Temperaturfølere til opvarmning: formål, typer, installationsvejledning

Ved drift af varmeanordninger er det nødvendigt at kontrollere graden af ​​opvarmning af kølevæsken såvel som luften i rummet.Temperatursensorer til opvarmning hjælper med at fange og overføre information, hvorfra information kan aflæses visuelt eller straks sendes til controlleren.

Vi foreslår, at du forstår, hvordan temperatursensorer fungerer, hvilke typer overvågningsenheder der findes, og hvilke parametre der skal tages i betragtning, når du vælger en enhed. Derudover har vi udarbejdet trin-for-trin instruktioner, der hjælper dig med at installere en temperaturføler på en varmeradiator selv.

Funktionsprincip for en termisk sensor

Du kan styre varmesystemet ved hjælp af en række forskellige metoder, herunder:

• automatiske enheder til rettidig energiforsyning;
• sikkerhedsovervågning blokke;
• blande enheder.

For korrekt drift af alle disse grupper kræves temperatursensorer for at give signaler om enhedernes drift. At observere aflæsningerne af disse enheder giver os mulighed for rettidigt at identificere fejl i systemet og træffe korrigerende foranstaltninger.

Der er mange typer apparater, der bruges til at tage feber. De kan nedsænkes i kølevæsker, bruges indendørs eller placeres udendørs

En temperatursensor kan bruges som en separat enhed, for eksempel til at overvåge temperaturen i et rum, eller være en integreret del af en kompleks enhed, for eksempel en varmekedel.

Grundlaget for sådanne enheder, der anvendes i automatiseret kontrol, er princippet om at konvertere temperaturindikatorer til et elektrisk signal. Takket være dette kan måleresultater hurtigt transmitteres over netværket i form af en digital kode, som garanterer høj hastighed, følsomhed og nøjagtighed af målingen.

Samtidig kan forskellige enheder til måling af opvarmningstrinnet have designfunktioner, der påvirker en række parametre: drift i et bestemt miljø, transmissionsmetode, visualiseringsmetode og andre.

Typer af enheder til temperaturmåling

Termiske enheder kan klassificeres i henhold til en række vigtige kriterier, herunder metoden til at overføre information, placeringen og betingelserne for installation samt algoritmen til at tage aflæsninger.

Efter metode til informationsoverførsel

I henhold til den anvendte metode til at overføre information er sensorer opdelt i to store kategorier:

• kablede enheder;
• trådløse sensorer.

Oprindeligt var alle sådanne enheder udstyret med ledninger, gennem hvilke termiske sensorer kommunikerede med kontrolenheden og sendte information til den. Selvom sådanne enheder nu har erstattet deres trådløse modstykker, bruges de stadig ofte i simple kredsløb.

Derudover er kablede sensorer mere nøjagtige og pålidelige i drift.

For at sikre ensartet drift af en kablet sensor, der bruges i en sammensat enhed, anbefales det at kombinere den med udstyr, der er fremstillet af samme producent

I øjeblikket er trådløse enheder blevet udbredt, som oftest transmitterer information ved hjælp af en radiobølgesender og -modtager. Sådanne enheder kan installeres næsten hvor som helst, inklusive et separat rum eller udendørs.

Vigtige egenskaber ved sådanne temperatursensorer er:

• tilstedeværelse af batteri;
• fejl i målinger;
• signaltransmissionsområde.

Trådløse/kablede enheder kan fuldstændig erstatte hinanden, men der er nogle ejendommeligheder ved deres funktion.

Efter placering og placeringsmetode

Baseret på monteringsstedet er sådanne enheder opdelt i følgende typer:

• overheads knyttet til varmekredsen;
• nedsænkelig, i kontakt med kølevæsken;
• indendørs, placeret inde i et bolig- eller kontorlokale;
• eksterne, som er placeret udenfor.

Nogle enheder kan bruge flere typer sensorer samtidigt til at styre temperaturen.

Ifølge mekanismen til at tage aflæsninger

Ifølge metoden til at vise information kan enheder være:

• bimetallisk;
• alkohol.

Den første mulighed indebærer brugen af ​​to plader lavet af forskellige metaller samt en skiveindikator. Når temperaturen stiger, deformeres et af elementerne, hvilket skaber pres på pilen. Aflæsningerne af sådanne enheder er kendetegnet ved god nøjagtighed, men deres store ulempe er deres inerti.

Bimetal- og alkoholtermostater er ofte installeret på varmeudstyr, såsom kedler. De giver dig mulighed for at overvåge varme, hvilket kan føre til fatale konsekvenser.

Sensorer, hvis drift er baseret på brug af alkohol, er næsten fuldstændig fri for denne ulempe. I dette tilfælde hældes en alkoholholdig opløsning i en hermetisk forseglet kolbe, som udvider sig ved opvarmning. Designet er ret elementært, pålideligt, men ikke særlig praktisk til observationer.

Forskellige typer temperaturfølere

For at tage temperaturaflæsninger bruges enheder med forskellige driftsprincipper. De mest populære enheder inkluderer de enheder, der er angivet nedenfor.

Termoelementer: nøjagtig aflæsning - svær at fortolke

En sådan enhed består af to ledninger loddet til hinanden, lavet af forskellige metaller. Temperaturforskellen, der opstår mellem de varme og kolde ender, tjener som en kilde til elektrisk strøm på 40-60 μV (indikatoren afhænger af termoelementets materiale).

Følgende kombinationer af metaller og legeringer bruges oftest til fremstilling af termoelementer: krom-aluminium, jern-kostantan, jern-nikkel, nikkel-krom og andre

Termoelementet betragtes som en meget nøjagtig temperatursensor, men det er ret svært at tage nøjagtige aflæsninger fra det. For at gøre dette skal du finde ud af den elektromotoriske kraft (EMF) ved hjælp af enhedens temperaturforskel.

For at resultatet bliver korrekt, er det vigtigt at kompensere for temperaturen i det kolde kryds, ved at bruge for eksempel en hardwaremetode, hvor et andet termoelement placeres i et miljø med en tidligere kendt temperatur.

Softwarekompensationsmetoden går ud på at placere en anden temperaturføler i isokammeret sammen med de kolde junctions, hvilket giver dig mulighed for at styre temperaturen med en given nøjagtighed.

Processen med at opnå data fra et termoelement forårsager visse vanskeligheder på grund af dets ulinearitet. For at sikre korrektheden af ​​aflæsninger introducerer GOST R 8.585-2001 polynomielle koefficienter, der giver dig mulighed for at konvertere EMF til temperatur samt udføre omvendte operationer.

Et andet problem er, at aflæsninger tages i mikrovolt, som ikke kan konverteres ved hjælp af bredt tilgængelige digitale instrumenter.For at bruge et termoelement i design er det nødvendigt at levere nøjagtige, flercifrede omformere med et minimumsstøjniveau.

Termistorer: nemt og enkelt

Det er meget lettere at måle temperatur ved hjælp af termistorer, som er baseret på princippet om afhængighed af materialers modstand på omgivelsestemperaturen. Sådanne enheder, for eksempel lavet af platin, har så vigtige fordele som høj nøjagtighed og linearitet.

Hovedproblemet med sådanne temperatursensorer kan betragtes som den ekstremt lave temperaturkoefficient for modstand, men det er stadig lettere at måle det nøjagtigt end at detektere lavspændingsværdier af termoelementer

En vigtig egenskab ved en modstand er dens basismodstand ved en bestemt temperatur. Ifølge GOST 21342.7-76 måles denne indikator ved 0 °C. I dette tilfælde anbefales det at bruge et antal modstandsværdier (Ohm) såvel som T_ks – temperaturkoefficient.

T-indikator_ks beregnet med formlen:

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

Hvor:

• R_e - modstand ved den aktuelle temperatur;
• R_0c – modstand ved 0°C;
• T_e – aktuelle temperatur;
• T_0c – 0°C.

GOST giver også temperaturkoefficienter til forskellige måleenheder lavet af kobber, nikkel, platin og angiver også polynomielle koefficienter, der bruges til at beregne temperatur baseret på aktuelle modstandsværdier.

Termistorsensorer er meget udbredt i elektronik- og maskinindustrien på grund af deres nøjagtighed, følsomhed og lette betjening.

Du kan måle modstand ved at tilslutte enheden til et strømkildekredsløb og måle differentialspændingen. Du kan overvåge indikatorerne ved hjælp af integrerede kredsløb, hvis analoge udgang er lig med forsyningsspændingen.

Termiske sensorer med sådanne enheder kan sikkert forbindes til en analog-til-digital-konverter, digitalisere den med en otte eller ti-bit ADC.

Digital sensor til samtidige målinger

Digitale temperatursensorer er også meget udbredt, for eksempel modellen DS18B20, der fungerer ved hjælp af et mikrokredsløb med tre udgange. Takket være denne enhed er det muligt at tage temperaturaflæsninger samtidigt fra flere parallelt arbejdende sensorer med en fejl på kun 0,5°C.

En populær model er den kombinerede temperatur/fugtighedssensor SHT1, som giver dig mulighed for at måle varme med en nøjagtighed på +2° og luftfugtighed med en nøjagtighed på +5. Imidlertid hævder producenten selv, at der er mere nøjagtige og økonomiske enheder

Blandt andre fordele ved denne enhed kan man også bemærke en lang række driftstemperaturer (-55+125°C). Den største ulempe er langsom drift: for de mest nøjagtige beregninger kræver enheden mindst 750 ms.

Berøringsfri irometre (termiske kameraer)

Virkningen af ​​disse kontaktløse sensorer er baseret på at detektere termisk stråling, der kommer fra legemer. For at karakterisere dette fænomen bruges mængden af ​​energi, der frigives pr. tidsenhed fra en enhedsoverflade, som falder på et enhedsbølgelængdeområde.

Et lignende kriterium, der afspejler intensiteten af ​​monokromatisk stråling, kaldes spektral lysstyrke.

Der findes følgende typer pyrometre:

• stråling;
• lysstyrke (optisk);
• farve.

Stråling pyrometre gør det muligt at foretage målinger inden for området 20-25000°C, men for at bestemme temperaturen er det vigtigt at tage højde for strålingsufuldstændighedskoefficienten, hvis effektive værdi afhænger af kroppens fysiske tilstand, dets kemiske sammensætning og andre faktorer.

Strålingssensorens hovedfunktionselement er et teleskop, inden i hvilket der er et batteri bestående af et serielt kredsløb af termoelementer. Arbejdsenderne af disse enheder er placeret på et platinbelagt kronblad (+)

Lysstyrke (optiske) pyrometre designet til at måle temperaturer 500-4000°C. De giver høj målenøjagtighed, men kan forvrænge aflæsningerne på grund af den mulige absorption af stråling fra legemer af det mellemliggende medium, hvorigennem observationerne foretages.

Farve pyrometre, hvis virkning er baseret på at bestemme intensiteten af ​​stråling ved to bølgelængder - fortrinsvis i den røde eller blå del af spektret, bruges til målinger i området fra 800 til 0 ° C.

Deres største fordel er, at ufuldstændigheden af ​​stråling ikke påvirker målefejl. Derudover afhænger indikatorerne ikke af afstanden til objektet.

Kvarts temperaturomformere (piezoelektriske)

For at tage temperaturaflæsninger inden for området -80 +250°C kan du bruge kvartstransducere (piezoelektriske elementer), hvis driftsprincip er baseret på kvarts frekvensafhængighed ved opvarmning. I dette tilfælde er transducerens funktion påvirket af placeringen af ​​snittet langs krystalakserne.

Piezoelektriske (kvarts) enheder bruges oftest i forskningsarbejde, da sådanne enheder er kendetegnet ved et udvidet måleområde, pålidelighed og høj nøjagtighed

Piezoelektriske sensorer er kendetegnet ved fin følsomhed, høj opløsning og er i stand til at fungere pålideligt over en lang periode. Sådanne enheder er meget udbredt til fremstilling af digitale termometre og betragtes som en af ​​de mest lovende enheder til fremtidige teknologier.

Støj (akustiske) temperatursensorer

Driften af ​​sådanne enheder sikres ved at fjerne den akustiske potentialforskel afhængigt af modstandens temperatur.

Akustiske metoder tillader temperaturaflæsninger i lukkede rum og omgivelser, hvor direkte måling ikke er mulig. Lignende enheder har fundet anvendelse i medicin, undervandsforskning såvel som i industrien.

Målemetoden med sådanne sensorer er ret enkel: det er nødvendigt at sammenligne støjen, der produceres af to lignende elementer, hvoraf den ene er ved en tidligere kendt temperatur, og den anden ved en bestemt temperatur.

Akustiske temperatursensorer er velegnede til at måle området -270 - +1100°C. Samtidig ligger processens kompleksitet i det for lave støjniveau: De lyde, som forstærkeren producerer, overdøver den nogle gange.

NQR temperaturfølere

Essensen af ​​driften af ​​nukleare quadrupole resonanstermometre er virkningen af ​​feltgradienten, som er dannet af krystalgitterne og det nukleare moment - en indikator forårsaget af ladningens afvigelse fra sfærens symmetri.

Som et resultat af dette fænomen opstår en procession af kerner: dens frekvens afhænger af gradienten af ​​gitterfeltet.Værdien af ​​denne indikator er også påvirket af temperaturen: dens stigning forårsager et fald i NQR-frekvensen.

Hovedelementet i sådanne sensorer er en ampul med et stof, som er placeret i en induktansvikling forbundet med generatorkredsløbet.

Fordelen ved enhederne er den ubegrænsede varighed af målinger, pålidelighed og stabil drift. Ulempen er målingernes ulinearitet, hvilket nødvendiggør brugen af ​​en konverteringsfunktion.

Halvlederenheder

En kategori af enheder, der fungerer baseret på ændringer i karakteristika for et p-n-kryds forårsaget af eksponering for temperaturer. Spændingen over transistoren er altid proportional med temperaturens effekt, hvilket gør denne faktor let at beregne.

Fordelene ved sådanne enheder er høj datanøjagtighed, lave omkostninger og lineære karakteristika over hele måleområdet. Det er praktisk at montere sådanne enheder direkte på et halvledersubstrat, hvilket gør dem fremragende til mikroelektronik.

Volumetriske transducere til temperaturaflæsninger

Sådanne enheder er baseret på det velkendte princip om ekspansion og sammentrækning af stoffer observeret under opvarmning eller afkøling. Sådanne sensorer er ret praktiske. De kan bruges til at bestemme temperaturer inden for området -60 - +400°C.

For at muliggøre visuel kontrol af temperaturen er de fleste temperaturfølere placeret i rum udstyret med displays, der viser aktuelle værdier

Det er vigtigt at huske, at målinger af væsker med sådanne enheder er begrænset af deres koge- og frysetemperaturer, og målinger af gasser ved deres overgang til flydende tilstand.Målefejlen forårsaget af miljøpåvirkninger for disse enheder er ret lille: den varierer mellem 1-5%.

Valg af temperaturfølere

Når du vælger sådanne enheder, er faktorer som:

• temperaturområde, hvori målingerne foretages;
• behovet og muligheden for at nedsænke sensoren i en genstand eller et miljø;
• måleforhold: for at tage aflæsninger i et aggressivt miljø er det bedre at foretrække en ikke-kontaktversion eller en model placeret i et korrosionsbestandigt hus;
• enhedens levetid før kalibrering eller udskiftning - nogle typer enheder (for eksempel termistorer) fejler hurtigt;
• tekniske data: opløsning, spænding, signalhastighed, fejl;
• udgangssignalværdi.

I nogle tilfælde er materialet i enhedens krop også vigtigt, og når det bruges indendørs, er dimensioner og design også vigtige.

Gør-det-selv installationsanbefalinger

Sådanne enheder bruges i vid udstrækning til forskellige formål: de er udstyret med radiatorer, varmekedler og andre husholdningsapparater.

Før du starter installationen, skal du omhyggeligt læse instruktionerne: det angiver ikke kun installationsfunktionerne (for eksempel dimensioner for tilslutning til røret), men også driftsreglerne samt de temperaturgrænser, som måleanordningen er egnet til.

Det er også nødvendigt at tage højde for ærmets størrelse, som kan variere mellem 120-160 mm.

Lad os overveje de to mest almindelige tilfælde af installation af en temperatursensor.

Tilslutning af enheden til en radiator

Det er ikke nødvendigt at udstyre alle varmeapparater med en termostat. I henhold til reglerne, sensorer er installeret på batteriet, hvis dens samlede effekt overstiger 50 % af den varme, der genereres af lignende systemer.Hvis der er to varmelegemer i rummet, er termostaten kun installeret på en, som har en højere effekt.

Temperatursensoren er en obligatorisk komponent i temperaturregulatorer, der giver dig mulighed for at reducere eller øge opvarmningen af ​​radiatorer, gulvvarme og andre varmeanordninger

Enhedsventilen er installeret på forsyningsrørledningen på det punkt, hvor radiatoren er forbundet til varmenettet. Hvis det er umuligt at indsætte det i en eksisterende kæde, skal forsyningsledningen demonteres, hvilket kan give nogle vanskeligheder.

For at udføre denne manipulation skal du bruge et værktøj til at skære rør, mens installation af et termisk hoved nemt kan udføres uden specielt udstyr. Så snart sensoren er monteret, er det nok at justere mærkerne på kroppen og enheden, hvorefter hovedet fastgøres med en glat håndpress.

Installation af lufttemperaturføler

En sådan enhed er installeret i den koldeste stue uden træk (i hallen, køkkenet eller fyrrummet er installationen uønsket, da det kan forårsage forstyrrelser i systemets drift).

Når du vælger en placering, skal du sørge for, at enheden ikke udsættes for sollys, og der bør ikke være nogen varmeanordninger (varmelegemer, radiatorer, rør) i nærheden.

For et konventionelt varmesystem er en termostat tilstrækkelig, mens det med et kollektorkredsløb er tilrådeligt at bruge flere sensorer, hvis antal falder sammen med antallet af rum. Dette giver dig mulighed for individuelt at regulere temperaturen i separate rum.

Enheden tilsluttes i henhold til instruktionerne i det tekniske datablad ved hjælp af terminalerne eller kablet, der er inkluderet i sættet.

Hvis du skal overvåge din temperatur temperaturføler i det "varme gulv" kan placeres dybt i betonafretningen. I dette tilfælde kan du til beskyttelse bruge et korrugeret rør med en lukket ende og en skrånende bøjning.

Sidstnævnte funktion gør det muligt om nødvendigt at fjerne den ødelagte enhed og erstatte den med en ny.

Installation af enheden udføres som følger:

1. Der laves en udsparing i væggen til montering af beslag.
2. Den forreste del fjernes fra temperaturføleren, hvorefter enheden installeres på det forberedte område.
3. Dernæst tilsluttes varmekablet til kontakterne, mens terminalerne forbindes til sensorerne.

Det sidste trin er at tilslutte strømkablet og installere frontpanelet på dets plads.

Termostattilslutningsdiagrammet for en varmekedel er beskrevet detaljeret i denne artikel.

Hvis enheden, hvis funktionalitet kræver intern forbindelse af sensorer, har et komplekst design, er det bedre at kontakte specialister.

Konklusioner og nyttig video om emnet

Videoen nedenfor beskriver detaljeret, hvordan man installerer termiske enheder på en varmekedel:

Er installationen af ​​følere på fremløbs- og returrør forskellig?

Temperatursensorer er meget udbredt både i forskellige industrier og til husholdningsformål. Et stort udvalg af lignende enheder, som er baseret på forskellige driftsprincipper, giver dig mulighed for at vælge den bedste mulighed for at løse et bestemt problem.

I huse og lejligheder bruges sådanne enheder oftest til at opretholde en behagelig temperatur i lokalerne samt til at regulere varmesystemer - radiatorer, opvarmede gulve.

Har du noget at tilføje, eller har du spørgsmål til valg og montering af temperaturføler? Du kan efterlade kommentarer til publikationen, deltage i diskussioner og dele dine egne erfaringer med at bruge sådanne enheder. Kontaktformularen er placeret i nederste blok.