Temperaturgivare för uppvärmning: syfte, typer, installationsanvisningar

Vid drift av värmeanordningar är det nödvändigt att kontrollera graden av uppvärmning av kylvätskan, såväl som luften i rummet.Temperatursensorer för uppvärmning hjälper till att fånga och överföra information, från vilken information kan läsas visuellt eller omedelbart skickas till styrenheten.

Vi föreslår att du förstår hur temperatursensorer fungerar, vilka typer av övervakningsenheter som finns och vilka parametrar som bör beaktas när du väljer en enhet. Dessutom har vi förberett steg-för-steg-instruktioner som hjälper dig att själv installera en temperaturgivare på en värmeradiator.

Funktionsprincip för en termisk sensor

Du kan styra värmesystemet med en mängd olika metoder, inklusive:

• automatiska enheter för snabb energiförsörjning;
• säkerhetsövervakningsblock;
• blandningsenheter.

För att alla dessa grupper ska fungera korrekt krävs temperatursensorer för att ge signaler om enheternas funktion. Genom att observera avläsningarna av dessa enheter kan vi i tid identifiera fel i systemet och vidta korrigerande åtgärder.

Det finns många typer av apparater som används för att ta feber. De kan sänkas ner i kylmedel, användas inomhus eller placeras utomhus

En temperatursensor kan användas som en separat enhet, till exempel för att övervaka temperaturen i ett rum, eller vara en integrerad del av en komplex enhet, till exempel en värmepanna.

Grunden för sådana enheter som används i automatiserad styrning är principen att omvandla temperaturindikatorer till en elektrisk signal. Tack vare detta kan mätresultat snabbt överföras över nätverket i form av en digital kod, vilket garanterar hög hastighet, känslighet och mätnoggrannhet.

Samtidigt kan olika enheter för mätning av värmesteget ha designegenskaper som påverkar ett antal parametrar: drift i en viss miljö, överföringsmetod, visualiseringsmetod och andra.

Typer av enheter för temperaturmätning

Termiska enheter kan klassificeras enligt ett antal viktiga kriterier, inklusive metoden för att överföra information, platsen och villkoren för installationen, såväl som algoritmen för att ta avläsningar.

Genom metod för informationsöverföring

Enligt metoden för att överföra information som används är sensorer indelade i två stora kategorier:

• trådbundna enheter;
• trådlösa sensorer.

Ursprungligen var alla sådana enheter utrustade med ledningar genom vilka termiska sensorer kommunicerade med kontrollenheten och överförde information till den. Även om sådana enheter nu har ersatt sina trådlösa motsvarigheter, används de fortfarande ofta i enkla kretsar.

Dessutom är trådbundna sensorer mer exakta och tillförlitliga i drift.

För att säkerställa konsekvent drift av en trådbunden sensor som används i en sammansatt enhet, är det lämpligt att kombinera den med utrustning som är tillverkad av samma tillverkare

För närvarande har trådlösa enheter blivit utbredda, som oftast sänder information med hjälp av en radiovågssändare och mottagare. Sådana enheter kan installeras nästan var som helst, inklusive ett separat rum eller utomhus.

Viktiga egenskaper hos sådana temperatursensorer är:

• närvaro av batteri;
• mätfel;
• signalöverföringsområdet.

Trådlösa/trådbundna enheter kan helt ersätta varandra, men det finns vissa egenheter i deras funktion.

Efter plats och placeringsmetod

Baserat på monteringsplatsen är sådana enheter indelade i följande typer:

• omkostnader anslutna till värmekretsen;
• dränkbar, i kontakt med kylvätskan;
• inomhus, belägen i ett bostads- eller kontorsutrymme;
• externa, som är belägna utanför.

Vissa enheter kan använda flera typer av sensorer samtidigt för att kontrollera temperaturen.

Enligt mekanismen för att ta avläsningar

Enligt metoden för att visa information kan enheter vara:

• bimetallisk;
• alkohol.

Det första alternativet innebär användning av två plattor gjorda av olika metaller, samt en indikator. När temperaturen stiger deformeras ett av elementen, vilket skapar tryck på pilen. Avläsningarna av sådana enheter kännetecknas av god noggrannhet, men deras stora nackdel är deras tröghet.

Bimetall- och alkoholtermostater installeras ofta på värmeutrustning, såsom pannor. De låter dig övervaka värmen, vilket kan leda till dödliga konsekvenser.

Sensorer vars funktion är baserad på användning av alkohol är nästan helt fria från denna nackdel. I det här fallet hälls en alkoholhaltig lösning i en hermetiskt förseglad kolv, som expanderar vid upphettning. Designen är ganska elementär, pålitlig, men inte särskilt bekväm för observationer.

Olika typer av temperaturgivare

För att ta temperaturavläsningar används enheter med olika funktionsprinciper. De mest populära enheterna inkluderar enheterna som anges nedan.

Termoelement: noggrann avläsning - svår att tolka

En sådan anordning består av två ledningar lödda till varandra, gjorda av olika metaller. Temperaturskillnaden som uppstår mellan de varma och kalla ändarna fungerar som en källa för elektrisk ström på 40-60 μV (indikatorn beror på termoelementets material).

Följande kombinationer av metaller och legeringar används oftast för tillverkning av termoelement: krom-aluminium, järn-kostantan, järn-nickel, nickel-krom och andra

Termoelementet anses vara en mycket exakt temperatursensor, men det är ganska svårt att ta exakta avläsningar från den. För att göra detta måste du ta reda på den elektromotoriska kraften (EMF) med hjälp av enhetens temperaturskillnad.

För att resultatet ska bli korrekt är det viktigt att kompensera för temperaturen i den kalla korsningen, med till exempel en hårdvarumetod där ett andra termoelement placeras i en miljö med en tidigare känd temperatur.

Mjukvarukompensationsmetoden går ut på att placera ytterligare en temperatursensor i isokammaren tillsammans med de kalla korsningarna, vilket gör att du kan kontrollera temperaturen med en given noggrannhet.

Processen att erhålla data från ett termoelement orsakar vissa svårigheter på grund av dess olinjäritet. För att säkerställa avläsningarnas korrekthet introducerar GOST R 8.585-2001 polynomkoefficienter som låter dig konvertera EMF till temperatur, samt utföra omvända operationer.

Ett annat problem är att avläsningar tas i mikrovolt, som inte kan omvandlas med allmänt tillgängliga digitala instrument.För att använda ett termoelement i konstruktioner är det nödvändigt att tillhandahålla noggranna, flersiffriga omvandlare med en lägsta ljudnivå.

Termistorer: enkelt och enkelt

Det är mycket lättare att mäta temperatur med termistorer, som är baserade på principen om beroende av materialresistans på omgivningstemperaturen. Sådana anordningar, till exempel gjorda av platina, har så viktiga fördelar som hög noggrannhet och linjäritet.

Huvudproblemet med sådana temperatursensorer kan betraktas som den extremt låga temperaturmotståndskoefficienten, men det är fortfarande lättare att noggrant mäta det än att detektera lågspänningsvärden för termoelement

En viktig egenskap hos ett motstånd är dess basresistans vid en viss temperatur. Enligt GOST 21342.7-76 mäts denna indikator vid 0 °C. I det här fallet rekommenderas det att använda ett antal motståndsvärden (Ohm), såväl som T_ks - temperatur koefficient.

T-indikator_ks beräknas med formeln:

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

Var:

• R_e – motstånd vid aktuell temperatur;
• R_0c – motstånd vid 0°C;
• T_e – aktuell temperatur;
• T_0c – 0°C.

GOST tillhandahåller också temperaturkoefficienter som tillhandahålls för olika mätanordningar gjorda av koppar, nickel, platina och indikerar också polynomkoefficienter som används för att beräkna temperatur baserat på aktuella resistansvärden.

Termistorsensorer används i stor utsträckning inom elektronik- och verkstadsindustrin på grund av deras noggrannhet, känslighet och enkla användning.

Du kan mäta resistans genom att ansluta enheten till en strömkälla och mäta differentialspänningen. Du kan övervaka indikatorerna med hjälp av integrerade kretsar, vars analoga utgång är lika med matningsspänningen.

Termiska sensorer med sådana enheter kan säkert anslutas till en analog-till-digital-omvandlare, digitalisera den med en åtta eller tio-bitars ADC.

Digital sensor för samtidiga mätningar

Digitala temperatursensorer används också flitigt, till exempel DS18B20-modellen, som arbetar med en mikrokrets med tre utgångar. Tack vare denna enhet är det möjligt att ta temperaturavläsningar samtidigt från flera parallella fungerande sensorer, med ett fel på endast 0,5°C.

En populär modell är den kombinerade temperatur/fuktighetssensorn SHT1, som låter dig mäta värme med en noggrannhet på +2° och luftfuktighet med en noggrannhet på +5. Tillverkaren själv hävdar dock att det finns mer exakta och ekonomiska enheter

Bland andra fördelar med denna enhet kan man också notera ett brett område av driftstemperaturer (-55+125°C). Den största nackdelen är långsam drift: för de mest exakta beräkningarna kräver enheten minst 750 ms.

Beröringsfria irometrar (värmekamera)

Funktionen hos dessa kontaktlösa sensorer är baserad på att detektera termisk strålning från kroppar. För att karakterisera detta fenomen används mängden energi som frigörs per tidsenhet från en enhetsyta, som faller inom ett våglängdsenhetsområde.

Ett liknande kriterium som återspeglar intensiteten av monokromatisk strålning kallas spektral ljusstyrka.

Följande typer av pyrometrar finns:

• strålning;
• ljusstyrka (optisk);
• Färg.

Strålning pyrometrar gör det möjligt att göra mätningar inom intervallet 20-25000°C, men för att bestämma temperaturen är det viktigt att ta hänsyn till strålningens ofullständighetskoefficient, vars effektiva värde beror på kroppens fysiska tillstånd, dess kemiska sammansättning och andra faktorer.

Huvudfunktionselementet för strålningssensorn är ett teleskop, inuti vilket det finns ett batteri som består av en seriell krets av termoelement. Arbetsändarna på dessa enheter är placerade på ett platinabelagt kronblad (+)

Ljusstyrka (optiska) pyrometrar designad för att mäta temperaturer 500-4000°C. De ger hög mätnoggrannhet, men kan förvränga avläsningarna på grund av eventuell absorption av strålning från kroppar av det mellanliggande medium genom vilket observationer görs.

Färgpyrometrar, vars verkan är baserad på att bestämma strålningsintensiteten vid två våglängder - helst i den röda eller blå delen av spektrumet, används för mätningar i intervallet 800 till 0 ° C.

Deras främsta fördel är att strålningens ofullständighet inte påverkar mätfel. Dessutom är indikatorerna inte beroende av avståndet till objektet.

Kvartstemperaturomvandlare (piezoelektriska)

För att ta temperaturavläsningar inom intervallet -80 +250°C kan du använda kvartsgivare (piezoelektriska element), vars funktionsprincip är baserad på kvarts frekvensberoende vid uppvärmning. I detta fall påverkas givarens funktion av läget för snittet längs kristallaxlarna.

Piezoelektriska (kvarts) enheter används oftast i forskningsarbete, eftersom sådana enheter kännetecknas av ett utökat mätområde, tillförlitlighet och hög noggrannhet

Piezoelektriska sensorer kännetecknas av fin känslighet, hög upplösning och kan fungera tillförlitligt under en lång tidsperiod. Sådana enheter används ofta vid tillverkning av digitala termometrar och anses vara en av de mest lovande enheterna för framtida tekniker.

Brus (akustiska) temperatursensorer

Driften av sådana anordningar säkerställs genom att ta bort den akustiska potentialskillnaden beroende på motståndets temperatur.

Akustiska metoder tillåter temperaturavläsningar i slutna utrymmen och miljöer där direkt mätning inte är möjlig. Liknande anordningar har funnit tillämpning inom medicin, undervattensforskning, såväl som inom industrin.

Metoden för mätning med sådana sensorer är ganska enkel: det är nödvändigt att jämföra bruset som produceras av två liknande element, varav en är vid en tidigare känd temperatur och den andra vid en bestämd temperatur.

Akustiska temperatursensorer är lämpliga för att mäta området -270 - +1100°C. Samtidigt ligger komplexiteten i processen i den för låga brusnivån: ljuden som produceras av förstärkaren överröstar den ibland.

NQR temperaturgivare

Kärnan i driften av nukleära kvadrupolresonanstermometrar är verkan av fältgradienten, som bildas av kristallgittren och kärnmomentet - en indikator som orsakas av laddningens avvikelse från sfärens symmetri.

Som ett resultat av detta fenomen uppstår en procession av kärnor: dess frekvens beror på gradienten av gitterfältet.Värdet på denna indikator påverkas också av temperaturen: dess ökning orsakar ett fall i NQR-frekvensen.

Huvudelementet i sådana sensorer är en ampull med ett ämne, som placeras i en induktanslindning ansluten till generatorkretsen.

Fördelen med enheterna är den obegränsade varaktigheten av mätningar, tillförlitlighet och stabil drift. Nackdelen är mätningarnas olinjäritet, vilket gör det nödvändigt att använda en konverteringsfunktion.

Halvledarenheter

En kategori av enheter som fungerar baserat på förändringar i egenskaperna hos en p-n-övergång orsakad av exponering för temperaturer. Spänningen över transistorn är alltid proportionell mot effekten av temperaturen, vilket gör denna faktor lätt att beräkna.

Fördelarna med sådana enheter är hög datanoggrannhet, låg kostnad och linjära egenskaper över hela mätområdet. Det är bekvämt att montera sådana enheter direkt på ett halvledarsubstrat, vilket gör dem utmärkta för mikroelektronik.

Volumetriska givare för temperaturavläsningar

Sådana anordningar är baserade på den välkända principen om expansion och sammandragning av ämnen som observeras under uppvärmning eller kylning. Sådana sensorer är ganska praktiska. De kan användas för att bestämma temperaturer inom intervallet -60 - +400°C.

För att möjliggöra visuell kontroll av temperaturen är de flesta temperatursensorer placerade i rum utrustade med displayer som visar aktuella värden

Det är viktigt att komma ihåg att mätningar av vätskor med sådana anordningar begränsas av deras kok- och frystemperaturer, och mätningar av gaser genom deras övergång till flytande tillstånd.Mätfelet som orsakas av miljöpåverkan för dessa enheter är ganska litet: det varierar mellan 1-5%.

Val av temperaturgivare

När du väljer sådana enheter, faktorer som:

• temperaturintervall inom vilket mätningar görs;
• behovet och möjligheten att sänka ner sensorn i ett föremål eller en miljö;
• mätförhållanden: för att ta avläsningar i en aggressiv miljö är det bättre att föredra en beröringsfri version eller en modell placerad i ett korrosionsbeständigt hus;
• enhetens livslängd före kalibrering eller utbyte - vissa typer av enheter (till exempel termistorer) misslyckas snabbt;
• tekniska data: upplösning, spänning, signalhastighet, fel;
• utsignalens värde.

I vissa fall är även materialet i enhetens kropp viktigt, och när det används inomhus är dimensionerna och designen också viktiga.

Gör-det-själv installationsrekommendationer

Sådana enheter används ofta för olika ändamål: de är utrustade med radiatorer, värmepannor och andra hushållsapparater.

Innan du påbörjar installationen bör du noggrant läsa instruktionerna: det indikerar inte bara installationsfunktionerna (till exempel dimensioner för anslutning till röret), utan också driftsreglerna, såväl som temperaturgränserna för vilka mätanordningen är lämplig.

Det är också nödvändigt att ta hänsyn till storleken på hylsan, som kan variera mellan 120-160 mm.

Låt oss överväga de två vanligaste fallen av installation av en temperatursensor.

Ansluta enheten till en radiator

Det är inte nödvändigt att utrusta alla värmeenheter med en termostat. Enligt bestämmelserna, sensorer är installerade på batteriet, om dess totala effekt överstiger 50 % av värmen som genereras av liknande system.Om det finns två värmare i rummet, installeras termostaten endast på en, som har en högre effekt.

Temperatursensorn är en obligatorisk komponent i temperaturregulatorer som låter dig minska eller öka uppvärmningen av radiatorer, golvvärme och andra uppvärmningsanordningar

Enhetsventilen är installerad på tillförselledningen vid den punkt där radiatorn är ansluten till värmenätet. Om det är omöjligt att sätta in den i en befintlig kedja måste matningsledningen demonteras, vilket kan orsaka vissa svårigheter.

För att utföra denna manipulation måste du använda ett verktyg för att skära rör, medan installation av ett termiskt huvud enkelt kan göras utan specialutrustning. Så snart sensorn är monterad räcker det att rikta in märkena som gjorts på kroppen och enheten, varefter huvudet fixeras med en smidig handpress.

Installation av lufttemperaturgivare

En sådan anordning installeras i det kallaste vardagsrummet utan drag (i hallen, köket eller pannrummet är installationen oönskad, eftersom den kan orsaka störningar i systemets drift).

När du väljer en plats måste du se till att enheten inte utsätts för solljus, och det bör inte finnas några värmeanordningar (värmare, radiatorer, rör) i närheten.

För ett konventionellt värmesystem räcker det med en termostat, medan det med en kollektorkrets är lämpligt att använda flera sensorer, vars antal sammanfaller med antalet rum. Detta gör att du kan reglera temperaturen individuellt i separata utrymmen.

Enheten ansluts enligt instruktionerna i det tekniska databladet med hjälp av terminalerna eller kabeln som ingår i satsen.

Om du behöver övervaka din temperatur temperatursensor i det "varma golvet" kan placeras djupt i betongmassan. I det här fallet, för skydd, kan du använda ett korrugerat rör med en stängd ände och en sluttande böj.

Den senare funktionen gör det möjligt att vid behov ta bort den trasiga enheten och ersätta den med en ny.

Installation av enheten utförs enligt följande:

1. Ett urtag görs i väggen för montering av ett fäste.
2. Den främre delen tas bort från temperatursensorn, varefter enheten installeras på det förberedda området.
3. Därefter ansluts värmekabeln till kontakterna, medan terminalerna ansluts till sensorerna.

Det sista steget är att ansluta strömkabeln och installera frontpanelen på dess plats.

Termostatkopplingsschemat för en värmepanna beskrivs i detalj i Denna artikel.

Om enheten, vars funktionalitet kräver intern anslutning av sensorer, har en komplex design, är det bättre att kontakta specialister.

Slutsatser och användbar video om ämnet

Videon nedan beskriver i detalj hur man installerar termiska enheter på en värmepanna:

Skiljer sig installationen av sensorer på fram- och returledningen?

Temperatursensorer används i stor utsträckning både i olika industrier och för hushållsändamål. Ett stort sortiment av liknande enheter, som är baserade på olika driftsprinciper, gör att du kan välja det bästa alternativet för att lösa ett visst problem.

I hus och lägenheter används sådana enheter oftast för att upprätthålla en behaglig temperatur i lokalerna, samt för att reglera värmesystem - radiatorer, uppvärmda golv.

Har du något att tillägga, eller har du frågor om val och installation av temperaturgivare? Du kan lämna kommentarer på publikationen, delta i diskussioner och dela din egen erfarenhet av att använda sådana enheter. Kontaktformuläret finns i nedre blocket.