Температурни сензори за отопление: предназначение, видове, инструкции за монтаж

При работа на отоплителни уреди е необходимо да се контролира степента на нагряване на охлаждащата течност, както и въздуха в помещението.Температурните сензори за отопление помагат за улавяне и предаване на информация, информацията от която може да бъде прочетена визуално или незабавно изпратена до контролера.

Предлагаме ви да разберете как работят температурните сензори, какви видове устройства за наблюдение съществуват и какви параметри трябва да се вземат предвид при избора на устройство. Освен това сме подготвили инструкции стъпка по стъпка, които ще ви помогнат сами да инсталирате температурен датчик на отоплителен радиатор.

Принцип на работа на термичен сензор

Можете да контролирате отоплителната система, като използвате различни методи, включително:

• автоматични устройства за своевременно захранване с енергия;
• блокове за наблюдение на сигурността;
• смесителни единици.

За правилната работа на всички тези групи са необходими температурни сензори, които да подават сигнали за работата на устройствата. Наблюдаването на показанията на тези устройства ни позволява своевременно да идентифицираме грешките в системата и да предприемем коригиращи мерки.

Има много видове устройства, използвани за сваляне на треска. Те могат да бъдат потопени в охлаждащи течности, използвани на закрито или разположени на открито

Температурният сензор може да се използва като отделно устройство, например за наблюдение на температурата в помещението, или да бъде неразделна част от сложно устройство, например отоплителен котел.

Основата на такива устройства, използвани в автоматизираното управление, е принципът на преобразуване на температурните индикатори в електрически сигнал. Благодарение на това резултатите от измерването могат бързо да се предават по мрежата под формата на цифров код, което гарантира висока скорост, чувствителност и точност на измерването.

В същото време различни устройства за измерване на етапа на нагряване могат да имат конструктивни характеристики, които влияят на редица параметри: работа в определена среда, метод на предаване, метод на визуализация и други.

Видове устройства за измерване на температура

Термичните устройства могат да бъдат класифицирани според редица важни критерии, включително метода на предаване на информация, местоположението и условията на инсталиране, както и алгоритъма за вземане на показания.

По начин на предаване на информация

Според използвания метод за предаване на информация сензорите се разделят на две големи категории:

• кабелни устройства;
• безжични сензори.

Първоначално всички подобни устройства бяха оборудвани с проводници, чрез които термичните сензори комуникираха с контролния блок, предавайки информация към него. Въпреки че такива устройства вече са заменили своите безжични аналогове, те все още често се използват в прости вериги.

В допълнение, кабелните сензори са по-точни и надеждни при работа.

За да се осигури последователна работа на кабелен сензор, използван в съставно устройство, е препоръчително да се комбинира с оборудване, което е направено от същия производител

В момента безжичните устройства са широко разпространени, които най-често предават информация с помощта на предавател и приемник на радиовълни. Такива устройства могат да бъдат инсталирани почти навсякъде, включително отделна стая или открито.

Важни характеристики на такива температурни сензори са:

• наличие на батерия;
• грешка на измерванията;
• обхват на предаване на сигнала.

Безжичните/кабелните устройства могат напълно да се заменят, но има някои особености в тяхното функциониране.

По местоположение и начин на поставяне

Въз основа на мястото на монтаж такива устройства се разделят на следните типове:

• режийни, прикрепени към отоплителния кръг;
• потопяем, в контакт с охлаждащата течност;
• закрити, разположени в жилищно или офис пространство;
• външни, които се намират отвън.

Някои устройства могат да използват няколко вида сензори едновременно за контрол на температурата.

Според механизма за вземане на показания

Според метода на показване на информация устройствата могат да бъдат:

• биметални;
• алкохол.

Първият вариант включва използването на две плочи, изработени от различни метали, както и индикатор за набиране. С повишаването на температурата един от елементите се деформира, създавайки натиск върху стрелката. Показанията на такива уреди се характеризират с добра точност, но големият им недостатък е тяхната инертност.

Биметалните и алкохолните термостати често се монтират на отоплително оборудване, например котли. Те ви позволяват да наблюдавате топлината, превишаването на която може да доведе до фатални последици.

Сензорите, чиято работа се основава на употребата на алкохол, са почти напълно лишени от този недостатък. В този случай разтвор, съдържащ алкохол, се излива в херметически затворена колба, която се разширява при нагряване. Дизайнът е доста елементарен, надежден, но не много удобен за наблюдения.

Различни видове температурни сензори

За измерване на температурата се използват устройства с различни принципи на работа. Най-популярните устройства включват устройствата, изброени по-долу.

Термодвойки: точно отчитане - трудно за тълкуване

Такова устройство се състои от два запоени един към друг проводника, изработени от различни метали. Температурната разлика, която възниква между горещия и студения край, служи като източник на електрически ток от 40-60 μV (индикаторът зависи от материала на термодвойката).

За производството на термодвойки най-често се използват следните комбинации от метали и сплави: хром-алуминий, желязо-костантан, желязо-никел, никел-хром и др.

Термодвойката се счита за много точен температурен сензор, но е доста трудно да се вземат точни показания от нея. За да направите това, трябва да разберете електродвижещата сила (EMF), като използвате температурната разлика на устройството.

За да бъде резултатът правилен, е важно да се компенсира температурата на студения възел, като се използва например хардуерен метод, при който втора термодвойка се поставя в среда с предварително известна температура.

Методът на софтуерна компенсация включва поставянето на друг температурен сензор в изокамерата заедно със студените кръстовища, което ви позволява да контролирате температурата с определена точност.

Процесът на получаване на данни от термодвойка причинява определени трудности поради нейната нелинейност. За да се гарантира правилността на показанията, GOST R 8.585-2001 въвежда полиномиални коефициенти, които ви позволяват да преобразувате EMF в температура, както и да извършвате обратни операции.

Друг проблем е, че показанията се вземат в микроволта, които не могат да бъдат преобразувани с широко разпространени цифрови инструменти.За да се използва термодвойка в дизайна, е необходимо да се осигурят точни, многоцифрени преобразуватели с минимално ниво на шум.

Термистори: лесно и просто

Много по-лесно е да се измери температурата с помощта на термистори, които се основават на принципа на зависимостта на съпротивлението на материалите от температурата на околната среда. Такива устройства, например, изработени от платина, имат такива важни предимства като висока точност и линейност.

Основният проблем на такива температурни сензори може да се счита за изключително ниския температурен коефициент на съпротивление, но все пак е по-лесно да го измерите точно, отколкото да откриете ниски стойности на напрежението на термодвойките

Важна характеристика на резистора е неговата основна устойчивост при определена температура. Съгласно GOST 21342.7-76 този показател се измерва при 0°C. В този случай се препоръчва да се използват редица стойности на съпротивление (ома), както и T_кс – температурен коефициент.

T индикатор_кс изчислено по формулата:

T_кс = (Р_д – Р_0в)/(T_д - T_0в) *1/R_0в,

Където:

• Р_д – устойчивост при текуща температура;
• Р_0в – устойчивост при 0°C;
• T_д – текуща температура;
• T_0в – 0°C.

GOST предоставя също температурни коефициенти, предоставени за различни измервателни устройства, изработени от мед, никел, платина, и също така посочва полиномни коефициенти, използвани за изчисляване на температурата въз основа на стойностите на текущото съпротивление.

Термисторните сензори се използват широко в електрониката и машиностроенето поради тяхната точност, чувствителност и лекота на работа.

Можете да измерите съпротивлението, като свържете устройството към верига на източник на ток и измерите диференциалното напрежение. Можете да наблюдавате индикаторите с помощта на интегрални схеми, чийто аналогов изход е равен на захранващото напрежение.

Термичните сензори с такива устройства могат безопасно да бъдат свързани към аналогово-цифров преобразувател, като го цифровизират с осем или десет-битов ADC.

Цифров сензор за едновременни измервания

Цифровите температурни сензори също се използват широко, например моделът DS18B20, който работи с помощта на микросхема с три изхода. Благодарение на това устройство е възможно да се вземат температурни показания едновременно от няколко паралелно работещи сензора с грешка от само 0,5°C.

Популярен модел е комбинираният сензор за температура/влажност SHT1, който ви позволява да измервате топлината с точност до +2° и влажността с точност до +5. Самият производител обаче твърди, че има по-точни и икономични устройства

Сред другите предимства на това устройство може да се отбележи широк диапазон от работни температури (-55 + 125 ° C). Основният недостатък е бавната работа: за най-точните изчисления устройството изисква поне 750 ms.

Безконтактни ирометри (термични камери)

Действието на тези безконтактни сензори се основава на откриване на топлинно излъчване, излъчвано от телата. За да се характеризира това явление, се използва количеството енергия, освободено за единица време от единица повърхност, което попада в един диапазон на дължина на вълната.

Подобен критерий, който отразява интензитета на монохроматичното излъчване, се нарича спектрална осветеност.

Съществуват следните видове пирометри:

• радиация;
• яркост (оптична);
• цвят.

Радиация пирометри позволяват да се извършват измервания в диапазона 20-25000 ° C, но за определяне на температурата е важно да се вземе предвид коефициентът на радиационна непълнота, чиято ефективна стойност зависи от физическото състояние на тялото, неговите химически състав и други фактори.

Основният работен елемент на радиационния сензор е телескоп, вътре в който има батерия, състояща се от последователна верига от термодвойки. Работните краища на тези устройства са разположени върху платинено покритие (+)

Яркостни (оптични) пирометри предназначен за измерване на температури 500-4000°C. Те осигуряват висока точност на измерване, но могат да изкривят показанията поради възможното поглъщане на радиация от телата от междинната среда, през която се извършват наблюденията.

Цветни пирометри, чието действие се основава на определяне на интензитета на излъчване на две дължини на вълната - за предпочитане в червената или синята част на спектъра, се използват за измервания в диапазона от 800 до 0°C.

Основното им предимство е, че непълнотата на излъчване не влияе на грешките при измерване. Освен това индикаторите не зависят от разстоянието до обекта.

Кварцови температурни преобразуватели (пиезоелектрически)

За да вземете температурни показания в диапазона от -80 +250 ° C, можете да използвате кварцови преобразуватели (пиезоелектрични елементи), чийто принцип на работа се основава на честотната зависимост на кварца от нагряване. В този случай функцията на трансдюсера се влияе от местоположението на среза по кристалните оси.

Пиезоелектричните (кварцови) устройства най-често се използват в изследователската работа, тъй като такива устройства се характеризират с разширен обхват на измерване, надеждност и висока точност

Пиезоелектричните сензори се отличават с фина чувствителност, висока разделителна способност и могат да работят надеждно за дълъг период от време. Такива устройства се използват широко в производството на цифрови термометри и се считат за едно от най-обещаващите устройства за бъдещите технологии.

Шумови (акустични) температурни сензори

Работата на такива устройства се осигурява чрез премахване на акустичната потенциална разлика в зависимост от температурата на резистора.

Акустичните методи позволяват отчитане на температурата в затворени пространства и среди, където не е възможно директно измерване. Подобни устройства са намерили приложение в медицината, подводните изследвания, както и в индустрията.

Методът на измерване с такива сензори е доста прост: необходимо е да се сравни шумът, произвеждан от два подобни елемента, единият от които е при предварително известна температура, а вторият при определена температура.

Акустичните температурни сензори са подходящи за измерване в диапазона -270 - +1100°В. В същото време сложността на процеса се крие в твърде ниското ниво на шум: звуците, произведени от усилвателя, понякога го заглушават.

NQR температурни сензори

Същността на работата на ядрените квадруполни резонансни термометри е действието на градиента на полето, което се образува от кристалните решетки и ядрения момент - индикатор, причинен от отклонението на заряда от симетрията на сферата.

В резултат на това явление възниква процесия на ядрата: нейната честота зависи от градиента на полето на решетката.Стойността на този показател също се влияе от температурата: нейното повишаване причинява спад на честотата на NQR.

Основният елемент на такива сензори е ампула с вещество, което се поставя в индуктивна намотка, свързана към веригата на генератора.

Предимството на уредите е неограничената продължителност на измерванията, надеждността и стабилната работа. Недостатъкът е нелинейността на измерванията, което налага използването на функция за преобразуване.

Полупроводникови устройства

Категория устройства, които работят въз основа на промени в характеристиките на p-n преход, причинени от излагане на температури. Напрежението в транзистора винаги е пропорционално на влиянието на температурата, което прави този фактор лесен за изчисляване.

Предимствата на такива устройства са висока точност на данните, ниска цена и линейни характеристики в целия диапазон на измерване. Удобно е да се монтират такива устройства директно върху полупроводникова подложка, което ги прави отлични за микроелектрониката.

Обемни преобразуватели за отчитане на температурата

Такива устройства се основават на добре познатия принцип на разширяване и свиване на вещества, наблюдавани по време на нагряване или охлаждане. Такива сензори са доста практични. Те могат да се използват за определяне на температури в диапазона -60 - +400°C.

За да се позволи визуален контрол на температурата, повечето температурни сензори, разположени в стаите, са оборудвани с дисплеи, които показват текущите стойности

Важно е да запомните, че измерванията на течности с такива устройства са ограничени от техните температури на кипене и замръзване, а измерванията на газове от преминаването им в течно състояние.Грешката на измерване, причинена от влиянието на околната среда за тези устройства, е доста малка: тя варира между 1-5%.

Избор на температурни сензори

При избора на такива устройства фактори като:

• температурен диапазон, в който се правят измерванията;
• необходимостта и възможността за потапяне на сензора в обект или среда;
• условия на измерване: за да вземете показания в агресивна среда, по-добре е да предпочетете безконтактна версия или модел, поставен в устойчив на корозия корпус;
• експлоатационният живот на устройството преди калибриране или подмяна - някои видове устройства (например термистори) бързо се провалят;
• технически данни: резолюция, напрежение, скорост на сигнала, грешка;
• стойност на изходния сигнал.

В някои случаи е важен и материалът на корпуса на устройството, а при използване на закрито са важни и размерите и дизайна.

Препоръки за монтаж „Направи си сам“.

Такива устройства се използват широко за различни цели: те са оборудвани с радиатори, отоплителни котли и други домакински уреди.

Преди да започнете монтажа, трябва внимателно да прочетете инструкциите: те показват не само характеристиките на монтажа (например размери за свързване към тръбата), но и правилата за работа, както и температурните граници, за които е подходящо измервателното устройство.

Също така е необходимо да се вземе предвид размерът на ръкава, който може да варира между 120-160 мм.

Нека разгледаме двата най-често срещани случая на инсталиране на температурен датчик.

Свързване на устройството към радиатор

Не е необходимо всички отоплителни уреди да се оборудват с термостат. Според правилника, сензори са монтирани на батерията, ако общата му мощност надвишава 50% от топлината, генерирана от подобни системи.Ако в стаята има два нагревателя, тогава термостатът се монтира само на един, който има по-висока мощност.

Температурният сензор е задължителен компонент на терморегулаторите, които ви позволяват да намалите или увеличите отоплението на радиатори, топъл под и други отоплителни уреди

Вентилът на устройството е монтиран на захранващия тръбопровод в точката, където радиаторът е свързан към отоплителната мрежа. Ако е невъзможно да се постави в съществуваща верига, захранващата линия трябва да бъде демонтирана, което може да причини известни затруднения.

За да извършите тази манипулация, трябва да използвате инструмент за рязане на тръби, докато инсталирането на термична глава може лесно да се извърши без специално оборудване. Веднага след монтирането на сензора е достатъчно да се изравнят маркировките, направени върху тялото и устройството, след което главата се фиксира с плавно натискане с ръка.

Монтаж на сензор за температура на въздуха

Такова устройство се монтира в най-студената всекидневна без течение (в антрето, кухня или котелно помещение инсталирането му е нежелателно, тъй като може да причини смущения в работата на системата).

Когато избирате място, трябва да се уверите, че устройството не е изложено на слънчева светлина и наблизо не трябва да има отоплителни уреди (отоплителни уреди, радиатори, тръби).

За конвенционална отоплителна система е достатъчен един термостат, докато с колекторна верига е препоръчително да се използват няколко сензора, чийто брой съвпада с броя на стаите. Това ще ви позволи индивидуално да регулирате температурата в отделни пространства.

Устройството се свързва съгласно инструкциите, съдържащи се в техническия лист, с помощта на клеми или кабел, включени в комплекта.

Ако трябва да следите температурата си температурен датчик в "топъл под" могат да бъдат разположени дълбоко в бетонната замазка. В този случай за защита можете да използвате гофрирана тръба с един затворен край и наклонен завой.

Последната функция позволява, ако е необходимо, да премахнете счупеното устройство и да го замените с ново.

Монтажът на устройството се извършва, както следва:

1. В стената е направена вдлъбнатина за монтиране на приставка.
2. Предната част се отстранява от температурния датчик, след което устройството се монтира върху подготвената зона.
3. След това нагревателният кабел е свързан към контактите, докато клемите са свързани към сензорите.

Последният етап е свързването на захранващия кабел и инсталирането на предния панел на негово място.

Схемата за свързване на термостата за отоплителен котел е описана подробно в тази статия.

Ако устройството, чиято функционалност изисква вътрешно свързване на сензори, има сложен дизайн, по-добре е да се свържете със специалисти.

Изводи и полезно видео по темата

Видеото по-долу описва подробно как да инсталирате термични устройства на отоплителен котел:

Различава ли се инсталирането на сензори на захранващата и връщащата тръба?

Температурните сензори се използват широко както в различни индустрии, така и за битови нужди. Голям асортимент от подобни устройства, които се основават на различни принципи на работа, ви позволява да изберете най-добрия вариант за решаване на конкретен проблем.

В къщи и апартаменти такива устройства най-често се използват за поддържане на комфортна температура в помещенията, както и за регулиране на отоплителни системи - радиатори, топъл под.

Имате ли какво да добавите или имате въпроси относно избора и инсталирането на температурен датчик? Можете да оставяте коментари за публикацията, да участвате в дискусии и да споделяте собствения си опит от използването на такива устройства. Формата за контакт се намира в долния блок.