fonctionnant en parallèle, alors que l'erreur n'est que de 0,5° C.

Un modèle populaire est le capteur combiné température / humidité SHT1, qui vous permet de mesurer la chaleur avec une précision de + 2 ° et l'humidité avec une erreur de +5. Cependant, le fabricant lui-même prétend qu'il existe des appareils plus précis et économiques

Parmi les autres avantages de ce dispositif, on peut également noter une large gamme de températures de fonctionnement (-55 + 125 ° C). Le principal inconvénient est le fonctionnement lent: pour les calculs les plus précis, l'appareil nécessite au moins 750 ms.

Iromètres sans contact (imageurs thermiques)

L'action de ces capteurs de proximité est basée sur la fixation du rayonnement thermique des corps. Pour caractériser ce phénomène, la quantité d'énergie libérée par unité de temps à partir d'une surface unitaire est utilisée, qui est par unité de la gamme de longueurs d'onde.

Un critère similaire reflétant l'intensité du rayonnement monochromatique est appelé luminosité spectrale.

Les types de pyromètres suivants sont disponibles:

• rayonnement;
• luminance (optique);
• la couleur.

Le rayonnement pyromètres permettre des mesures à 20-25 000 ° C, cependant, pour déterminer la température, il est important de prendre en compte le coefficient d'incomplétude du rayonnement, dont la valeur réelle dépend de la condition physique du corps, de sa composition chimique et d'autres facteurs.

Le principal élément actif du capteur de rayonnement est un télescope, à l'intérieur duquel se trouve une batterie constituée d'un circuit en série de thermocouples. Les extrémités de travail de ces appareils sont situées sur un lobe recouvert de platine (+)

Pyromètres de luminosité (optique) Conçu pour mesurer des températures de 500-4000 ° C. Ils fournissent une grande précision des mesures, cependant, ils peuvent fausser les lectures en raison de l'absorption possible du rayonnement des corps par un milieu intermédiaire à travers lequel les observations sont faites.

Pyromètres couleurdont les actions sont basées sur la détermination de l'intensité du rayonnement à deux longueurs d'onde - de préférence dans la section rouge ou bleue du spectre, sont utilisées pour des mesures dans la gamme de 800 à 0 ° C.

Leur principal avantage est que le caractère incomplet du rayonnement n'affecte pas les erreurs de mesure. De plus, les indicateurs sont indépendants de la distance à l'objet.

Transducteurs de température à quartz (piézoélectriques)

Pour prendre des relevés de température à -80 + 250 ° C, vous pouvez utiliser des transducteurs à quartz (éléments piézoélectriques), dont le principe est basé sur la dépendance en fréquence du quartz au chauffage. Dans ce cas, la position de la coupe le long des axes cristallins affecte la fonction du convertisseur.

Les dispositifs piézoélectriques (quartz) sont le plus souvent utilisés dans la recherche, car ces dispositifs se caractérisent par une plage de mesure étendue, une fiabilité et une précision élevées

Les capteurs piézoélectriques se distinguent par une sensibilité fine, une haute résolution, ils sont capables de fonctionner de manière fiable pendant longtemps. Ces appareils sont largement utilisés dans la fabrication de thermomètres numériques et sont considérés comme l'un des appareils les plus prometteurs pour les technologies futures.

Capteurs de température (acoustiques) de bruit

Le fonctionnement de tels dispositifs est assuré en supprimant la différence de potentiel acoustique en fonction de la température de la résistance.

Les méthodes acoustiques vous permettent de prendre des relevés de température dans des espaces confinés et des environnements où la mesure directe n'est pas possible. Des dispositifs similaires sont utilisés en médecine, en recherche sous-marine, ainsi qu'en industrie

La méthode de mesure par de tels capteurs est assez simple: il faut comparer le bruit produit par deux éléments similaires, dont l'un est à une température connue, et le second à une température déterminée.

Les capteurs de température acoustiques conviennent pour mesurer l'intervalle -270 - +1100°De plus, la complexité du processus réside dans le niveau de bruit trop faible: les sons émis par l'amplificateur le nient parfois.

Capteurs de température NQR

L'essence du fonctionnement des thermomètres à résonance quadripolaire nucléaire est l'action du gradient de champ, qui forme le réseau du cristal et le moment du noyau - un indicateur provoqué par la déviation de la charge de la symétrie de la sphère.

À la suite de ce phénomène, une procession de noyaux apparaît: sa fréquence dépend du gradient du champ de réseau. La température affecte également l'ampleur de cet indicateur: sa montée provoque une baisse de la fréquence NQR.

L'élément principal de ces capteurs est une ampoule avec une substance qui est placée dans un enroulement d'inductance connecté au circuit générateur.

L'avantage des appareils est une durée de mesure illimitée, une fiabilité et un fonctionnement stable. L'inconvénient est la non-linéarité des mesures, ce qui oblige à utiliser la fonction de conversion.

Dispositifs semi-conducteurs

Une catégorie d'appareils qui fonctionne sur la base de changements dans les caractéristiques de la jonction pn provoqués par la température. La tension au transistor est toujours proportionnelle à l'effet de la température, ce qui facilite le calcul de ce facteur.

Les avantages de tels dispositifs sont une grande précision des données, un faible coût, une linéarité des caractéristiques sur toute la plage de mesure. L'installation de tels dispositifs se fait commodément directement sur un substrat semi-conducteur, ce qui les rend excellents pour la microélectronique.

Capteurs de température volumétriques

De tels dispositifs sont basés sur le principe bien connu de l'expansion et de la contraction des substances observées pendant le chauffage ou le refroidissement. De tels capteurs sont assez pratiques. Ils peuvent être utilisés pour déterminer des températures comprises entre -60 et + 400 ° C.

Pour la possibilité d'un contrôle visuel de la température, la plupart des capteurs de température situés dans les pièces sont équipés d'écrans sur lesquels sont affichées les valeurs actuelles.

Il est important de se rappeler que les mesures de liquides avec de tels dispositifs sont limitées par les températures d'ébullition et de congélation, et des gaz par leur transition vers un état liquide. L'erreur de mesure causée par l'influence de l'environnement pour ces appareils est assez faible: elle varie entre 1-5%.

Sélection de capteurs de température

Lors du choix de tels appareils, des facteurs tels que:

• plage de température dans laquelle les mesures sont prises;
• la nécessité et la capacité d'immerger le capteur dans un objet ou un environnement;
• conditions de mesure: pour prendre des indicateurs dans un environnement agressif, il est préférable de privilégier une option sans contact ou un modèle placé dans un boîtier anti-corrosion;
• la durée de vie de l'appareil avant l'étalonnage ou le remplacement - certains types d'appareils (par exemple, les thermistances) tombent en panne assez rapidement;
• données techniques: résolution, tension, vitesse d'alimentation du signal, erreur;
• amplitude du signal de sortie.

Dans certains cas, le matériau du boîtier de l'appareil est également important, et lorsqu'il est utilisé à l'intérieur - la taille et la conception.

Directives d'installation de bricolage

Ces appareils sont largement utilisés à diverses fins: ils sont équipés de radiateurs, de chaudières de chauffage et d'autres appareils ménagers.

Avant de commencer l'installation, vous devez lire attentivement les instructions: elles indiquent non seulement les caractéristiques d'installation (par exemple, les dimensions de raccordement à la buse), mais également les règles de fonctionnement, ainsi que les limites de température auxquelles l'appareil de mesure convient.

Il est également nécessaire de prendre en compte la taille du manchon, qui peut varier entre 120-160 mm.

Considérez les deux cas les plus courants de montage d'un capteur de température.

Connexion de l'appareil au radiateur

Il n'est pas nécessaire d'équiper tous les appareils de chauffage d'un thermostat. Selon la réglementation, capteurs montés sur la batteriesi sa capacité totale dépasse 50% de la production de chaleur par des systèmes similaires. S'il y a deux radiateurs dans la pièce, le thermostat n'est installé que sur un ayant un indicateur de puissance plus élevé.

Le capteur de température est une partie obligatoire des régulateurs de température, permettant de réduire ou d'augmenter le chauffage des radiateurs, du chauffage au sol et d'autres appareils de chauffage

La vanne de l'appareil est installée sur le tuyau d'alimentation au lieu de raccordement du radiateur au réseau de chauffage. S'il est impossible de l'insérer dans un circuit existant, il est nécessaire de démonter le câble d'alimentation, ce qui peut entraîner des difficultés.

Pour effectuer cette manipulation, il est nécessaire d'utiliser un outil pour couper les tuyaux, tandis que l'installation d'une tête thermique se fait facilement sans équipement spécial. Dès que le capteur est monté, il suffit de combiner les marques faites sur le boîtier et l'appareil, après quoi la tête est fixée par une pression douce de la main.

Montage d'un capteur de température de l'air

Un tel appareil est installé dans le salon le plus froid sans courants d'air (dans le hall, la cuisine ou la chaufferie, son installation est indésirable, car elle peut provoquer des perturbations dans le système).

Lorsque vous choisissez un endroit, vous devez vous assurer que la lumière du soleil ne tombe pas sur l'appareil, il ne devrait pas y avoir d'appareils de chauffage (radiateurs, radiateurs, tuyaux) à proximité.

Pour un système de chauffage conventionnel, un thermostat suffit, alors qu'avec un circuit collecteur, il est souhaitable d'utiliser plusieurs capteurs dont le nombre coïncide avec le nombre de pièces. Cela vous permettra d'ajuster individuellement la température dans des espaces séparés.

La connexion de l'appareil s'effectue conformément aux instructions du passeport technique, à l'aide des bornes ou du câble inclus dans le kit.

Surveillance de la température requise capteur thermique dans le «plancher chaud» peut être situé profondément dans la chape de béton. Dans ce cas, un tuyau ondulé ayant une extrémité fermée et un coude incliné peut être utilisé pour la protection.

Cette dernière fonctionnalité vous permet de supprimer un appareil cassé et de le remplacer par un nouveau si nécessaire.

L'installation de l'appareil est la suivante:

1. Un évidement est disposé dans le mur pour le montage de l'accessoire.
2. La partie avant est retirée du capteur de température, après quoi l'appareil est installé sur le site préparé.
3. Ensuite, le câble chauffant est connecté aux contacts, tandis que les capteurs sont connectés aux bornes.

La dernière étape consiste à connecter le câble d'alimentation et à installer le panneau avant à sa place.

Le schéma de raccordement du thermostat de la chaudière de chauffage est décrit en détail dans cet article.

Si l'appareil, pour la fonctionnalité duquel la connexion interne des capteurs est nécessaire, a une conception complexe, il est préférable de contacter des spécialistes.

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

La vidéo ci-dessous explique comment installer des appareils thermiques sur une chaudière:

L'installation des capteurs sur les tuyaux d'alimentation et de retour diffère-t-elle:

Les capteurs de température sont largement utilisés à la fois dans diverses industries et à des fins domestiques. Une large gamme de tels appareils, basée sur différents principes de fonctionnement, vous permet de choisir la meilleure option pour résoudre un problème particulier.

Dans les maisons et les appartements, ces appareils sont le plus souvent utilisés pour maintenir une température confortable dans les locaux, ainsi que pour régler les systèmes de chauffage - batteries, chauffage au sol.

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