Snímače teploty pre vykurovanie: účel, typy, návod na inštaláciu

Pri obsluhe vykurovacích zariadení je potrebné regulovať stupeň ohrievania chladiacej kvapaliny, ako aj vzduchu v interiéri. Teplotné senzory na vyhrievanie pomáhajú odstraňovať a prenášať informácie, z ktorých je možné vizuálne alebo okamžite prečítať informácie do regulátora.

Ponúkame, aby sme pochopili, ako fungujú teplotné senzory, aké typy regulačných zariadení existujú a aké parametre by sa mali zohľadniť pri výbere zariadenia. Okrem toho sme pre vás pripravili podrobné pokyny, ktoré vám pomôžu samostatne nainštalovať snímač teploty na vykurovacie teleso.

Princíp činnosti tepelného senzora

Vykurovacie zariadenie môžete ovládať rôznymi spôsobmi vrátane:

• automatické zariadenia na včasné napájanie;
• bezpečnostné monitorovacie jednotky;
• zmiešavacie jednotky.

Pre správnu činnosť všetkých týchto skupín sú potrebné teplotné senzory, ktoré vydávajú signály o fungovaní zariadení. Monitorovanie hodnôt týchto zariadení vám umožní včas identifikovať poruchy systému a prijať nápravné opatrenia.

Existuje veľa typov prístrojov používaných na snímanie teploty. Môžu byť ponorené do chladiacej zmesi, používané v interiéri alebo umiestnené vonku

Teplotný senzor môže byť použitý ako samostatné zariadenie, napríklad na reguláciu teploty miestnosti, alebo môže byť neoddeliteľnou súčasťou komplexného zariadenia, napríklad vykurovacieho kotla.

Základom takýchto zariadení používaných v automatizovanom riadení je princíp prevodu ukazovateľov teploty na elektrický signál. Vďaka tomu môžu byť výsledky merania rýchlo prenášané po sieti vo forme digitálneho kódu, ktorý zaručuje vysokú rýchlosť, citlivosť a presnosť merania.

Súčasne môžu mať rôzne zariadenia na meranie vykurovacej fázy konštrukčné vlastnosti, ktoré ovplyvňujú množstvo parametrov: práca v určitom prostredí, spôsob prenosu, spôsob vizualizácie a ďalšie.

Druhy zariadení na meranie teploty

Tepelné zariadenia sa dajú klasifikovať podľa mnohých dôležitých kritérií vrátane spôsobu prenosu informácií, umiestnenia a podmienok inštalácie, ako aj algoritmu čítania.

Podľa spôsobu prenosu informácií

Podľa metódy použitej na prenos informácií sú senzory rozdelené do dvoch veľkých kategórií:

• drôtové zariadenia;
• bezdrôtové senzory.

Spočiatku boli všetky takéto zariadenia vybavené vodičmi, cez ktoré boli k riadiacej jednotke pripojené teplotné senzory, ktoré do nej prenášali informácie. Aj keď sú tieto zariadenia teraz nahradené bezdrôtovými náprotivkami, stále sa často používajú v jednoduchých obvodoch.

Káblové senzory sú navyše presnejšie a spoľahlivejšie.

Na zabezpečenie koordinovanej činnosti káblového snímača použitého v zloženom zariadení je žiaduce kombinovať ho so zariadením, ktoré vyrába ten istý výrobca.

V súčasnosti získali distribúciu bezdrôtové zariadenia, ktoré najčastejšie prenášajú informácie pomocou vysielača a prijímača rádiových vĺn. Takéto zariadenia môžu byť namontované takmer všade, vrátane samostatnej miestnosti alebo vonkajšieho vzduchu.

Dôležité charakteristiky takýchto teplotných senzorov sú:

• prítomnosť batérie;
• chyba merania;
• rozsah prenosu signálu.

Bezdrôtové / káblové zariadenia sa môžu navzájom úplne vymieňať, avšak v ich prevádzke sú niektoré funkcie.

Podľa umiestnenia a spôsobu umiestnenia

V mieste pripojenia sa tieto zariadenia delia na tieto odrody:

• faktúry pripojené k vykurovaciemu okruhu;
• ponorné v kontakte s chladivom;
• vnútorné umiestnené v obytných alebo kancelárskych priestoroch;
• vonkajšie, ktoré sú umiestnené vonku.

V niektorých jednotkách je možné na reguláciu teploty súčasne použiť niekoľko typov snímačov.

Podľa mechanizmu čítania

Spôsobom demonštrovania informácií môžu byť zariadenia:

• bimetal;
• alkohol.

V prvom uskutočnení sa predpokladá použitie dvoch dosiek vyrobených z rôznych kovov, ako aj číselníka. Keď teplota stúpa, jeden z prvkov sa zdeformuje a vytvára na šípku tlak. Odčítanie týchto zariadení má dobrú presnosť, ale ich inertnosť je veľká mínus.

Na vykurovacie zariadenia, ako sú kotly, sa často inštalujú bimetalické a alkoholové termostaty. Umožňujú monitorovať zahrievanie, ktorého prekročenie môže mať fatálne následky.

Senzory, ktorých prevádzka je založená na požívaní alkoholu, sú takmer úplne zbavené tejto nevýhody. V tomto prípade sa roztok obsahujúci alkohol expanduje do hermeticky uzavretej banky, ktorá sa pri zahrievaní expanduje. Dizajn je celkom elementárny, spoľahlivý, ale nie príliš vhodný na pozorovanie.

Rôzne typy snímačov teploty

Na odčítanie teploty sa používajú zariadenia, ktoré majú iný princíp činnosti. Medzi najobľúbenejšie patria zariadenia uvedené nižšie.

Termočlánky: presné odstránenie - problémy s tlmočením

Takéto zariadenie pozostáva z dvoch zváraných drôtov vyrobených z rôznych kovov. Rozdiel teplôt, ktorý vzniká medzi horúcim a studeným koncom, slúži ako zdroj elektrického prúdu 40 - 60 μV (ukazovateľ závisí od materiálu termočlánku).

Najčastejšie používanými kombináciami kovov a zliatin na výrobu termočlánkov sú: chróm-hliník, železo-costantan, železo-nikel, nikel-chróm a ďalšie

Termočlánok sa považuje za vysoko presný teplotný senzor, je však dosť ťažké z neho odčítať presné hodnoty.Aby ste to dosiahli, musíte poznať elektromotorickú silu (EMF) pomocou teplotného rozdielu zariadenia.

Aby bol výsledok správny, je dôležité kompenzovať teplotu studeného uzlu napríklad pomocou hardvérovej metódy, v ktorej je druhý termočlánok umiestnený do prostredia s vopred stanovenou teplotou.

Metóda softvérovej kompenzácie spočíva v umiestnení ďalšieho teplotného senzora do izokamery spolu so studenými uzlami, čo vám umožňuje regulovať teplotu s danou presnosťou.

Určité ťažkosti sú spôsobené procesom získavania údajov z termočlánku kvôli jeho nelinearite. Kvôli presnosti údajov spoločnosť GOST R 8.585-2001 zaviedla polynomické koeficienty, ktoré umožňujú prenos EMF na teplotu, ako aj vykonávanie inverzných operácií.

Ďalším problémom je to, že hodnoty sa odčítavajú v mikrovoltoch, na ktorých konverziu nie je možné použiť bežne dostupné digitálne zariadenia. Na použitie termočlánku v štruktúrach je potrebné poskytnúť presné viacbitové prevodníky s minimálnou hladinou hluku.

Termistory: ľahké a jednoduché

Je oveľa ľahšie merať teplotu pomocou termistorov, ktoré sú založené na princípe závislosti odolnosti materiálov od teploty okolia. Takéto zariadenia, napríklad vyrobené z platiny, majú také dôležité výhody, ako je vysoká presnosť a linearita.

Hlavný problém takýchto teplotných senzorov možno považovať za extrémne nízky teplotný koeficient odporu, stále je však ľahšie ho presne zmerať, ako zachytiť malé hodnoty napätia termočlánku.

Dôležitou charakteristikou rezistora je základný odpor pri určitej teplote. Podľa GOST 21342.7-76 sa tento ukazovateľ meria pri 0 ° C. Odporúča sa, aby niekoľko hodnôt odporu (Ohmov), ako aj T_ks - teplotný koeficient.

Indikátor T_ks vypočítané podľa vzorca:

T_ks = (R_e - R_0C) / (T_e - T_0C) * 1 / R_0C,

kde:

• R_e - odpor pri aktuálnej teplote;
• R_0C - odolnosť pri 0 ° C;
• T_e - aktuálna teplota;
• T_0C - 0 ° C

GOST tiež ukazuje teplotné koeficienty poskytované pre rôzne meracie zariadenia vyrobené z medi, niklu, platiny a tiež označuje polynómové koeficienty použité na výpočet teploty na základe aktuálnych ukazovateľov odporu.

Termistorové snímače sú v elektronickom a strojárskom priemysle rozšírené vďaka presnosti údajov, citlivosti a nenáročnej prevádzke.

Odpor sa môže merať pripojením zariadenia k obvodu zdroja prúdu a meraním rozdielového napätia. Indikátory môžu byť riadené pomocou integrovaných obvodov, ktorých analógový výstup sa rovná dodávanému napätiu.

Tepelné senzory s podobnými zariadeniami môžu byť bezpečne spojené s analógovo-digitálnym prevodníkom a digitalizovať ho pomocou osem alebo desať bitového ADC.

Digitálny snímač pre súčasné merania

Digitálne snímače teploty sa tiež často používajú napríklad pri modeli DS18B20, ktorého prevádzka sa vykonáva pomocou čipu s tromi výstupmi. Vďaka tomuto zariadeniu je možné odčítavať teploty súčasne z niekoľkých senzorov pracujúcich paralelne, pričom chyba je iba 0,5° C.

Populárnym modelom je kombinovaný snímač teploty a vlhkosti SHT1, ktorý vám umožňuje merať teplo s presnosťou + 2 °, a vlhkosť s chybou +5. Samotný výrobca však tvrdí, že existujú presnejšie a hospodárnejšie zariadenia

Medzi ďalšie výhody tohto zariadenia patrí tiež široká škála prevádzkových teplôt (-55 + 125 ° C). Hlavnou nevýhodou je pomalá prevádzka: pre najpresnejšie výpočty vyžaduje zariadenie najmenej 750 ms.

Bezkontaktné Irometre (termovízne snímače)

Činnosť týchto snímačov priblíženia je založená na fixácii tepelného žiarenia z telies. Na charakterizáciu tohto javu sa používa množstvo energie uvoľnenej za jednotku času z povrchu jednotky, čo je na jednotku rozsahu vlnových dĺžok.

Podobné kritérium odrážajúce intenzitu monochromatického žiarenia sa nazýva spektrálna svietivosť.

K dispozícii sú nasledujúce typy pyrometrov:

• žiarenie;
• jas (optický);
• farbu.

žiarenie pyrometre umožňujú merania do 20-25000 ° C, avšak na stanovenie teploty je dôležité vziať do úvahy koeficient neúplnosti žiarenia, ktorého skutočná hodnota závisí od fyzického stavu tela, jeho chemického zloženia a ďalších faktorov.

Hlavným aktívnym prvkom snímača žiarenia je teleskop, vo vnútri ktorého je batéria pozostávajúca zo série obvodov termočlánkov. Pracovné konce týchto zariadení sú umiestnené na lavici potiahnutej platinou (+)

Jasové (optické) pyrometre Určené na meranie teploty 500 - 4000 ° C. Poskytujú vysokú presnosť merania, môžu však skresliť údaje z dôvodu možnej absorpcie žiarenia z tela prostredným médiom, cez ktoré sa uskutočňujú pozorovania.

Farebné pyrometrektorých účinky sú založené na stanovení intenzity žiarenia na dvoch vlnových dĺžkach - najlepšie v červenej alebo modrej časti spektra, sa používajú na merania v rozsahu od 800 do 0 ° C.

Ich hlavnou výhodou je, že neúplnosť žiarenia nemá vplyv na chyby merania. Indikátory sú navyše nezávislé od vzdialenosti od objektu.

Prevodníky teploty kremeňa (piezoelektrické)

Na odčítanie teploty do -80 + 250 ° C môžete použiť kremeňové prevodníky (piezoelektrické prvky), ktorých princíp je založený na frekvenčnej závislosti kremeňa na zahrievaní. V tomto prípade poloha rezu pozdĺž kryštalických osí ovplyvňuje funkciu prevodníka.

Piezoelektrické (kremeňové) zariadenia sa vo výskume najčastejšie používajú, pretože tieto zariadenia sa vyznačujú rozšíreným rozsahom merania, spoľahlivosťou, vysokou presnosťou

Piezoelektrické senzory sa vyznačujú jemnou citlivosťou, vysokým rozlíšením, sú schopné spoľahlivo pracovať po dlhú dobu. Takéto zariadenia sa široko používajú pri výrobe digitálnych teplomerov a považujú sa za jedno z najsľubnejších zariadení pre budúce technológie.

Hlukové (akustické) snímače teploty

Fungovanie takýchto zariadení je zabezpečené odstránením rozdielu akustického potenciálu v závislosti od teploty rezistora.

Akustické metódy umožňujú meranie teploty v stiesnených priestoroch a prostrediach, kde priame meranie nie je možné. Podobné zariadenia sa používajú v medicíne, pod vodou, ako aj v priemysle

Metóda merania takýmito senzormi je pomerne jednoduchá: je potrebné porovnať hluk vytváraný dvoma podobnými prvkami, z ktorých jeden má známu teplotu a druhý pri určenej teplote.

Akustické snímače teploty sú vhodné na meranie intervalu -270 - +1100°C. Okrem toho zložitosť procesu spočíva v príliš nízkej hladine hluku: zvuky vysielané zosilňovačom ho niekedy utopia.

NQR teplotné senzory

Podstatou činnosti jadrových kvadrupólových rezonančných teplomerov je pôsobenie gradientu poľa, ktoré tvorí mriežku kryštálu a moment jadra - indikátor spôsobený odchýlkou ​​náboja od symetrie gule.

V dôsledku tohto javu vzniká proces jadier: jeho frekvencia závisí od gradientu mriežkového poľa. Teplota tiež ovplyvňuje veľkosť tohto ukazovateľa: jeho vzostup spôsobuje pokles frekvencie NQR.

Hlavným prvkom takýchto snímačov je ampulka s látkou, ktorá je umiestnená v induktívnom vinutí pripojenom k ​​obvodu generátora.

Výhodou zariadení je neobmedzená doba merania, spoľahlivosť a stabilná prevádzka. Nevýhodou je nelinearita meraní, ktorá vyžaduje použitie prevodnej funkcie.

Polovodičové zariadenia

Kategória zariadení, ktoré fungujú na základe zmien v charakteristikách spojenia pn spôsobených teplotou. Napätie na tranzistore je vždy úmerné účinku teploty, čo uľahčuje výpočet tohto faktora.

Výhodou takýchto zariadení je vysoká presnosť dát, nízka cena, linearita charakteristík v celom meracom rozsahu. Inštalácia takýchto zariadení sa pohodlne vykonáva priamo na polovodičovom substráte, čo z nich robí vynikajúce pre mikroelektroniku.

Objemové snímače teploty

Takéto zariadenia sú založené na dobre známom princípe expanzie a kontrakcie látok pozorovaných počas zahrievania alebo chladenia. Takéto senzory sú celkom praktické. Môžu sa použiť na stanovenie teplôt od -60 do + 400 ° C.

Kvôli možnosti vizuálnej regulácie teploty je väčšina teplotných senzorov umiestnených v miestnostiach vybavená displejmi, na ktorých sú zobrazené aktuálne hodnoty.

Je dôležité pamätať na to, že merania kvapalín s takýmito zariadeniami sú obmedzené teplotou varu a mrazu a plynov pri ich prechode do kvapalného stavu. Chyba merania spôsobená prostredím pre tieto zariadenia je pomerne malá: pohybuje sa medzi 1-5%.

Výber snímačov teploty

Pri výbere takýchto zariadení sú faktory, ako napríklad:

• teplotný rozsah, v ktorom sa vykonávajú merania;
• potreba a schopnosť ponoriť snímač do objektu alebo prostredia;
• podmienky merania: na meranie ukazovateľov v agresívnom prostredí je lepšie uprednostniť bezkontaktnú možnosť alebo model umiestnený v antikoróznom prípade;
• životnosť zariadenia pred kalibráciou alebo výmenou - niektoré typy zariadení (napríklad termistory) zlyhávajú dostatočne rýchlo;
• technické údaje: rozlíšenie, napätie, rýchlosť posuvu signálu, chyba;
• veľkosť výstupného signálu.

V niektorých prípadoch je dôležitý aj materiál puzdra zariadenia a pri použití v interiéri - veľkosť a prevedenie.

Pokyny pre inštaláciu domácich majstrov

Takéto spotrebiče sa široko používajú na rôzne účely: sú vybavené radiátormi, vykurovacími kotlami a inými domácimi spotrebičmi.

Pred začatím inštalácie si pozorne prečítajte pokyny: vyznačujú sa nielen inštalačné prvky (napríklad rozmery pre pripojenie k dýze), ale aj prevádzkové pravidlá, ako aj teplotné limity, pre ktoré je meracie zariadenie vhodné.

Je tiež potrebné vziať do úvahy veľkosť objímky, ktorá sa môže pohybovať medzi 120 - 160 mm.

Zoberme si dva najbežnejšie prípady montáže teplotného senzora.

Pripojenie zariadenia k chladiču

Nie je potrebné vybaviť všetky vykurovacie zariadenia termostatom. Podľa predpisov senzory namontované na batériiak jeho celková kapacita presahuje 50% výroby tepla v podobných systémoch. Ak sú v miestnosti dva ohrievače, potom je termostat nainštalovaný iba na jednom, ktorý má vyšší indikátor výkonu.

Teplotný senzor je povinnou súčasťou regulátorov teploty, čo umožňuje znížiť alebo zvýšiť vykurovanie radiátorov, podlahového vykurovania a ďalších vykurovacích zariadení.

Ventil zariadenia je namontovaný na prívodnom potrubí v mieste pripojenia radiátora k vykurovacej sieti. Ak nie je možné vložiť ho do existujúceho obvodu, je potrebné demontovať napájací kábel, čo môže spôsobiť určité ťažkosti.

Na vykonanie tejto manipulácie je potrebné použiť nástroj na rezanie rúr, zatiaľ čo inštalácia tepelnej hlavy sa dá ľahko vykonať bez špeciálneho vybavenia. Akonáhle je snímač namontovaný, stačí skombinovať značky na puzdre a na zariadení, po ktorom sa hlava zafixuje hladkým stlačením ruky.

Montáž snímača teploty vzduchu

Takéto zariadenie sa inštaluje do najchladnejšej obývacej izby bez prievanu (v hale, kuchyni alebo kotolni je jeho inštalácia nežiaduca, pretože môže spôsobiť poruchy systému).

Pri výbere miesta sa musíte uistiť, že na zariadenie nespadá slnečné svetlo, v blízkosti by nemali byť žiadne vykurovacie zariadenia (ohrievače, radiátory, potrubia).

Pre konvenčný vykurovací systém stačí jeden termostat, zatiaľ čo pri kolektorovom okruhu je žiaduce použiť niekoľko senzorov, ktorých počet sa zhoduje s počtom miestností. To vám umožní individuálne nastaviť teplotu v samostatných priestoroch.

Pripojenie zariadenia sa vykonáva podľa pokynov, ktoré sú uvedené v technickom pase, pomocou terminálov alebo káblov, ktoré sú súčasťou súpravy.

Vyžaduje sa sledovanie teploty teplotný senzor v „teplej podlahe“ môžu byť umiestnené hlboko v betónovom potere. V tomto prípade môže byť na ochranu použitá vlnitá rúrka s jedným uzavretým koncom a zošikmením.

Táto posledná funkcia umožňuje odstrániť poškodené zariadenie av prípade potreby ho vymeniť za nové.

Inštalácia zariadenia je nasledovná:

1. V stene je usporiadané vybranie na pripevnenie príslušenstva.
2. Predná časť sa odstráni zo snímača teploty a potom sa zariadenie nainštaluje na pripravené miesto.
3. Ďalej je vykurovací kábel pripojený ku kontaktom, zatiaľ čo senzory sú pripojené na svorky.

Posledným krokom je pripojenie napájacieho kábla a inštalácia predného panela na jeho miesto.

Schéma pripojenia termostatu pre vykurovací kotol je podrobne opísaná v časti tento článok.

Ak má zariadenie, ktorého funkčnosť si vyžaduje vnútorné pripojenie snímačov, komplexný dizajn, je lepšie kontaktovať odborníkov.

Závery a užitočné video na túto tému

Video nižšie uvádza, ako inštalovať tepelné zariadenia na kotol:

Líši sa inštalácia snímačov na prívodnom a vratnom potrubí:

Snímače teploty sa široko používajú v rôznych priemyselných odvetviach, ako aj na domáce účely. Široká škála takýchto zariadení, ktoré sú založené na rôznych princípoch obsluhy, vám umožňuje vybrať najlepšiu voľbu pre riešenie konkrétneho problému.

V domácnostiach a bytoch sa takéto zariadenia najčastejšie používajú na udržiavanie pohodlnej teploty v priestoroch, ako aj na úpravu vykurovacích systémov - batérií, podlahového vykurovania.

Máte niečo na doplnenie, alebo máte otázky týkajúce sa výberu a inštalácie snímača teploty? Môžete zanechať komentáre k publikácii, zúčastniť sa diskusií a podeliť sa o svoje skúsenosti s používaním týchto zariadení. Kontaktný formulár je umiestnený v dolnom bloku.