Sensores de temperatura para aquecimento: finalidade, tipos, instruções de instalação

Ao operar dispositivos de aquecimento, é necessário controlar o grau de aquecimento do líquido de refrigeração, bem como o ar da sala. Os sensores de temperatura para aquecimento ajudam a remover e transmitir informações, as quais podem ser lidas visualmente ou imediatamente enviadas ao controlador.

Oferecemos entender como funcionam os sensores de temperatura, que tipos de dispositivos de controle existem e quais parâmetros devem ser considerados ao escolher um dispositivo. Além disso, preparamos instruções passo a passo que ajudarão você a instalar independentemente o sensor de temperatura no radiador de aquecimento.

O princípio de operação do sensor térmico

Você pode controlar o sistema de aquecimento por uma variedade de métodos, incluindo:

• dispositivos automáticos para fornecimento de energia oportuno;
• unidades de monitoramento de segurança;
• unidades de mistura.

Para a operação correta de todos esses grupos, são necessários sensores de temperatura que emitem sinais sobre o funcionamento dos dispositivos. O monitoramento das leituras desses dispositivos permite identificar falhas no sistema a tempo e tomar medidas corretivas.

Existem muitos tipos de instrumentos usados ​​para medir a temperatura. Eles podem ser imersos em refrigerantes, usados ​​em ambientes fechados ou localizados fora

O sensor de temperatura pode ser usado como um dispositivo separado, por exemplo, para controlar a temperatura ambiente ou ser uma parte inextricável de um dispositivo complexo, por exemplo, uma caldeira de aquecimento.

A base de tais dispositivos usados ​​no controle automatizado é o princípio de converter indicadores de temperatura em um sinal elétrico. Devido a isso, os resultados da medição podem ser transmitidos rapidamente pela rede na forma de um código digital, o que garante alta velocidade, sensibilidade e precisão da medição.

Ao mesmo tempo, vários dispositivos para medir o estágio de aquecimento podem ter recursos de design que afetam vários parâmetros: trabalho em um determinado ambiente, método de transmissão, método de visualização e outros.

Tipos de dispositivos de medição de temperatura

Os dispositivos térmicos podem ser classificados de acordo com vários critérios importantes, incluindo o método de transmissão de informações, o local e as condições de instalação, bem como o algoritmo de leitura.

Pelo método de transferência de informações

De acordo com o método usado para transmitir informações, os sensores são divididos em duas grandes categorias:

• dispositivos de arame;
• sensores sem fio.

Inicialmente, todos esses dispositivos eram equipados com fios através dos quais os sensores de temperatura eram conectados à unidade de controle, transmitindo informações a ela. Embora esses dispositivos agora sejam suplantados por contrapartes sem fio, eles ainda são frequentemente usados ​​em circuitos simples.

Além disso, os sensores com fio são mais precisos e confiáveis.

Para garantir a operação coordenada do sensor com fio usado no dispositivo composto, é desejável combiná-lo com equipamentos fabricados pelo mesmo fabricante

Atualmente, os dispositivos sem fio, que geralmente transmitem informações usando um transmissor e um receptor de ondas de rádio, ganharam distribuição. Esses dispositivos podem ser montados em quase todos os lugares, incluindo uma sala separada ou ao ar livre.

As características importantes desses sensores de temperatura são:

• a presença de uma bateria;
• erro de medição;
• faixa de transmissão de sinal.

Os dispositivos sem fio / com fio podem se substituir completamente, no entanto, existem alguns recursos em sua operação.

Por localização e método de posicionamento

No local de fixação, esses dispositivos são divididos nas seguintes variedades:

• faturas anexadas ao circuito de aquecimento;
• submersível em contato com o líquido de refrigeração;
• interior localizado em um espaço residencial ou de escritório;
• externo, que estão localizados fora.

Em algumas unidades, vários tipos de sensores podem ser usados ​​simultaneamente para controle de temperatura.

De acordo com o mecanismo de leitura

Pelo método de demonstração de informações, os dispositivos podem ser:

• bimetálico;
• álcool.

Na primeira modalidade, assume-se o uso de duas placas feitas de metais diferentes, bem como um comparador. À medida que a temperatura aumenta, um dos elementos se deforma, criando pressão na seta. As leituras desses dispositivos são de boa precisão, mas sua inércia é um grande sinal de menos.

Termostatos bimetálicos e de álcool são frequentemente instalados em equipamentos de aquecimento, como caldeiras. Eles permitem monitorar o aquecimento, excedendo o que pode levar a consequências fatais.

Os sensores cuja operação é baseada no uso de álcool são quase completamente desprovidos dessa desvantagem. Nesse caso, uma solução contendo álcool é expandida para um balão hermeticamente fechado, que se expande quando aquecido. O design é bastante elementar, confiável, mas não muito conveniente para observação.

Diferentes tipos de sensores de temperatura

Para fazer leituras de temperatura, são utilizados dispositivos com um princípio diferente de operação. Entre os mais populares estão os dispositivos listados abaixo.

Termopares: remoção precisa - dificuldade na interpretação

Esse dispositivo consiste em dois fios soldados juntos, feitos de vários metais. A diferença de temperatura que surge entre as extremidades quente e fria serve como fonte de corrente elétrica de 40-60 μV (o indicador depende do material do termopar).

As combinações mais usadas de metais e ligas para a fabricação de termopares são: cromo-alumínio, ferro-costantan, ferro-níquel, níquel-cromo e outros

Um termopar é considerado um sensor de temperatura de alta precisão; no entanto, é bastante difícil fazer leituras precisas dele.Para isso, é necessário conhecer a força eletromotriz (EMF) usando a diferença de temperatura do dispositivo.

Para que o resultado seja correto, é importante compensar a temperatura da junção fria, usando, por exemplo, um método de hardware no qual o segundo termopar é colocado em um ambiente com temperatura predeterminada.

O método de compensação de software envolve a colocação de outro sensor de temperatura na isocâmera juntamente com as junções frias, o que permite controlar a temperatura com uma determinada precisão.

Certas dificuldades são causadas pelo processo de obtenção de dados de um termopar devido à sua não linearidade. Para a precisão das indicações, o GOST R 8.585-2001 introduziu coeficientes polinomiais, que permitem converter o CEM em temperatura, além de realizar operações inversas.

Outro problema é que as leituras são feitas em microvolts, cuja conversão é impossível usar dispositivos digitais amplamente disponíveis. Para usar um termopar em estruturas, é necessário fornecer transdutores precisos de vários bits com um nível mínimo de ruído.

Termistores: fácil e simples

É muito mais fácil medir a temperatura usando termistores, que são baseados no princípio da dependência da resistência dos materiais à temperatura ambiente. Tais dispositivos, por exemplo, feitos de platina, têm vantagens importantes como alta precisão e linearidade.

O principal problema desses sensores de temperatura pode ser considerado um coeficiente de resistência extremamente baixo, no entanto, ainda é mais fácil medi-lo com precisão do que capturar pequenos valores de tensão do termopar

Uma característica importante de um resistor é a resistência básica a uma certa temperatura. De acordo com GOST 21342.7-76, este indicador é medido a 0 ° C. Recomenda-se que vários valores de resistência (Ohms), bem como T_policial - coeficiente de temperatura.

Indicador T_policial calculado pela fórmula:

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

Onde:

• R_e - resistência à temperatura atual;
• R_0c - resistência a 0 ° C;
• T_e - temperatura atual;
• T_0c - 0 ° C.

O GOST também fornece coeficientes de temperatura fornecidos para vários dispositivos de medição feitos de cobre, níquel, platina e também indica os coeficientes polinomiais usados ​​para calcular a temperatura com base nos indicadores de resistência atuais.

Os sensores de termistor são comuns nas indústrias eletrônica e de engenharia, devido à precisão das leituras, à sensibilidade e à operação pouco exigente.

A resistência pode ser medida conectando o dispositivo ao circuito da fonte de corrente e medindo a tensão diferencial. Os indicadores podem ser controlados usando circuitos integrados, cuja saída analógica é igual à tensão fornecida.

Sensores térmicos com dispositivos semelhantes podem ser conectados com segurança a um conversor analógico-digital, digitalizando-o com um ADC de oito ou dez bits.

Sensor digital para medições simultâneas

Os sensores digitais de temperatura também têm sido amplamente utilizados, por exemplo, o modelo DS18B20, cuja operação é realizada usando um chip com três saídas. Graças a este dispositivo, é possível fazer leituras de temperatura simultaneamente de vários sensores que operam em paralelo, enquanto o erro é de apenas 0,5° C.

Um modelo popular é o sensor combinado de temperatura / umidade SHT1, que permite medir o calor com uma precisão de + 2 ° e a umidade com um erro de +5. No entanto, o próprio fabricante alega que existem dispositivos mais precisos e econômicos

Entre as outras vantagens deste dispositivo também pode ser notada uma ampla faixa de temperaturas de operação (-55 + 125 ° C). A principal desvantagem é a operação lenta: para cálculos mais precisos, o dispositivo requer pelo menos 750 ms.

Iromômetros sem contato (termovisores)

A ação desses sensores de proximidade é baseada na fixação da radiação térmica dos corpos. Para caracterizar esse fenômeno, é utilizada a quantidade de energia liberada por unidade de tempo de uma superfície unitária, que é por unidade da faixa de comprimento de onda.

Um critério semelhante que reflete a intensidade da radiação monocromática é chamado luminosidade espectral.

Os seguintes tipos de pirômetros estão disponíveis:

• radiação;
• luminância (óptica);
• cor.

Radiação pirômetros Para permitir medições entre 20-25000 ° C, no entanto, para determinar a temperatura, é importante levar em consideração o coeficiente de incompletude da radiação, cujo valor real depende da condição física do corpo, de sua composição química e de outros fatores.

O principal elemento ativo do sensor de radiação é um telescópio, dentro do qual é uma bateria que consiste em um circuito em série de termopares. As extremidades de trabalho desses dispositivos estão localizadas em um lobo revestido a platina (+)

Pirômetros de brilho (ópticos) Projetado para medir temperaturas de 500 a 4000 ° C. Eles fornecem alta precisão das medições, no entanto, podem distorcer as leituras devido à possível absorção de radiação dos corpos por um meio intermediário, através do qual as observações são feitas.

Pirômetros de corcujas ações são baseadas na determinação da intensidade da radiação em dois comprimentos de onda - de preferência na seção vermelha ou azul do espectro, são usadas para medições na faixa de 800 a 0 ° C.

Sua principal vantagem é que a incompletude da radiação não afeta os erros de medição. Além disso, os indicadores são independentes da distância ao objeto.

Transdutores de temperatura de quartzo (piezoelétricos)

Para fazer leituras de temperatura dentro de -80 + 250 ° C, você pode usar transdutores de quartzo (elementos piezoelétricos), cujo princípio é baseado na dependência de frequência do quartzo no aquecimento. Nesse caso, a posição do corte ao longo dos eixos cristalinos afeta a função do conversor.

Dispositivos piezoelétricos (quartzo) são usados ​​com mais frequência em pesquisas, pois esses dispositivos são caracterizados por uma faixa de medição estendida, confiabilidade, alta precisão

Os sensores piezoelétricos se distinguem por sensibilidade fina e alta resolução, são capazes de trabalhar de maneira confiável por um longo tempo. Tais dispositivos são amplamente utilizados na fabricação de termômetros digitais e são considerados um dos dispositivos mais promissores para tecnologias futuras.

Sensores de temperatura acústicos

O funcionamento de tais dispositivos é fornecido removendo a diferença de potencial acústico, dependendo da temperatura do resistor.

Os métodos acústicos permitem fazer leituras de temperatura em espaços e ambientes confinados, onde a medição direta não é possível. Dispositivos similares são usados ​​na medicina, na pesquisa subaquática e na indústria

O método de medição por esses sensores é bastante simples: é necessário comparar o ruído produzido por dois elementos semelhantes, um dos quais está em uma temperatura conhecida e o segundo em uma temperatura determinada.

Sensores de temperatura acústicos são adequados para medir o intervalo -270 - +1100°C. Além disso, a complexidade do processo está no nível de ruído muito baixo: os sons emitidos pelo amplificador às vezes o abafam.

Sensores de temperatura NQR

A essência da operação dos termômetros de ressonância quadrupolo nuclear é a ação do gradiente de campo, que forma a estrutura cristalina e o momento do núcleo - um indicador causado pelo desvio da carga da simetria da esfera.

Como resultado desse fenômeno, surge uma procissão de núcleos: sua frequência depende do gradiente do campo reticulado. A temperatura também afeta a magnitude desse indicador: seu aumento causa uma queda na frequência NQR.

O elemento principal desses sensores é uma ampola com uma substância que é colocada em um enrolamento de indutância conectado ao circuito do gerador.

A vantagem dos dispositivos é a duração ilimitada da medição, confiabilidade e operação estável. A desvantagem é a não linearidade das medições, o que torna necessário o uso da função de conversão.

Dispositivos semicondutores

Uma categoria de dispositivos que opera com base em alterações nas características da junção pn causadas pela temperatura. A tensão no transistor é sempre proporcional ao efeito da temperatura, o que facilita o cálculo desse fator.

As vantagens de tais dispositivos são alta precisão de dados, baixo custo, linearidade de características em toda a faixa de medição. A instalação de tais dispositivos é convenientemente feita diretamente em um substrato semicondutor, tornando-os excelentes para microeletrônica.

Sensores de temperatura volumétricos

Tais dispositivos são baseados no conhecido princípio de expansão e contração de substâncias observadas durante o aquecimento ou o resfriamento. Tais sensores são bastante práticos. Eles podem ser usados ​​para determinar temperaturas entre -60 - + 400 ° C.

Para a possibilidade de controle visual da temperatura, a maioria dos sensores de temperatura localizados nas salas está equipada com displays nos quais os valores atuais são exibidos.

É importante lembrar que as medições de líquidos com esses dispositivos são limitadas pelas temperaturas de ebulição e congelamento e dos gases pela transição para o estado líquido. O erro de medição causado pela influência do ambiente para esses dispositivos é bastante pequeno: varia entre 1 e 5%.

Seleção de sensores de temperatura

Ao escolher esses dispositivos, fatores como:

• faixa de temperatura na qual as medições são realizadas;
• a necessidade e capacidade de mergulhar o sensor em um objeto ou ambiente;
• condições de medição: para a tomada de indicadores em um ambiente agressivo, é melhor preferir uma opção sem contato ou um modelo colocado em uma caixa anticorrosiva;
• a vida útil do dispositivo antes da calibração ou substituição - alguns tipos de dispositivos (por exemplo, termistores) falham com rapidez suficiente;
• dados técnicos: resolução, tensão, taxa de alimentação do sinal, erro;
• magnitude do sinal de saída.

Em alguns casos, o material da caixa do dispositivo também é importante e, quando usado em ambientes fechados - o tamanho e o design.

Diretrizes de instalação DIY

Tais aparelhos são amplamente utilizados para diversos fins: são equipados com radiadores, caldeiras de aquecimento e outros eletrodomésticos.

Antes de iniciar a instalação, você deve ler atentamente as instruções: indica não apenas os recursos de instalação (por exemplo, dimensões para conexão ao bico), mas também as regras de operação, bem como os limites de temperatura para os quais o dispositivo de medição é adequado.

Também é necessário levar em consideração o tamanho da luva, que pode variar entre 120-160 mm.

Considere os dois casos mais comuns de montagem de um sensor de temperatura.

Conectando o dispositivo ao radiador

Não é necessário equipar todos os aparelhos de aquecimento com um termostato. De acordo com os regulamentos, sensores montados na bateriase a sua capacidade total exceder 50% da produção de calor por sistemas similares. Se houver dois aquecedores na sala, o termostato será instalado apenas em um com um indicador de energia mais alto.

O sensor de temperatura é uma parte obrigatória dos controladores de temperatura, permitindo reduzir ou aumentar o aquecimento de radiadores, piso radiante e outros aparelhos de aquecimento

A válvula do dispositivo é instalada no tubo de alimentação no local de conexão do radiador à rede de aquecimento. Se for impossível inseri-lo em um circuito existente, é necessário desmontar o cabo de alimentação, o que pode causar algumas dificuldades.

Para realizar essa manipulação, é necessário o uso de uma ferramenta para cortar tubos, enquanto a instalação de um cabeçote térmico é feita facilmente sem equipamento especial. Assim que o sensor é montado, basta combinar as marcas feitas na caixa e no dispositivo, após o que a cabeça é fixada pressionando suavemente a mão.

Montagem de um sensor de temperatura do ar

Esse dispositivo é instalado na sala mais fria sem correntes de ar (no corredor, cozinha ou sala da caldeira, sua instalação é indesejável, pois pode causar distúrbios no sistema).

Ao escolher um local, você deve garantir que a luz do sol não caia sobre o dispositivo; não deve haver nenhum aparelho de aquecimento (aquecedores, radiadores, canos) por perto.

Para um sistema de aquecimento convencional, basta um termostato, enquanto que em um circuito coletor é desejável usar vários sensores, cujo número coincide com o número de divisões. Isso permitirá que você ajuste individualmente a temperatura em espaços separados.

A conexão do dispositivo é realizada de acordo com as instruções do passaporte técnico, usando os terminais ou cabos incluídos no kit.

Monitoramento de temperatura necessário sensor térmico no "piso quente" pode estar localizado no fundo da betonilha. Nesse caso, um tubo corrugado com uma extremidade fechada e uma dobra inclinada pode ser usado para proteção.

O último recurso permite remover um dispositivo quebrado e substituí-lo por um novo, se necessário.

A instalação do dispositivo é a seguinte:

1. Um recesso é disposto na parede para montar o acessório.
2. A parte frontal é removida do sensor de temperatura, após o qual o dispositivo é instalado no local preparado.
3. Em seguida, o cabo de aquecimento é conectado aos contatos, enquanto os sensores estão conectados aos terminais.

A etapa final é conectar o cabo de alimentação e instalar o painel frontal em seu lugar.

O diagrama de conexão do termostato para a caldeira de aquecimento é descrito detalhadamente em este artigo.

Se o dispositivo, cuja funcionalidade é necessária a conexão interna dos sensores, tiver um design complexo, é melhor entrar em contato com especialistas.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

O vídeo abaixo detalha como instalar aparelhos térmicos em uma caldeira:

A instalação dos sensores nos tubos de alimentação e retorno é diferente:

Os sensores de temperatura são amplamente utilizados em várias indústrias e para fins domésticos. Uma ampla variedade de dispositivos, baseados em diferentes princípios operacionais, permite que você escolha a melhor opção para solucionar um problema específico.

Em residências e apartamentos, esses dispositivos costumam ser usados ​​para manter uma temperatura confortável nas instalações, além de ajustar os sistemas de aquecimento - baterias, aquecimento de piso.

Tem algo a complementar ou tem dúvidas sobre a escolha e instalação de um sensor de temperatura? Você pode deixar comentários sobre a publicação, participar de discussões e compartilhar sua própria experiência usando esses dispositivos. O formulário de contato está localizado no bloco inferior.