Sensors de temperatura per escalfar: finalitat, tipus, instruccions d’instal·lació

Per fer funcionar dispositius de calefacció, cal controlar el grau de calefacció del refrigerant, així com l'aire de la sala. Els sensors de temperatura per escalfar ajuden a eliminar i transmetre informació, informació que es pot llegir visualment o enviar immediatament al controlador.

Ens oferim a entendre el funcionament dels sensors de temperatura, quins tipus de dispositius de control existeixen i quins paràmetres s’han de tenir en compte a l’hora d’escollir un dispositiu. A més, hem preparat instruccions pas a pas que us ajudaran a instal·lar el sensor de temperatura de manera independent al radiador de calefacció.

El principi de funcionament del sensor tèrmic

Podeu controlar el sistema de calefacció mitjançant diversos mètodes, inclosos:

• dispositius automàtics per a alimentació puntual;
• unitats de control de seguretat;
• unitats de mescla.

Per al funcionament correcte de tots aquests grups, es necessiten sensors de temperatura que donin senyals sobre el funcionament dels dispositius. Supervisar les lectures d’aquests dispositius permet identificar a temps les fallades del sistema i prendre mesures correctores.

Hi ha molts tipus d’instruments que s’utilitzen per agafar temperatura. Es poden submergir en refrigerants, utilitzar en interiors o situar-los a l’exterior

El sensor de temperatura es pot utilitzar com a dispositiu separat, per exemple, per controlar la temperatura ambient, o ser part inextricable d’un dispositiu complex, per exemple, una caldera de calefacció.

La base d'aquests dispositius utilitzats en control automatitzat és el principi de convertir els indicadors de temperatura en un senyal elèctric. Degut a això, els resultats de la mesura es poden transmetre ràpidament a la xarxa en forma de codi digital, que garanteix una gran velocitat, sensibilitat i precisió de mesurament.

Al mateix temps, diversos dispositius de mesura de l’etapa de calefacció poden tenir característiques de disseny que afecten diversos paràmetres: treball en un entorn determinat, mètode de transmissió, mètode de visualització i altres.

Tipus d'aparells de mesura de temperatura

Els dispositius tèrmics es poden classificar segons diversos criteris importants, incloent el mètode de transmissió d'informació, la ubicació i les condicions d'instal·lació, així com l'algorisme de lectura.

Pel mètode de transferència d'informació

Segons el mètode emprat per transmetre informació, els sensors es divideixen en dues grans categories:

• dispositius de filferro;
• Sensors sense fils

Inicialment, tots aquests dispositius estaven equipats amb cables a través dels quals es connectaven els sensors de temperatura a la unitat de control, transmetent-li informació. Tot i que aquests dispositius ara són substituïts per contraparts sense fils, encara se solen utilitzar en circuits simples.

A més, els sensors amb cable són més precisos i fiables.

Per garantir el funcionament coordinat del sensor de cable utilitzat en el dispositiu compost, és convenient combinar-lo amb equips fabricats pel mateix fabricant

Avui en dia, els dispositius sense fils, que sovint transmeten informació mitjançant un transmissor i un receptor d’ones de ràdio, han guanyat distribució. Aquests dispositius es poden muntar gairebé a tot arreu, incloent-hi una sala independent o a l'aire lliure.

Les característiques importants d'aquests sensors de temperatura són:

• la presència d’una bateria;
• error de mesurament;
• rang de transmissió del senyal.

Els dispositius sense fil / cable es poden substituir completament, però hi ha algunes funcions en el seu funcionament.

Per ubicació i mètode d'ubicació

Al lloc del fitxer, aquests dispositius es divideixen en les varietats següents:

• factures adjuntes al circuit de calefacció;
• submergible en contacte amb el refrigerant;
• coberta ubicada en un espai residencial o d’oficina;
• externs, que es troben a l’exterior.

En algunes unitats, diversos tipus de sensors es poden utilitzar simultàniament per al control de la temperatura.

Segons el mecanisme de lectura

Amb el mètode de demostració d'informació, els dispositius poden ser:

• bimetàlic;
• alcohol.

En la primera realització, s'assumeix que s'utilitzen dues plaques fabricades amb metalls diferents i un indicador de marcació. A mesura que la temperatura puja, un dels elements es deforma, creant pressió sobre la fletxa. Les lectures d'aquests dispositius són de bona precisió, però la seva inertitat és molt gran.

Els termòstats bimetàlics i alcohòlics sovint s’instal·len en equips de calefacció, com ara calderes. Permeten controlar l'escalfament, superant el que pot causar conseqüències fatals.

Els inconvenients que funcionen basant-se en l’ús d’alcohol queden gairebé completament sense aquest inconvenient. En aquest cas, s’expandeix una solució que conté alcohol en un matràs hermèticament tancat, que s’expandeix quan s’escalfa. El disseny és força elemental, fiable, però no gaire convenient per a la seva observació.

Diferents tipus de sensors de temperatura

Per fer lectures de temperatura, s’utilitzen dispositius amb un principi de funcionament diferent. Entre els més populars es troben els dispositius que es mostren a continuació.

Termocopis: eliminació precisa - dificultat per interpretar

Aquest dispositiu consta de dos cables soldats entre si, fets de diversos metalls. La diferència de temperatura que sorgeix entre els extrems calents i freds serveix com a font de corrent elèctric de 40-60 μV (l’indicador depèn del material del termopar).

Molt sovint s’utilitzen les combinacions següents de metalls i aliatges per a la fabricació de termoparells: crom-alumini, ferro-costant, ferro-níquel, níquel-crom i altres

Es considera que un termopar és un sensor de temperatura d’alta precisió, tot i que és bastant difícil treure’n lectures precises.Per fer-ho, cal conèixer la força electromotriu (EMF) mitjançant la diferència de temperatura del dispositiu.

Perquè el resultat sigui correcte, és important compensar la temperatura de la unió freda, utilitzant, per exemple, un mètode de maquinari en què la segona termopar es col·loca en un ambient de temperatura predeterminada.

El mètode de compensació del programari consisteix a col·locar un altre sensor de temperatura a la isocàmera junt amb juntes fredes, cosa que permet controlar la temperatura amb una precisió determinada.

Algunes dificultats són causades pel procés de presa de dades d’un termopar a causa de la seva no linealitat. Per obtenir la precisió de les indicacions, GOST R 8.585-2001 va introduir coeficients polinòmics, que permeten traduir l'EMF a la temperatura, així com realitzar operacions inverses.

Un altre problema és que les lectures es prenen en microvolts, per la conversió dels quals és impossible utilitzar dispositius digitals àmpliament disponibles. Per utilitzar un termopar en estructures, cal proporcionar transductors precisos i multi-bit amb un nivell mínim de soroll.

Termistors: senzills i senzills

És molt més fàcil mesurar la temperatura mitjançant termistors, basats en el principi de dependència de la resistència dels materials a la temperatura ambient. Aquests dispositius, per exemple, de platí, tenen avantatges tan importants com una alta precisió i linealitat.

El principal problema d'aquests sensors de temperatura es pot considerar un coeficient de resistència de temperatura extremadament baix, no obstant això, encara és més fàcil mesurar-lo amb precisió que no pas atrapar petits valors de tensió del termopar.

Una característica important d’una resistència és la resistència base a una temperatura determinada. Segons GOST 21342.7-76, aquest indicador es mesura a 0 ° C. Es recomana que hi hagi diversos valors de resistència (Ohms), així com T_policia - coeficient de temperatura.

Indicador T_policia calculat per la fórmula:

T_policia = (R_e - R_0c) / (T_e - T_0c) * 1 / R_0c,

On:

• R_e - resistència a la temperatura actual;
• R_0c - resistència a 0 ° C;
• T_e - temperatura actual;
• T_0c - 0 ° C.

El GOST també mostra els coeficients de temperatura proporcionats per a diversos aparells de mesura fets de coure, níquel, platí i també indica els coeficients polinòmics utilitzats per calcular la temperatura en funció dels indicadors de resistència actuals.

Els sensors del termistor són molt estès en les indústries electròniques i d’enginyeria per la precisió de les lectures, la sensibilitat i el funcionament exigent

Es pot mesurar la resistència connectant el dispositiu al circuit de la font de corrent i mesurant el voltatge diferencial. Es poden controlar els indicadors mitjançant circuits integrats, la sortida analògica és igual a la tensió subministrada.

Els sensors tèrmics amb dispositius similars es poden connectar de manera segura a un convertidor analògic-digital, digitalitzant-lo amb un ADC de vuit o deu bits.

Sensor digital per a mesures simultànies

També s’han utilitzat àmpliament els sensors digitals de temperatura, per exemple, el model DS18B20, el funcionament del qual es realitza mitjançant un xip amb tres sortides. Gràcies a aquest dispositiu, és possible fer lectures de temperatura simultàniament de diversos sensors que funcionen en paral·lel, mentre que l'error és de només 0,5° C.

Un model popular és el sensor de temperatura / humitat combinat SHT1, que permet mesurar la calor amb una precisió de + 2 ° i la humitat amb un error de +5. Tot i això, el propi fabricant afirma que hi ha dispositius més precisos i econòmics

Entre els altres avantatges d’aquest dispositiu també es pot destacar una àmplia gamma de temperatures de funcionament (-55 + 125 ° C). L’inconvenient principal és l’operació lenta: per als càlculs més precisos, el dispositiu requereix almenys 750 ms.

Iròmetres Contactless

L’acció d’aquests sensors de proximitat es basa en la fixació de la radiació tèrmica dels cossos. Per caracteritzar aquest fenomen s’utilitza la quantitat d’energia alliberada per unitat de temps d’una superfície d’unitat, que és per unitat del rang de longitud d’ona.

Un criteri similar que reflecteix la intensitat de la radiació monocromàtica s’anomena lluminositat espectral.

Hi ha disponibles els següents tipus de piròmetres:

• radiació;
• luminància (òptica);
• color.

Radiació piròmetres permetre mesures entre 20-25000 ºC, però, per determinar la temperatura, és important tenir en compte el coeficient d’incompletitud de la radiació, el valor real del qual depèn de la condició física del cos, la seva composició química i altres factors.

El principal element actiu del sensor de radiació és un telescopi, a l’interior del qual es troba una bateria formada per un circuit en sèrie de termoparells. Els extrems de treball d'aquests dispositius es troben en un lòbul recobert de platí (+)

Piròmetres de lluentor (òptica) Dissenyat per mesurar temperatures de 500-4000 ° C. Proporcionen una gran precisió de les mesures, però poden distorsionar les lectures degut a la possible absorció de radiació dels cossos per un medi intermedi a través del qual es fan observacions.

Piraòmetres de colorles accions de les quals es basen en determinar la intensitat de la radiació a dues longituds d'ona, preferentment a la secció vermella o blava de l'espectre, s'utilitzen per a mesures entre 800 i 0 ºC.

El seu principal avantatge és que la incompletitud de la radiació no afecta els errors de mesurament. A més, els indicadors són independents de la distància a l'objecte.

Transductors de temperatura de quars (piezoelèctrics)

Per fer lectures de temperatura entre -80 i 250 ° C, podeu utilitzar transductors de quars (elements piezoelèctrics), el principi es basa en la dependència de la freqüència del quars a la calefacció. En aquest cas, la posició del tall al llarg dels eixos cristal·lins afecta la funció del convertidor.

Els dispositius piezoelèctrics (quars) s’utilitzen més sovint en la investigació, ja que aquests dispositius es caracteritzen per un rang de mesurament ampliat, fiabilitat, alta precisió

Els sensors piezoelèctrics es distingeixen per una sensibilitat fina i una alta resolució, que poden treballar de manera fiable durant molt de temps. Aquests dispositius s’utilitzen àmpliament en la fabricació de termòmetres digitals i es consideren un dels dispositius més prometedors per a futures tecnologies.

Sensors de temperatura acústics

El funcionament d'aquests dispositius es realitza eliminant la diferència de potencial acústic segons la temperatura de la resistència.

Els mètodes acústics permeten fer lectures de temperatura en espais reduïts i ambients on no és possible la mesura directa. Dispositius similars s'utilitzen en medicina, investigació submarina, així com en la indústria

El mètode de mesurament per aquests sensors és bastant senzill: cal comparar el soroll produït per dos elements similars, un dels quals a una temperatura coneguda i el segon a una temperatura determinada.

Els sensors de temperatura acústica són adequats per mesurar l'interval -270 - +1100°C. A més, la complexitat del procés rau en el nivell de soroll massa baix: els sons emesos per l'amplificador a vegades s'ofeguen.

Sensors de temperatura NQR

L’essència del funcionament dels termòmetres de ressonància al quadrupol nuclear és l’acció del gradient de camp, que formen la gelosia del cristall i el moment del nucli, un indicador provocat per la desviació de la càrrega de la simetria de l’esfera.

Com a resultat d’aquest fenomen, sorgeix una processó de nuclis: la seva freqüència depèn del gradient del camp de gelosia. La temperatura també afecta la magnitud d’aquest indicador: la seva pujada provoca una caiguda de la freqüència NQR.

L’element principal d’aquests sensors és una ampolla amb una substància que es col·loca en un bobinat d’inductància connectat al circuit generador.

L’avantatge dels dispositius és la durada de la mesura, la fiabilitat i el funcionament estables de la mesura. El desavantatge és la no linealitat de les mesures, cosa que fa necessari utilitzar la funció de conversió.

Dispositius semiconductors

Una categoria de dispositius que operen sobre la base de canvis en les característiques de la unió pn causades per la temperatura. La tensió al transistor sempre és proporcional a l’efecte de la temperatura, cosa que facilita el càlcul d’aquest factor.

Els avantatges d’aquests dispositius són l’alta precisió de dades, el baix cost, la linealitat de les característiques en tot l’interval de mesuraments. La instal·lació d'aquests dispositius es realitza convenientment sobre un substrat de semiconductor, cosa que els fa excel·lents per a la microelectrònica.

Sensors de temperatura volumètrics

Aquests dispositius es basen en el conegut principi d’expansió i contracció de substàncies observades durant la calefacció o el refrigeració. Aquests sensors són pràctic. Es poden utilitzar per determinar temperatures entre -60 - + 400 ° С.

Per a la possibilitat de controlar la temperatura visual, la majoria dels sensors de temperatura ubicats a les habitacions estan equipats amb pantalles on es mostren els valors actuals.

És important recordar que les mesures de líquids amb aquests dispositius estan limitades per la temperatura d'ebullició i congelació i els gasos per la seva transició a un estat líquid. L’error de mesura causat per la influència de l’entorn en aquests dispositius és força reduït: varia entre l’1 i el 5%.

Selecció de sensors de temperatura

A l’hora d’escollir aquests dispositius, factors com:

• rang de temperatura en què es fan mesures;
• la necessitat i la capacitat de submergir el sensor en un objecte o entorn;
• condicions de mesurament: per prendre indicadors en un entorn agressiu, és millor preferir una opció sense contacte o un model situat en un cas anticorrosió;
• la vida útil del dispositiu abans de la calibració o substitució; alguns tipus de dispositius (per exemple, termistors) fallen prou ràpidament;
• dades tècniques: resolució, tensió, velocitat d’alimentació del senyal, error;
• magnitud del senyal de sortida

En alguns casos, el material del estoig del dispositiu també és important, i quan s’utilitza en interior: la mida i el disseny.

Directrius d’instal·lació de bricolatge

Aquests aparells s’utilitzen àmpliament per a diversos propòsits: estan equipats amb radiadors, calderes de calefacció i altres electrodomèstics.

Abans d’iniciar la instal·lació, heu de llegir atentament les instruccions: indica no només les característiques d’instal·lació (per exemple, les dimensions per a la connexió amb la toveta), sinó també les regles de funcionament, així com els límits de temperatura per als quals s’adapta el dispositiu de mesura.

També cal tenir en compte la mida de la funda, que pot variar entre 120-160 mm.

Considereu els dos casos més comuns de muntar un sensor de temperatura.

Connexió del dispositiu al radiador

No paga la pena equipar tots els electrodomèstics amb calefacció. Segons la normativa, sensors muntats a la bateriasi la seva capacitat total supera el 50% de la producció de calor mitjançant sistemes similars. Si hi ha dos calefactors a l’habitació, el termòstat només s’instal·la en un que tingui un indicador de potència més elevat.

El sensor de temperatura és una part obligatòria dels controladors de temperatura, permetent reduir o augmentar la calefacció de radiadors, calefacció per terra radiant i altres aparells de calefacció.

La vàlvula del dispositiu s’instal·la al tub de subministrament al lloc de la connexió del radiador a la xarxa de calefacció. Si és impossible inserir-lo en un circuit existent, cal desmantellar el cable de subministrament, cosa que pot provocar algunes dificultats.

Per dur a terme aquesta manipulació, cal utilitzar una eina per tallar canonades, mentre que la instal·lació d’un capçal tèrmic es fa fàcilment sense equipament especial. Tan aviat com es munta el sensor, n’hi ha prou amb combinar les marques realitzades sobre la caixa i l’aparell, després d’això es fixa el cap mitjançant un premsat suau de la mà.

Muntar un sensor de temperatura de l’aire

Aquest dispositiu s’instal·la a la sala d’estar més freda sense corrents elèctrics (a la sala, a la cuina o a la sala de la caldera, la seva instal·lació no és desitjable, ja que pot causar pertorbacions en el sistema).

A l’hora d’escollir un lloc, heu d’assegurar-vos que la llum solar no cau a l’aparell, i no hi ha d’haver cap aparell de calefacció (calefactors, radiadors, canonades) a prop.

Per a un sistema de calefacció convencional, n’hi ha prou amb un termòstat, mentre que amb un circuit col·lector és convenient utilitzar diversos sensors, el nombre dels quals coincideix amb el nombre d’habitacions. Això us permetrà ajustar la temperatura individualment en espais separats.

La connexió del dispositiu es realitza segons les instruccions que figuren al passaport tècnic, mitjançant els terminals o cable inclosos al kit.

Monitorització de temperatura requerida Sensor tèrmic al “pis càlid” es pot situar al fons del massís de formigó. En aquest cas, es pot utilitzar per a la protecció una canonada corrugada amb un extrem tancat i un revolt inclinat.

Aquesta última funció permet eliminar un dispositiu trencat i substituir-lo per un de nou si cal.

La instal·lació del dispositiu és la següent:

1. Es disposa d’un escot a la paret per muntar l’adjunt.
2. La part frontal s’elimina del sensor de temperatura, després del dispositiu s’instal·la al lloc preparat.
3. A continuació, es connecta el cable de calefacció als contactes, mentre que els sensors es connecten als terminals.

L’últim pas és connectar el cable d’alimentació i instal·lar el panell frontal al seu lloc.

El diagrama de connexió del termòstat de la caldera de calefacció es descriu amb detall a aquest article.

Si el dispositiu, per la funcionalitat de la qual sigui necessària la connexió interna dels sensors, té un disseny complex, és millor contactar amb especialistes.

Conclusions i vídeo útil sobre el tema

El vídeo següent detalla com instal·lar aparells tèrmics en una caldera:

Difereix la instal·lació dels sensors als tubs d’alimentació i tornada:

Els sensors de temperatura s’utilitzen àmpliament tant en diverses indústries com per a usos domèstics. Una àmplia gamma d'aquests dispositius, basats en diferents principis de funcionament, permet triar la millor opció per resoldre un problema concret.

A les llars i apartaments, aquests aparells s’utilitzen més sovint per mantenir una temperatura còmoda a les instal·lacions, així com per ajustar els sistemes de calefacció - bateries, calefacció a terra.

Tens alguna cosa que complementar, o tens alguna pregunta sobre com triar i instal·lar un sensor de temperatura? Podeu deixar comentaris sobre la publicació, participar en discussions i compartir la vostra pròpia experiència amb aquests dispositius. El formulari de contacte es troba al bloc inferior.