Senzori de temperatură pentru încălzire: scop, tipuri, instrucțiuni de instalare

La funcționarea dispozitivelor de încălzire, este necesar să controlați gradul de încălzire al lichidului de răcire, precum și aerul din încăpere. Senzorii de temperatură pentru încălzire ajută la eliminarea și transmiterea informațiilor, informații din care pot fi citite vizual sau imediat trimise controlerului.

Ne oferim să înțelegem cum funcționează senzorii de temperatură, ce tipuri de dispozitive de control există și ce parametri trebuie luați în considerare atunci când alegem un dispozitiv. În plus, am pregătit instrucțiuni pas cu pas care vă vor ajuta să instalați independent senzorul de temperatură pe radiatorul de încălzire.

Principiul de funcționare al senzorului termic

Puteți controla sistemul de încălzire printr-o varietate de metode, inclusiv:

• Dispozitive automate pentru alimentarea în timp util;
• unități de monitorizare a siguranței;
• unități de amestec.

Pentru funcționarea corectă a tuturor acestor grupuri, este nevoie de senzori de temperatură care să semnalizeze funcționarea dispozitivelor. Monitorizarea citirilor acestor dispozitive vă permite să identificați defecțiunile din sistem la timp și să luați măsuri corective.

Există multe tipuri de instrumente utilizate pentru a lua temperatura. Pot fi scufundate în lichide de răcire, folosite în interior sau amplasate în exterior

Senzorul de temperatură poate fi utilizat ca dispozitiv separat, de exemplu, pentru a controla temperatura camerei sau poate fi o parte indisolubilă a unui dispozitiv complex, de exemplu, un cazan de încălzire.

Baza acestor dispozitive utilizate în controlul automat este principiul convertirii indicatorilor de temperatură într-un semnal electric. Datorită acestui fapt, rezultatele măsurătorilor pot fi transmise rapid prin rețea sub forma unui cod digital, ceea ce garantează o viteză mare, sensibilitate și acuratețe de măsurare.

În același timp, diverse dispozitive pentru măsurarea etapei de încălzire pot avea caracteristici de proiectare care afectează o serie de parametri: lucrul într-un anumit mediu, metoda de transmisie, metoda de vizualizare și altele.

Tipuri de dispozitive de măsurare a temperaturii

Dispozitivele termice pot fi clasificate în funcție de o serie de criterii importante, inclusiv metoda de transmitere a informațiilor, locația și condițiile de instalare, precum și algoritmul de citire.

După metoda de transfer de informații

Conform metodei utilizate pentru a transmite informații, senzorii sunt împărțiți în două mari categorii:

• dispozitive cu fir;
• senzori wireless

Inițial, toate aceste dispozitive erau echipate cu fire prin care senzorii de temperatură erau conectați la unitatea de control, care îi transmit informații. Deși aceste dispozitive sunt acum înlocuite de omologii wireless, ele sunt încă deseori utilizate în circuite simple.

În plus, senzorii cu fir sunt mai exacti și mai fiabili.

Pentru a asigura funcționarea coordonată a senzorului cu fir utilizat în dispozitivul compozit, este de dorit să-l combinați cu echipamente fabricate de același producător

În zilele noastre, dispozitivele wireless, care transmit cel mai adesea informații folosind un emițător și un receptor de unde radio, au câștigat distribuție. Astfel de dispozitive pot fi montate aproape peste tot, inclusiv o cameră separată sau în aer liber.

Caracteristici importante ale acestor senzori de temperatură sunt:

• prezența unei baterii;
• eroare de măsurare;
• interval de transmisie a semnalului.

Dispozitivele fără fir / cu fir se pot înlocui complet reciproc, cu toate acestea, există funcții în funcționarea lor.

După locație și metoda de plasare

La locul de atașare, aceste dispozitive sunt împărțite în următoarele soiuri:

• facturi atașate circuitului de încălzire;
• submersibil în contact cu lichidul de răcire;
• interior situat într-un spațiu rezidențial sau de birou;
• externe, care sunt situate în exterior.

În unele unități, mai multe tipuri de senzori pot fi utilizați simultan pentru controlul temperaturii.

Conform mecanismului de citire

Prin metoda de a demonstra informații, dispozitivele pot fi:

• bimetal;
• alcool.

În prima realizare, se presupune că se vor folosi două plăci din metale diferite, precum și un indicator de cadran. Pe măsură ce temperatura crește, unul dintre elemente se deformează, creând presiune pe săgeată. Citirile unor astfel de dispozitive sunt de o acuratețe bună, dar inertitatea lor este un mare minus.

Termostatele bimetalice și alcoolice sunt adesea instalate pe echipamentele de încălzire, cum ar fi cazanele. Acestea vă permit să monitorizați încălzirea, depășind ceea ce poate duce la consecințe fatale.

Senzorii a căror funcționare se bazează pe consumul de alcool sunt aproape complet lipsiți de acest dezavantaj. În acest caz, o soluție care conține alcool este extinsă într-un balon închis ermetic, care se extinde la încălzire. Designul este destul de elementar, de încredere, dar nu este foarte convenabil pentru observare.

Diferite tipuri de senzori de temperatură

Pentru a lua citiri de temperatură, se folosesc dispozitive cu un principiu diferit de funcționare. Printre cele mai populare sunt dispozitivele enumerate mai jos.

Termocuple: îndepărtare precisă - dificultate de interpretare

Un astfel de dispozitiv este format din două fire sudate între ele, confecționate din diverse metale. Diferența de temperatură care apare între capetele calde și reci servește ca sursă de curent electric de 40-60 μV (indicatorul depinde de materialul termocuplei).

Cele mai utilizate combinații de metale și aliaje pentru fabricarea de termocuple sunt: ​​crom-aluminiu, fier-costant, fier-nichel, nichel-crom și altele

Un termocuplu este considerat un senzor de temperatură de înaltă precizie, cu toate acestea, este destul de dificil să preiați citiri exacte din acesta.Pentru a face acest lucru, trebuie să cunoașteți forța electromotoare (EMF) folosind diferența de temperatură a dispozitivului.

Pentru ca rezultatul să fie corect, este important să se compenseze temperatura joncțiunii la rece, folosind, de exemplu, o metodă hardware în care cel de-al doilea termocuplu este plasat într-un mediu cu o temperatură predeterminată.

Metoda compensării software implică plasarea unui alt senzor de temperatură în izocameră împreună cu joncțiuni la rece, ceea ce vă permite să controlați temperatura cu o precizie dată.

Anumite dificultăți sunt cauzate de procesul de preluare a datelor dintr-un termopar datorită neliniarității sale. Pentru corectitudinea indicațiilor, GOST R 8.585-2001 a introdus coeficienți polinomiali care permit transpunerea EMF la temperatură, precum și efectuarea operațiilor inverse.

O altă problemă este că citirile sunt luate în microvolți, pentru conversia cărora este imposibil să folosiți dispozitive digitale disponibile pe scară largă. Pentru a utiliza un termopar în structuri, este necesar să furnizați traductoare precise, cu mai mulți biți, cu un nivel minim de zgomot.

Termistoare: ușor și simplu

Este mult mai ușor să măsurați temperatura folosind termistori, care se bazează pe principiul dependenței rezistenței materialelor de temperatura ambiantă. Astfel de dispozitive, de exemplu, confecționate din platină, au avantaje atât de importante precum precizia și liniaritatea ridicată.

Principala problemă a unor astfel de senzori de temperatură poate fi considerată un coeficient de rezistență extrem de scăzut al temperaturii, cu toate acestea, este totuși mai ușor să o măsurați cu exactitate decât să prindem valori mici ale tensiunii termocuple.

O caracteristică importantă a unui rezistor este rezistența de bază la o anumită temperatură. Conform GOST 21342.7-76, acest indicator este măsurat la 0 ° C. Se recomandă o serie de valori de rezistență (Ohms), precum și T_ks - coeficientul de temperatură.

Indicator T_ks calculat după formula:

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

în cazul în care:

• R_e - rezistența la temperatura curentă;
• R_0c - rezistență la 0 ° C;
• T_e - temperatura curentă;
• T_0c - 0 ° C

GOST arată, de asemenea, coeficienții de temperatură furnizați pentru diverse dispozitive de măsurare realizate din cupru, nichel, platină și, de asemenea, indică coeficienții polinomiali folosiți pentru calcularea temperaturii pe baza indicatorilor de rezistență curenti.

Senzorii termistor sunt răspândiți în industria electronică și cea inginerească, datorită preciziei citirilor, sensibilității și funcționării neobișnuite

Rezistența poate fi măsurată prin conectarea dispozitivului la circuitul sursei de curent și măsurarea tensiunii diferențiale. Indicatoarele pot fi controlate folosind circuite integrate, a căror ieșire analogă este egală cu tensiunea furnizată.

Senzorii termici cu dispozitive similare pot fi conectați în siguranță la un convertor analog-digital, digitalizându-l cu un ADC de opt sau zece biți.

Senzor digital pentru măsurători simultane

Senzorii digitali de temperatură au fost folosiți pe scară largă, de exemplu, modelul DS18B20, a cărui funcționare se realizează folosind un cip cu trei ieșiri. Datorită acestui dispozitiv, este posibil să se efectueze citiri de temperatură simultan de la mai mulți senzori care funcționează în paralel, în timp ce eroarea este de doar 0,5° C.

Un model popular este senzorul SHT1 combinat de temperatură / umiditate, care vă permite să măsurați căldura cu o precizie de + 2 ° și umiditatea cu o eroare de +5. Cu toate acestea, producătorul însuși susține că există dispozitive mai precise și mai economice

Printre celelalte avantaje ale acestui dispozitiv se poate remarca și o gamă largă de temperaturi de funcționare (-55 + 125 ° C). Dezavantajul principal este funcționarea lentă: pentru calculele cele mai precise, dispozitivul necesită cel puțin 750 ms.

Irometre fără contact (Imagistica termică)

Acțiunea acestor senzori de proximitate se bazează pe fixarea radiațiilor termice din corpuri. Pentru a caracteriza acest fenomen, se utilizează cantitatea de energie eliberată pe unitatea de timp de pe o suprafață a unității, care este per unitatea din intervalul de lungime de undă.

Un criteriu similar care reflectă intensitatea radiațiilor monocromatice se numește luminozitate spectrală.

Sunt disponibile următoarele tipuri de pirometre:

• radiații;
• luminanță (optică);
• culoare.

radiație pirometre Permite măsurători la 20-25000 ° C, cu toate acestea, pentru a determina temperatura, este important să se țină seama de coeficientul de incompletitudine a radiației, a cărei valoare depinde de starea fizică a corpului, de compoziția sa chimică și de alți factori.

Elementul principal activ al senzorului de radiații este un telescop, în interiorul căruia se află o baterie formată dintr-un circuit în serie de termocuple. Capetele de lucru ale acestor dispozitive sunt amplasate pe un lob acoperit cu platină (+)

Pirometre luminozitate (optice) Proiectat pentru a măsura temperaturi de 500-4000 ° C. Acestea asigură o precizie ridicată a măsurătorilor, cu toate acestea, pot distorsiona citirile datorită posibilei absorbții a radiațiilor din corpuri de către un mediu intermediar prin care se fac observații.

Pirometre de culoareale căror acțiuni se bazează pe determinarea intensității radiației la două lungimi de undă - de preferință în secțiunea roșie sau albastră a spectrului, sunt utilizate pentru măsurători în intervalul 800 - 0 ° C.

Principalul lor avantaj este că incompletitudinea radiațiilor nu afectează erorile de măsurare. În plus, indicatorii sunt independenți de distanța față de obiect.

Traductoare de temperatură cuarț (piezoelectrice)

Pentru a lua citiri de temperatură în -80 + 250 ° C, puteți utiliza traductoare de cuarț (elemente piezoelectrice), al căror principiu se bazează pe dependența de frecvență a cuarțului de încălzire. În acest caz, poziția tăierii de-a lungul axelor cristaline afectează funcția convertorului.

Dispozitivele piezoelectrice (cuarț) sunt cel mai des utilizate în cercetare, deoarece astfel de dispozitive sunt caracterizate printr-un interval extins de măsurare, fiabilitate, precizie ridicată

Senzorii piezoelectrici se remarcă prin sensibilitate fină, rezoluție înaltă, sunt capabili să funcționeze în mod fiabil pentru o lungă perioadă de timp. Astfel de dispozitive sunt utilizate pe scară largă la fabricarea de termometre digitale și sunt considerate unul dintre cele mai promițătoare dispozitive pentru viitoarele tehnologii.

Senzori de temperatură zgomot (acustici)

Funcționarea acestor dispozitive este asigurată prin înlăturarea diferenței de potențial acustic în funcție de temperatura rezistorului.

Metodele acustice vă permit să efectuați lecturi de temperatură în spații limitate și medii în care măsurarea directă nu este posibilă. Dispozitive similare sunt utilizate în medicină, cercetarea subacvatică, precum și în industrie

Metoda de măsurare prin astfel de senzori este destul de simplă: este necesar să se compare zgomotul produs de două elemente similare, unul dintre acestea fiind la o temperatură cunoscută, iar al doilea la o temperatură determinată.

Senzorii de temperatură acustici sunt potriviți pentru măsurarea intervalului -270 - +1100°C. Mai mult, complexitatea procesului constă în nivelul prea scăzut de zgomot: sunetele emise de amplificator îl înecă uneori.

Senzori de temperatură NQR

Esența funcționării termometrelor de rezonanță cu patrurupole nucleare este acțiunea gradientului de câmp, care formează zăbrele cristalului și momentul nucleului - un indicator provocat de abaterea încărcării de la simetria sferei.

Ca urmare a acestui fenomen, apare o procesiune de nuclee: frecvența acestuia depinde de gradientul câmpului de zăbrele. Temperatura afectează, de asemenea, amploarea acestui indicator: creșterea acestuia determină o scădere a frecvenței NQR.

Elementul principal al acestor senzori este o fiolă cu o substanță care este plasată într-o înfășurare de inductanță conectată la circuitul generatorului.

Avantajul dispozitivelor este durata nelimitată de măsurare, fiabilitatea și funcționarea stabilă. Dezavantajul este neliniaritatea măsurătorilor, ceea ce face necesară utilizarea funcției de conversie.

Dispozitive semiconductoare

O categorie de dispozitive care operează pe baza modificărilor caracteristicilor joncțiunii pn cauzate de temperatură. Tensiunea la tranzistor este întotdeauna proporțională cu efectul temperaturii, ceea ce facilitează calcularea acestui factor.

Avantajele unor astfel de dispozitive sunt precizia ridicată a datelor, costul redus, liniaritatea caracteristicilor pe întregul interval de măsurare. Instalarea unor astfel de dispozitive se face în mod convenabil direct pe un substrat semiconductor, ceea ce le face excelente pentru microelectronică.

Senzori volumetrici de temperatură

Astfel de dispozitive se bazează pe binecunoscutul principiu al expansiunii și contracției substanțelor observate în timpul încălzirii sau răcirii. Astfel de senzori sunt destul de practice. Pot fi utilizate pentru a determina temperaturi cuprinse între -60 - + 400 ° С.

Pentru posibilitatea controlului vizual al temperaturii, majoritatea senzorilor de temperatură din camere sunt echipate cu afișaje pe care sunt afișate valorile curente.

Este important să ne amintim că măsurătorile lichidelor cu astfel de dispozitive sunt limitate de temperaturile de fierbere și de îngheț, precum și de gaze prin trecerea lor la o stare lichidă. Eroarea de măsurare cauzată de influența mediului pentru aceste dispozitive este destul de mică: variază între 1-5%.

Selectarea senzorilor de temperatură

Atunci când alegeți astfel de dispozitive, factori precum:

• intervalul de temperatură în care sunt luate măsurători;
• nevoia și capacitatea de a cufunda senzorul într-un obiect sau mediu;
• condiții de măsurare: pentru preluarea indicatorilor într-un mediu agresiv, este mai bine să preferați o opțiune fără contact sau un model plasat într-un caz anticoroziv;
• durata de viață a dispozitivului înainte de calibrare sau înlocuire - unele tipuri de dispozitive (de exemplu, termistoare) nu reușesc destul de repede;
• date tehnice: rezoluție, tensiune, viteza de alimentare a semnalului, eroare;
• magnitudinea semnalului de ieșire.

În unele cazuri, materialul carcasei dispozitivului este de asemenea important, iar atunci când este utilizat în interior - dimensiunea și designul.

Ghid de instalare DIY

Astfel de aparate sunt utilizate pe scară largă în diverse scopuri: sunt echipate cu calorifere, cazane de încălzire și alte aparate de uz casnic.

Înainte de a începe instalarea, ar trebui să citiți cu atenție instrucțiunile: aceasta indică nu numai caracteristicile de instalare (de exemplu, dimensiunile pentru conectarea la duză), ci și regulile de funcționare, precum și limitele de temperatură pentru care dispozitivul de măsurare este potrivit.

De asemenea, este necesar să se țină cont de dimensiunea mânecii, care poate varia între 120-160 mm.

Luați în considerare cele mai comune două cazuri de montare a unui senzor de temperatură.

Conectarea dispozitivului la calorifer

Nu este necesar să echipați toate aparatele de încălzire cu un termostat. Conform reglementărilor, senzori montati pe bateriedacă capacitatea totală depășește 50% din producția de căldură prin sisteme similare. Dacă există două încălzitoare în cameră, atunci termostatul este instalat doar pe unul care are un indicator de putere mai mare.

Senzorul de temperatură este o parte obligatorie a regulatoarelor de temperatură, permițând să reducă sau să crească încălzirea radiatoarelor, încălzirea în pardoseală și alte aparate de încălzire

Supapa dispozitivului este instalată pe conducta de alimentare în locul conectării radiatorului la rețeaua de încălzire. Dacă este imposibil să îl introduceți într-un circuit existent, este necesar să demontați cablul de alimentare, ceea ce poate provoca unele dificultăți.

Pentru a efectua această manipulare, este necesar să folosiți un instrument pentru tăierea țevilor, în timp ce instalarea unui cap termic se face cu ușurință fără echipament special. Imediat ce senzorul este montat, este suficient să combinați marcajele făcute pe carcasă și dispozitiv, după care capul este fixat prin apăsarea lină a mâinii.

Montarea unui senzor de temperatură a aerului

Un astfel de dispozitiv este instalat în cea mai friguroasă cameră de zi fără tiraj (în hol, bucătărie sau camera cazanului, instalarea acestuia nu este de dorit, deoarece poate provoca perturbații în sistem).

Atunci când alegeți un loc, trebuie să vă asigurați că lumina solară nu cade pe dispozitiv, nu trebuie să existe în apropiere aparate de încălzire (încălzitoare, radiatoare, conducte).

Pentru un sistem de încălzire convențional, un termostat este suficient, în timp ce cu un circuit colector este de dorit să se utilizeze mai mulți senzori, al căror număr coincide cu numărul de camere. Acest lucru vă va permite să reglați individual temperatura în spații separate.

Conectarea dispozitivului se realizează conform instrucțiunilor din pașaportul tehnic, folosind terminalele sau cablul care sunt incluse în kit.

Monitorizarea temperaturii este necesară senzor termic în „pardoseala caldă” poate fi amplasat adânc în șapa de beton. În acest caz, o țeavă ondulată având un capăt închis și o îndoire înclinată poate fi utilizată pentru protecție.

Această din urmă caracteristică vă permite să eliminați un dispozitiv spart și să îl înlocuiți cu unul nou, dacă este necesar.

Instalarea dispozitivului se face după cum urmează:

1. O perete este amenajată în perete pentru montarea atașamentului.
2. Partea frontală este scoasă din senzorul de temperatură, după care dispozitivul este instalat pe site-ul pregătit.
3. În continuare, cablul de încălzire este conectat la contacte, în timp ce senzorii sunt conectați la borne.

Ultimul pas este să conectați cablul de alimentare și să instalați panoul frontal la locul său.

Schema de conectare a termostatului pentru cazanul de încălzire este descrisă în detaliu în detaliu acest articol.

Dacă dispozitivul, pentru a cărui funcționalitate necesită conexiunea internă a senzorilor, are un design complex, este mai bine să contactați specialiști.

Concluzii și video util pe această temă

Videoclipul de mai jos detaliază modul de instalare a aparatelor termice pe un cazan:

Instalarea senzorilor pe conductele de alimentare și retur diferă:

Senzorii de temperatură sunt utilizați pe scară largă atât în ​​diverse industrii, cât și în scopuri interne. O gamă largă de astfel de dispozitive, care se bazează pe diferite principii de funcționare, vă permite să alegeți cea mai bună opțiune pentru rezolvarea unei anumite probleme.

În case și apartamente, astfel de dispozitive sunt utilizate cel mai adesea pentru a menține o temperatură confortabilă în spații, precum și pentru a regla sistemele de încălzire - baterii, încălzire în pardoseală.

Aveți ceva de completat sau aveți întrebări despre alegerea și instalarea unui senzor de temperatură? Puteți lăsa comentarii despre publicație, participa la discuții și împărtășiți propria experiență folosind astfel de dispozitive. Formularul de contact se află în blocul inferior.