Temperatūras sensori apkurei: mērķis, veidi, uzstādīšanas instrukcija

Darbinot sildīšanas ierīces, ir jākontrolē dzesēšanas šķidruma sildīšanas pakāpe, kā arī gaiss telpā.Temperatūras sensori apkurei palīdz uztvert un pārraidīt informāciju, no kuras informāciju var nolasīt vizuāli vai uzreiz nosūtīt kontrolierim.

Mēs iesakām saprast, kā darbojas temperatūras sensori, kāda veida uzraudzības ierīces pastāv un kādi parametri jāņem vērā, izvēloties ierīci. Turklāt mēs esam sagatavojuši soli pa solim instrukcijas, kas palīdzēs jums pašiem uzstādīt temperatūras sensoru uz apkures radiatora.

Termiskā sensora darbības princips

Jūs varat kontrolēt apkures sistēmu, izmantojot dažādas metodes, tostarp:

• automātiskās ierīces savlaicīgai enerģijas piegādei;
• drošības uzraudzības bloki;
• sajaukšanas vienības.

Lai visas šīs grupas pareizi darbotos, ir nepieciešami temperatūras sensori, kas nodrošina signālus par ierīču darbību. Šo ierīču rādījumu novērošana ļauj laikus konstatēt sistēmas darbības traucējumus un veikt korektīvus pasākumus.

Ir daudz veidu ierīces, ko izmanto drudža mazināšanai. Tos var iegremdēt dzesēšanas šķidrumos, izmantot telpās vai novietot ārpus telpām

Temperatūras sensoru var izmantot kā atsevišķu ierīci, piemēram, lai uzraudzītu telpas temperatūru, vai arī būt sarežģītas ierīces, piemēram, apkures katla, sastāvdaļa.

Šādu automatizētajā kontrolē izmantoto ierīču pamatā ir temperatūras indikatoru pārveidošanas princips elektriskajā signālā. Pateicoties tam, mērījumu rezultātus var ātri pārsūtīt tīklā digitālā koda veidā, kas garantē lielu mērījumu ātrumu, jutīgumu un precizitāti.

Tajā pašā laikā dažādām apkures stadijas mērīšanas ierīcēm var būt konstrukcijas iezīmes, kas ietekmē vairākus parametrus: darbību noteiktā vidē, pārraides metodi, vizualizācijas metodi un citus.

Temperatūras mērīšanas ierīču veidi

Termiskās ierīces var klasificēt pēc vairākiem svarīgiem kritērijiem, tostarp informācijas pārraides metodes, uzstādīšanas vietas un apstākļiem, kā arī rādījumu ņemšanas algoritma.

Pēc informācijas nodošanas metodes

Saskaņā ar izmantoto informācijas pārsūtīšanas metodi sensori ir sadalīti divās lielās kategorijās:

• vadu ierīces;
• bezvadu sensori.

Sākotnēji visas šādas ierīces bija aprīkotas ar vadiem, caur kuriem siltuma sensori sazinājās ar vadības bloku, nosūtot tai informāciju. Lai gan šādas ierīces tagad ir aizstājušas bezvadu līdziniekus, tās joprojām bieži izmanto vienkāršās shēmās.

Turklāt vadu sensori darbojas precīzāk un uzticamāk.

Lai nodrošinātu saliktā ierīcē izmantotā vadu sensora konsekventu darbību, ieteicams to apvienot ar tā paša ražotāja ražoto aprīkojumu.

Šobrīd ir kļuvušas plaši izplatītas bezvadu ierīces, kas visbiežāk pārraida informāciju, izmantojot radioviļņu raidītāju un uztvērēju. Šādas ierīces var uzstādīt gandrīz jebkur, tostarp atsevišķā telpā vai brīvā dabā.

Svarīgas šādu temperatūras sensoru īpašības ir:

• akumulatora klātbūtne;
• mērījumu kļūda;
• signāla pārraides diapazons.

Bezvadu/vadu ierīces var pilnībā aizstāt viena otru, taču to darbībā ir dažas īpatnības.

Pēc atrašanās vietas un izvietošanas metodes

Atkarībā no uzstādīšanas vietas šādas ierīces iedala šādos veidos:

• pieskaitāmās izmaksas, kas pievienotas apkures lokam;
• iegremdējams, saskaroties ar dzesēšanas šķidrumu;
• iekštelpās, kas atrodas dzīvojamās vai biroja telpās;
• ārējie, kas atrodas ārpusē.

Dažās ierīcēs temperatūras kontrolei var vienlaikus izmantot vairāku veidu sensorus.

Saskaņā ar rādījumu ņemšanas mehānismu

Saskaņā ar informācijas parādīšanas metodi ierīces var būt:

• bimetāla;
• alkohols.

Pirmajā variantā tiek izmantotas divas plāksnes, kas izgatavotas no dažādiem metāliem, kā arī ciparnīcas indikators. Temperatūrai paaugstinoties, viens no elementiem tiek deformēts, radot spiedienu uz bultiņu. Šādu ierīču rādījumus raksturo laba precizitāte, taču to lielais trūkums ir inerce.

Bimetāla un spirta termostatus bieži uzstāda uz apkures iekārtām, piemēram, katliem. Tie ļauj uzraudzīt karstumu, kura pārsniegšana var izraisīt letālas sekas.

Sensoriem, kuru darbības pamatā ir alkohola lietošana, šis trūkums ir gandrīz pilnībā atbrīvots. Šajā gadījumā spirtu saturošu šķīdumu ielej hermētiski noslēgtā kolbā, kas karsējot izplešas. Dizains ir diezgan elementārs, uzticams, bet ne pārāk ērts novērojumiem.

Dažādu veidu temperatūras sensori

Lai veiktu temperatūras rādījumus, tiek izmantotas ierīces ar dažādiem darbības principiem. Populārākās ierīces ietver tālāk norādītās ierīces.

Termopāri: precīzs nolasījums - grūti interpretēt

Šāda ierīce sastāv no diviem viens ar otru pielodētiem vadiem, kas izgatavoti no dažādiem metāliem. Temperatūras starpība, kas rodas starp karsto un auksto galu, kalpo kā elektriskās strāvas avots 40-60 μV (indikators ir atkarīgs no termopāra materiāla).

Termopāru ražošanai visbiežāk izmanto šādas metālu un sakausējumu kombinācijas: hroma-alumīnija, dzelzs-kostantāna, dzelzs-niķeļa, niķeļa-hroma un citas.

Termopāri uzskata par ļoti precīzu temperatūras sensoru, taču no tā ir diezgan grūti iegūt precīzus rādījumus. Lai to izdarītu, jums ir jānoskaidro elektromotora spēks (EMF), izmantojot ierīces temperatūras starpību.

Lai rezultāts būtu pareizs, ir svarīgi kompensēt aukstā savienojuma temperatūru, izmantojot, piemēram, aparatūras metodi, kurā otrs termopāris tiek novietots vidē ar iepriekš zināmu temperatūru.

Programmatūras kompensācijas metode ietver cita temperatūras sensora ievietošanu izokamerā kopā ar aukstuma savienojumiem, kas ļauj kontrolēt temperatūru ar noteiktu precizitāti.

Datu iegūšanas process no termopāra rada zināmas grūtības tā nelinearitātes dēļ. Lai nodrošinātu rādījumu pareizību, GOST R 8.585-2001 ievieš polinoma koeficientus, kas ļauj pārveidot EMF temperatūrā, kā arī veikt apgrieztās darbības.

Vēl viena problēma ir tā, ka rādījumi tiek ņemti mikrovoltos, kurus nevar pārveidot, izmantojot plaši pieejamus digitālos instrumentus.Lai konstrukcijās izmantotu termopāri, ir jānodrošina precīzi, daudzciparu pārveidotāji ar minimālu trokšņa līmeni.

Termistori: viegli un vienkārši

Daudz vienkāršāk ir izmērīt temperatūru, izmantojot termistorus, kuru pamatā ir materiālu pretestības atkarības no apkārtējās vides temperatūras principa. Šādām ierīcēm, piemēram, no platīna, ir tādas svarīgas priekšrocības kā augsta precizitāte un linearitāte.

Par galveno šādu temperatūras sensoru problēmu var uzskatīt ārkārtīgi zemo temperatūras pretestības koeficientu, taču to joprojām ir vieglāk precīzi izmērīt nekā noteikt termopāru zemsprieguma vērtības.

Svarīga rezistora īpašība ir tā bāzes pretestība noteiktā temperatūrā. Saskaņā ar GOST 21342.7-76 šis indikators tiek mērīts 0 ° C temperatūrā. Šajā gadījumā ieteicams izmantot vairākas pretestības vērtības (Omi), kā arī T_ks - temperatūras koeficients.

T indikators_ks aprēķina pēc formulas:

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

Kur:

• R_e – pretestība pašreizējā temperatūrā;
• R_0c – pretestība pie 0°C;
• T_e – pašreizējā temperatūra;
• T_0c – 0°C.

GOST nodrošina arī temperatūras koeficientus, kas paredzēti dažādām mērierīcēm, kas izgatavotas no vara, niķeļa, platīna, kā arī norāda polinoma koeficientus, ko izmanto temperatūras aprēķināšanai, pamatojoties uz strāvas pretestības vērtībām.

Termistoru sensori tiek plaši izmantoti elektronikas un mašīnbūves nozarēs, pateicoties to precizitātei, jutīgumam un darbības vienkāršībai.

Varat izmērīt pretestību, pievienojot ierīci strāvas avota ķēdei un izmērot diferenciālo spriegumu. Indikatorus var uzraudzīt, izmantojot integrētās shēmas, kuru analogā izeja ir vienāda ar barošanas spriegumu.

Termiskos sensorus ar šādām ierīcēm var droši savienot ar analogo-digitālo pārveidotāju, digitalizējot to ar astoņu vai desmit bitu ADC.

Digitālais sensors vienlaicīgu mērījumu veikšanai

Plaši tiek izmantoti arī digitālie temperatūras sensori, piemēram, modelis DS18B20, kas darbojas, izmantojot mikroshēmu ar trim izejām. Pateicoties šai ierīcei, ir iespējams vienlaicīgi veikt temperatūras rādījumus no vairākiem paralēli strādājošiem sensoriem ar kļūdu tikai 0,5°C.

Populārs modelis ir kombinētais temperatūras/mitruma sensors SHT1, kas ļauj izmērīt siltumu ar precizitāti +2°, bet mitrumu ar precizitāti +5. Taču pats ražotājs apgalvo, ka ir precīzākas un ekonomiskākas ierīces

Starp citām šīs ierīces priekšrocībām var atzīmēt arī plašu darba temperatūru diapazonu (-55+125°C). Galvenais trūkums ir lēna darbība: lai veiktu visprecīzākos aprēķinus, ierīcei ir nepieciešami vismaz 750 ms.

Bezkontakta irometri (siltuma attēlveidotāji)

Šo bezkontakta sensoru darbības pamatā ir no ķermeņiem izplūstošā termiskā starojuma noteikšana. Lai raksturotu šo parādību, tiek izmantots enerģijas daudzums, kas laika vienībā izdalās no vienības virsmas, kas ietilpst vienības viļņa garuma diapazonā.

Līdzīgu kritēriju, kas atspoguļo monohromatiskā starojuma intensitāti, sauc par spektrālo spilgtumu.

Pastāv šādi pirometru veidi:

• starojums;
• spilgtums (optiskais);
• krāsa.

Radiācija pirometri ļauj veikt mērījumus 20-25000°C robežās, tomēr temperatūras noteikšanai svarīgi ņemt vērā starojuma nepabeigtības koeficientu, kura efektīvā vērtība ir atkarīga no organisma fizikālā stāvokļa, tā ķīmiskās sastāvs un citi faktori.

Radiācijas sensora galvenais darbības elements ir teleskops, kura iekšpusē atrodas akumulators, kas sastāv no termopāru sērijas ķēdes. Šo ierīču darba gali atrodas uz ziedlapiņas, kas pārklāta ar platīnu (+)

Spilgtuma (optiskie) pirometri paredzēts temperatūras mērīšanai 500-4000°C. Tie nodrošina augstu mērījumu precizitāti, bet var izkropļot rādījumus, jo starpvide, caur kuru tiek veikti novērojumi, var absorbēt starojumu no ķermeņiem.

Krāsu pirometri, kuru darbība balstās uz starojuma intensitātes noteikšanu divos viļņu garumos – vēlams spektra sarkanajā vai zilajā daļā, izmanto mērījumiem diapazonā no 800 līdz 0 °C.

To galvenā priekšrocība ir tā, ka starojuma nepilnīgums neietekmē mērījumu kļūdas. Turklāt rādītāji nav atkarīgi no attāluma līdz objektam.

Kvarca temperatūras pārveidotāji (pjezoelektriskie)

Lai veiktu temperatūras rādījumus -80 +250°C robežās, var izmantot kvarca devējus (pjezoelektriskos elementus), kuru darbības princips ir balstīts uz kvarca frekvences atkarību no apkures. Šajā gadījumā devēja darbību ietekmē griezuma atrašanās vieta gar kristāla asīm.

Pētnieciskajā darbā visbiežāk tiek izmantotas pjezoelektriskās (kvarca) ierīces, jo šādām ierīcēm ir raksturīgs paplašināts mērījumu diapazons, uzticamība un augsta precizitāte.

Pjezoelektriskie sensori izceļas ar smalku jutību, augstu izšķirtspēju un spēj uzticami darboties ilgu laiku. Šādas ierīces tiek plaši izmantotas digitālo termometru ražošanā un tiek uzskatītas par vienu no perspektīvākajām ierīcēm nākotnes tehnoloģijām.

Trokšņa (akustiskās) temperatūras sensori

Šādu ierīču darbība tiek nodrošināta, noņemot akustisko potenciālu starpību atkarībā no rezistora temperatūras.

Akustiskās metodes ļauj veikt temperatūras rādījumus slēgtās telpās un vidēs, kur tieša mērīšana nav iespējama. Līdzīgas ierīces ir atradušas pielietojumu medicīnā, zemūdens pētījumos, kā arī rūpniecībā.

Mērīšanas metode ar šādiem sensoriem ir diezgan vienkārša: ir jāsalīdzina divu līdzīgu elementu radītais troksnis, no kuriem viens ir iepriekš zināmā temperatūrā, bet otrs - noteiktā temperatūrā.

Akustiskie temperatūras sensori ir piemēroti diapazona -270 - +1100 mērīšanai°C. Tajā pašā laikā procesa sarežģītība slēpjas pārāk zemajā trokšņu līmenī: pastiprinātāja radītās skaņas dažreiz to apslāpē.

NQR temperatūras sensori

Kodolkvadrupola rezonanses termometru darbības būtība ir lauka gradienta darbība, ko veido kristāla režģi un kodolmoments - indikators, ko izraisa lādiņa novirze no sfēras simetrijas.

Šīs parādības rezultātā notiek kodolu gājiens: tā biežums ir atkarīgs no režģa lauka gradienta.Šī indikatora vērtību ietekmē arī temperatūra: tā paaugstināšanās izraisa NQR frekvences kritumu.

Šādu sensoru galvenais elements ir ampula ar vielu, kas tiek ievietota induktivitātes tinumā, kas savienots ar ģeneratora ķēdi.

Ierīču priekšrocība ir neierobežots mērījumu ilgums, uzticamība un stabila darbība. Trūkums ir mērījumu nelinearitāte, kas liek izmantot konvertēšanas funkciju.

Pusvadītāju ierīces

Ierīču kategorija, kas darbojas, pamatojoties uz izmaiņām p-n krustojuma raksturlielumos, ko izraisa temperatūras iedarbība. Spriegums pāri tranzistoram vienmēr ir proporcionāls temperatūras ietekmei, kas ļauj viegli aprēķināt šo koeficientu.

Šādu ierīču priekšrocības ir augsta datu precizitāte, zemas izmaksas un lineārie raksturlielumi visā mērījumu diapazonā. Šādas ierīces ir ērti uzstādīt tieši uz pusvadītāju pamatnes, padarot tās lieliski piemērotas mikroelektronikai.

Tilpuma devēji temperatūras rādījumiem

Šādas ierīces ir balstītas uz labi zināmo vielu izplešanās un saraušanās principu, kas novērots sildīšanas vai dzesēšanas laikā. Šādi sensori ir diezgan praktiski. Tos var izmantot, lai noteiktu temperatūru diapazonā -60 - +400°C.

Lai nodrošinātu vizuālu temperatūras kontroli, lielākā daļa temperatūras sensoru, kas atrodas telpās, ir aprīkoti ar displejiem, kas parāda pašreizējās vērtības

Ir svarīgi atcerēties, ka šķidrumu mērījumus ar šādām ierīcēm ierobežo to viršanas un sasalšanas temperatūra, bet gāzu mērījumus to pāreja šķidrā stāvoklī.Vides ietekmes radītā mērījumu kļūda šīm ierīcēm ir diezgan maza: tā svārstās no 1-5%.

Temperatūras sensoru izvēle

Izvēloties šādas ierīces, jāņem vērā tādi faktori kā:

• temperatūras diapazons, kurā tiek veikti mērījumi;
• sensora iegremdēšanas priekšmetā vai vidē nepieciešamība un iespēja;
• mērīšanas apstākļi: lai veiktu rādījumus agresīvā vidē, labāk ir dot priekšroku bezkontakta versijai vai modelim, kas ievietots korozijizturīgā korpusā;
• ierīces kalpošanas laiks pirms kalibrēšanas vai nomaiņas - dažu veidu ierīces (piemēram, termistori) ātri sabojājas;
• tehniskie dati: izšķirtspēja, spriegums, signāla ātrums, kļūda;
• izejas signāla vērtība.

Dažos gadījumos svarīgs ir arī ierīces korpusa materiāls, un, to lietojot telpās, svarīgi ir arī izmēri un dizains.

Instalēšanas ieteikumi, ko dari pats

Šādas ierīces tiek plaši izmantotas dažādiem mērķiem: tās ir aprīkotas ar radiatoriem, apkures katliem un citām sadzīves ierīcēm.

Pirms uzstādīšanas rūpīgi jāizlasa instrukcija: tajā ir norādītas ne tikai uzstādīšanas pazīmes (piemēram, izmēri savienošanai ar cauruli), bet arī ekspluatācijas noteikumi, kā arī temperatūras ierobežojumi, kuriem mērierīce ir piemērota.

Jāņem vērā arī uzmavas izmērs, kas var svārstīties no 120-160 mm.

Apskatīsim divus visbiežāk sastopamos temperatūras sensora uzstādīšanas gadījumus.

Ierīces pievienošana radiatoram

Nav nepieciešams visas apkures ierīces aprīkot ar termostatu. Saskaņā ar noteikumiem, sensori ir uzstādīti uz akumulatora, ja tā kopējā jauda pārsniedz 50% no līdzīgu sistēmu saražotā siltuma.Ja telpā ir divi sildītāji, tad termostats tiek uzstādīts tikai vienam, kuram ir lielāka jauda.

Temperatūras sensors ir obligāta temperatūras regulatoru sastāvdaļa, kas ļauj samazināt vai palielināt radiatoru, apsildāmo grīdu un citu apkures ierīču apkuri.

Ierīces vārsts ir uzstādīts uz piegādes cauruļvada vietā, kur radiators ir pievienots apkures tīklam. Ja to nav iespējams ievietot esošajā ķēdē, piegādes līnija ir jāizjauc, kas var radīt zināmas grūtības.

Lai veiktu šo manipulāciju, jums jāizmanto rīks cauruļu griešanai, savukārt termiskās galviņas uzstādīšanu var viegli veikt bez īpaša aprīkojuma. Tiklīdz sensors ir uzstādīts, pietiek ar korpusa un ierīces veikto atzīmju izlīdzināšanu, pēc kuras galva tiek fiksēta ar gludu rokas spiedienu.

Gaisa temperatūras sensora uzstādīšana

Šāda ierīce tiek uzstādīta aukstākajā dzīvojamā istabā bez caurvēja (zālē, virtuvē vai katlu telpā tās uzstādīšana nav vēlama, jo tā var radīt traucējumus sistēmas darbībā).

Izvēloties vietu, ir jāpārliecinās, ka ierīce nav pakļauta saules gaismai, kā arī tuvumā nedrīkst atrasties apkures ierīces (sildītāji, radiatori, caurules).

Parastajai apkures sistēmai pietiek ar vienu termostatu, savukārt ar kolektoru ķēdi vēlams izmantot vairākus sensorus, kuru skaits sakrīt ar telpu skaitu. Tas ļaus jums individuāli regulēt temperatūru atsevišķās telpās.

Ierīce tiek pievienota saskaņā ar instrukcijām, kas atrodas tehniskajā datu lapā, izmantojot komplektā iekļautos spailes vai kabeli.

Ja jums jāuzrauga temperatūra temperatūras sensors "siltajā grīdā" var atrasties dziļi betona klājumā. Šajā gadījumā aizsardzībai varat izmantot gofrētu cauruli ar vienu slēgtu galu un slīpu līkumu.

Pēdējā funkcija ļauj nepieciešamības gadījumā noņemt bojāto ierīci un aizstāt to ar jaunu.

Ierīces uzstādīšana tiek veikta šādi:

1. Sienā ir izveidots padziļinājums stiprinājuma uzstādīšanai.
2. Priekšējā daļa tiek noņemta no temperatūras sensora, pēc tam ierīce tiek uzstādīta uz sagatavotās vietas.
3. Tālāk apkures kabelis ir pievienots kontaktiem, bet spailes ir savienotas ar sensoriem.

Pēdējais posms ir strāvas kabeļa pievienošana un priekšējā paneļa uzstādīšana tā vietā.

Apkures katla termostata pieslēguma shēma ir detalizēti aprakstīta Šis raksts.

Ja ierīcei, kuras funkcionalitātei nepieciešams iekšējs sensoru savienojums, ir sarežģīts dizains, labāk ir sazināties ar speciālistiem.

Secinājumi un noderīgs video par tēmu

Zemāk esošajā videoklipā ir detalizēti aprakstīts, kā uzstādīt siltuma ierīces apkures katlā:

Vai sensoru uzstādīšana uz padeves un atgaitas caurulēm atšķiras?

Temperatūras sensori tiek plaši izmantoti gan dažādās nozarēs, gan sadzīves vajadzībām. Liels līdzīgu ierīču sortiments, kuru pamatā ir dažādi darbības principi, ļauj izvēlēties labāko variantu konkrētas problēmas risināšanai.

Mājās un dzīvokļos šādas ierīces visbiežāk izmanto komfortablas temperatūras uzturēšanai telpās, kā arī apkures sistēmu regulēšanai - radiatori, apsildāmās grīdas.

Vai jums ir kas piebilstams, vai jums ir jautājumi par temperatūras sensora izvēli un uzstādīšanu? Jūs varat atstāt komentārus par publikāciju, piedalīties diskusijās un dalīties savā pieredzē par šādu ierīču lietošanu. Kontaktforma atrodas apakšējā blokā.