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

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

Предлагаме да разберем как работят датчиците за температура, какви видове контролни устройства съществуват и какви параметри трябва да се вземат предвид при избора на устройство. Освен това сме подготвили стъпка по стъпка инструкции, които ще ви помогнат независимо да инсталирате температурния сензор върху отоплителния радиатор.

Принципът на работа на термичния сензор

Можете да управлявате отоплителната система чрез различни методи, включително:

• автоматични устройства за навременно захранване;
• звена за наблюдение на безопасността;
• смесителни единици

За правилната работа на всички тези групи са необходими сензори за температура, които подават сигнали за функционирането на устройствата. Наблюдението на показанията на тези устройства ви позволява навреме да идентифицирате неизправности в системата и да предприемете коригиращи мерки.

Има много видове инструменти, използвани за отчитане на температурата. Те могат да бъдат потопени в охлаждащи течности, да се използват на закрито или да се намират навън

Температурният датчик може да се използва като отделно устройство, например за контрол на стайната температура, 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. Поради това резултатите от измерванията 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 отопление 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 за предаване на информация, местоположението и условията на инсталиране, както и алгоритъма за четене.

По метода на пренос на информация

Според метода, използван за предаване на информация, сензорите са разделени на две големи категории:

• телени устройства;
• безжични сензори.

Първоначално всички такива устройства бяха оборудвани с проводници, чрез които сензори за температура бяха свързани към контролния блок, предаващи информация към него. Въпреки че тези устройства сега са заместени от безжични аналози, те все още често се използват в прости схеми.

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

За да се гарантира координираната работа на кабелния сензор, използван в композитното устройство, е желателно да се комбинира с оборудване, което е направено от същия производител

В наши дни безжичните устройства, които най-често предават информация, използвайки предавател и приемник на радиовълни, придобиха разпространение. Такива устройства могат да бъдат монтирани почти навсякъде, включително отделно помещение или на открито.

Важни характеристики на такива температурни сензори са:

• наличието на батерия;
• грешка в измерването;
• обхват на предаване на сигнала.

Безжичните / кабелни устройства могат напълно да се заменят взаимно, обаче има някои функции в тяхната работа.

По местоположение и начин на поставяне

На мястото на закрепване такива устройства са разделени на следните разновидности:

• фактури, прикрепени към отоплителния кръг;
• потопяем в контакт с охлаждащата течност;
• вътрешен, разположен в жилищно или офис пространство;
• външни, които са разположени отвън.

В някои единици могат да се използват едновременно няколко типа сензори за контрол на температурата.

Според механизма за четене

Чрез метода за демонстриране на информация устройствата могат да бъдат:

• биметална;
• алкохол.

В първото изпълнение се предполага, че се използват две табели, 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 устройства са с добра точност, но тяхната инертност е голям минус.

Биметални и алкохолни термостати често се инсталират на отоплителни съоръжения, като котли. Те ви позволяват да наблюдавате отоплението, превишаването на което 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 разтваря в херметически затворена колба, която се нагрява при нагряване. Дизайнът е доста елементарен, надежден, но не много удобен за наблюдение.

Различни видове сензори за температура

За да се вземат показанията за температурата, се използват устройства с различен принцип на работа. Сред най-популярните са изброените по-долу устройства.

Термодвойки: точно отстраняване - трудности при тълкуването

Такова устройство се състои от две проводници, заварени заедно, изработени от различни метали. Температурната разлика, която възниква между горещия и студен край, служи като източник на електрически ток 40-60 μV (индикаторът зависи от материала на термодвойката).

Най-често използваните комбинации от метали и сплави за производството на термодвойки са: хром-алуминий, желязо-костанстан, желязо-никел, никел-хром и други

Термодвойката се счита за високо прецизен температурен датчик, но е доста трудно да се вземат точни показания от него.За да направите това, трябва да знаете електромоторната сила (EMF), като използвате температурната разлика на устройството.

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

Софтуерният метод за компенсация включва поставяне на друг сензор за температура в изокамера заедно със студени кръстовища, което ви позволява да контролирате температурата с дадена точност.

Определени трудности са породени от процеса на вземане на данни от термодвойка поради нейната нелинейност. За точността на показанията, GOST R 8.585-2001 въвежда полиномиални коефициенти, които позволяват превеждането на ЕМП в температура, както и извършване на обратни операции.

Друг проблем е, че показанията се приемат в микроволта, за преобразуването на които е невъзможно да се използват широко достъпни цифрови устройства. За да използвате термодвойка в конструкциите, е необходимо да се осигурят точни, многобитни 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 зависимост на устойчивостта на материалите от околната температура. 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 нисък температурен коефициент на съпротивление, но все пак е по-лесно да се измери точно, отколкото да се улавят малки стойности на напрежението на термодвойката

Важна характеристика на резистора е базовото съпротивление при определена температура. Според GOST 21342.7-76 този показател се измерва при 0 ° C. Препоръчва се редица стойности на съпротивление (Ом), както и Т_к - температурен коефициент.

T индикатор_к изчислено по формулата:

T_к = (R_д - R_0с) / (Т_д - Т_0с) * 1 / R_0с,

когато:

• R_д - съпротивление при текуща температура;
• R_0с - устойчивост при 0 ° C;
• T_д - текуща температура;
• T_0с - 0 ° C.

GOST също така осигурява температурни коефициенти, предвидени за различни измервателни уреди, изработени от мед, никел, платина, а също така посочва полиномиалните коефициенти, използвани за изчисляване на температурата въз основа на индикатори за текущо съпротивление.

Термисторните сензори са широко разпространени в електронната и инженерната индустрия, поради точността на показанията, чувствителността и неизискваната работа

Съпротивлението може да бъде измерено чрез свързване на устройството към веригата на източника на ток и измерване на диференциалното напрежение. Индикаторите могат да се управляват с помощта на интегрални схеми, чийто аналогов изход е равен на подаденото напрежение.

Термичните сензори с подобни устройства могат да бъдат безопасно свързани към аналогово-цифров преобразувател, дигитализирайки го с осем или десет-битов АЦП.

Цифров сензор за едновременни измервания

Цифровите сензори за температура също са широко използвани, например, моделът DS18B20, чиято работа се осъществява с помощта на чип с три изхода. Благодарение на това устройство е възможно да се вземат показания на температурата едновременно от няколко сензора, работещи успоредно, докато грешката е само 0,5° С.

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

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

Безконтактни иометри (термични образци)

Действието на тези сензори за близост се основава на фиксирането на топлинното излъчване от телата. За да се характеризира това явление, се използва количеството енергия, освободено за единица време от единица повърхност, което е на единица от обхвата на дължината на вълната.

Подобен критерий, отразяващ интензитета на монохроматичното излъчване, се нарича спектрална светимост.

Предлагат се следните видове пирометри:

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

радиация пирометри позволяват измервания в рамките на 20-25000 ° C, обаче, за да се определи температурата, важно е да се вземе предвид коефициентът на непълнота на радиацията, реалната стойност на която зависи от физическото състояние на тялото, неговия химичен състав и други фактори.

Основният активен елемент на сензора за радиация е телескоп, вътре в който е батерия, състояща се от серия верига от термодвойки. Работните краища на тези устройства са разположени върху платинено покритие (+)

Яркост (оптични) пирометри Проектиран за измерване на температури от 500-4000 ° C. Те осигуряват висока точност на измерванията, но могат да изкривят показанията поради възможното поглъщане на радиация от тела от междинна среда, чрез която се правят наблюдения.

Цветни пирометричиито действия се основават на определяне на интензивността на излъчване при две дължини на вълната - за предпочитане в червената или синята част на спектъра, се използват за измервания в границите от 800 до 0 ° C.

Основното им предимство е, че непълнотата на излъчването не влияе на грешките в измерването. Освен това индикаторите са независими от разстоянието до обекта.

Кварцови температурни датчици (пиезоелектрични)

За да вземете показанията на температурата в рамките на -80 + 250 ° C, можете да използвате кварцови датчици (пиезоелектрични елементи), чийто принцип се основава на честотната зависимост на кварца от нагряването. В този случай положението на среза по кристалните оси влияе върху функцията на конвертора.

Пейзоелектрическите (кварцови) устройства най-често се използват в изследванията, тъй като такива устройства се характеризират с разширен диапазон на измерване, надеждност, висока точност

Пиезоелектрическите сензори се отличават с фина чувствителност, висока разделителна способност, те са в състояние да работят надеждно за дълго време. Такива устройства се използват широко при производството на цифрови термометри и се считат за едно от най-обещаващите устройства за бъдещи технологии.

Шумови (акустични) температурни датчици

Функционирането на такива устройства се осигурява чрез премахване на разликата в акустичния потенциал в зависимост от температурата на резистора.

Акустичните методи ви позволяват да правите показания на температурата в ограничени пространства и среди, където директното измерване не е възможно. Подобни устройства се използват в медицината, подводните изследвания, както и в промишлеността

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

Акустичните сензори за температура са подходящи за измерване на интервала -270 - +1100°В. Освен това сложността на процеса се състои в твърде ниското ниво на шум: звуците, излъчвани от усилвателя, понякога го заглушават.

NQR сензори за температура

Същността на работата на ядрените квадруполни резонансни термометри е действието на полевия градиент, които образуват кристалната решетка и момента на ядрото - индикатор, причинен от отклонението на заряда от симетрията на сферата.

В резултат на това явление възниква процесия от ядра: честотата му зависи от градиента на решетъчното поле. Температурата също влияе върху величината на този индикатор: повишаването му причинява спад на NQR честотата.

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

Предимството на устройствата е неограничената продължителност на измерването, надеждността и стабилната работа. Недостатъкът е нелинейността на измерванията, което налага използването на функцията за преобразуване.

Полупроводникови устройства

Категория устройства, която работи въз основа на промените в характеристиките на pn кръстовището, причинени от температура. Напрежението в транзистора винаги е пропорционално на ефекта на температурата, което улеснява изчисляването на този фактор.

Предимствата на такива устройства са висока точност на данните, ниска цена, линейност на характеристиките в целия диапазон на измерване. Инсталирането на такива устройства се извършва удобно директно върху полупроводникова подложка, което ги прави отлични за микроелектрониката.

Обемни сензори за температура

Такива устройства се основават на добре познатия принцип на разширяване и свиване на веществата, наблюдавани при нагряване или охлаждане. Такива сензори са доста практични. Те могат да се използват за определяне на температури между -60 - + 400 ° С.

За възможност за визуално регулиране на температурата, повечето от температурните сензори, разположени в помещенията, са оборудвани с дисплеи, на които се показват текущите стойности.

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

Избор на сензори за температура

Когато избирате такива устройства, фактори като:

• температурен диапазон, в който се правят измервания;
• необходимостта и способността за потапяне на сензора в обект или среда;
• условия за измерване: за вземане на индикатори в агресивна среда е по-добре да се предпочете безконтактен вариант или модел, поставен в антикорозионна кутия;
• животът на устройството преди калибриране или подмяна - някои видове устройства (например термистори) се отказват достатъчно бързо;
• технически данни: разделителна способност, напрежение, скорост на подаване на сигнал, грешка;
• величина на изходния сигнал

В някои случаи материалът на кутията на устройството също е важен, а когато се използва на закрито - размерът и дизайна.

Направи насоки за монтаж на направи си сам

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

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

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

Помислете за двата най-често срещани случая на монтиране на температурен датчик.

Свързване на устройството към радиатора

Не е необходимо всички отоплителни уреди да бъдат оборудвани с термостат. Според регламентите, сензори, монтирани на батериятаако общият му капацитет надвишава 50% от производството на топлина от подобни системи. Ако в стаята има два нагревателя, тогава термостатът е инсталиран само на един, който има индикатор за по-висока мощност.

Температурният сензор е задължителна част от контролерите на температурата, позволяваща намаляване или увеличаване на нагряването на радиатори, подово отопление и други отоплителни уреди

Клапанът на устройството е инсталиран на захранващата тръба на мястото на свързване на радиатора към отоплителната мрежа. Ако е невъзможно да го поставите в съществуваща верига, е необходимо да демонтирате захранващия кабел, което може да доведе до някои трудности.

За да се извърши тази манипулация, е необходимо да се използва инструмент за рязане на тръби, докато инсталирането на термична глава лесно се извършва без специално оборудване. Веднага след като сензорът е монтиран, достатъчно е да комбинирате маркировките, направени на калъфа и устройството, след което главата се фиксира чрез плавно натискане на ръката.

Монтиране на сензор за температура на въздуха

Такова устройство е инсталирано в най-студената всекидневна без чернови (в антрето, кухнята или котелното помещение, инсталирането му е нежелателно, тъй като може да причини смущения в системата).

Когато избирате място, трябва да се уверите, че слънчевата светлина не пада върху устройството, наблизо не трябва да има отоплителни уреди (нагреватели, радиатори, тръби).

За конвенционална отоплителна система е достатъчен един термостат, докато при колекторна верига е желателно да се използват няколко сензора, броят на които съвпада с броя на помещенията. Това ще ви позволи индивидуално да регулирате температурата в отделни пространства.

Свързването на устройството се извършва съгласно инструкциите, които са в техническия паспорт, като се използват клемите или кабела, които са включени в комплекта.

Необходим е мониторинг на температурата термичен сензор в "топъл под" може да бъде разположен дълбоко в бетонната замазка. В този случай гофрирана тръба с един затворен край и наклонен завой може да се използва за защита.

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

Инсталирането на устройството е както следва:

1. В стената е разположена вдлъбнатина за монтиране на приставката.
2. Предната част се отстранява от температурния сензор, след което устройството се инсталира на подготвената площадка.
3. След това отоплителният кабел е свързан към контактите, докато сензорите са свързани към клемите.

Последната стъпка е да свържете захранващия кабел и да инсталирате предния панел на негово място.

Диаграмата за свързване на термостата за отоплителния котел е описана подробно в тази статия.

Ако устройството, за функционалността на което е необходима вътрешната връзка на сензорите, има сложен дизайн, по-добре е да се свържете със специалисти.

Изводи и полезно видео по темата

Видеото по-долу подробно описва как да инсталирате термични уреди на бойлер:

Различава ли се инсталирането на сензорите на тръбите за подаване и връщане:

Температурните сензори са широко използвани както в различни индустрии, така и за битови нужди. Широка гама от такива устройства, които са базирани на различни принципи на работа, ви позволява да изберете най-добрия вариант за решаване на конкретен проблем.

В домовете и апартаментите такива устройства най-често се използват за поддържане на комфортна температура в помещенията, както и за регулиране на отоплителни системи - батерии, подово отопление.

Имате нещо за допълване или имате въпроси относно избора и инсталирането на температурен датчик? Можете да оставяте коментари за публикацията, да участвате в дискусии и да споделяте своя собствен опит с използването на такива устройства. Контактната форма се намира в долния блок.