Senzori temperature za grijanje: svrha, vrste, upute za ugradnju

Pri radu s grijaćim uređajima potrebno je kontrolirati stupanj zagrijavanja rashladne tekućine, kao i zraka u sobi. Senzori temperature za grijanje pomažu u uklanjanju i prenošenju informacija, od kojih se informacije mogu vizualno pročitati ili odmah poslati regulatoru.

Nudimo razumjeti kako rade senzori temperature, koje vrste upravljačkih uređaja postoje i koje parametre treba uzeti u obzir pri odabiru uređaja. Osim toga, pripremili smo detaljne upute koje će vam pomoći da samostalno instalirate temperaturni senzor na radijator grijanja.

Princip rada toplinskog senzora

Sustav grijanja možete kontrolirati na različite načine, uključujući:

• automatski uređaji za pravovremeno napajanje;
• jedinice za nadzor sigurnosti;
• jedinice za miješanje

Za ispravan rad svih ovih skupina potrebni su temperaturni senzori koji daju signale o radu uređaja. Nadgledanje očitanja ovih uređaja omogućuje vam da na vrijeme prepoznate neispravnosti u sustavu i poduzmete korektivne mjere.

Postoje mnoge vrste instrumenata koji se koriste za podnošenje temperature. Mogu se uroniti u rashladne tekućine, koristiti u zatvorenom ili smještenu vani

Senzor temperature može se koristiti kao poseban uređaj, na primjer, za kontrolu sobne temperature ili biti neraskidivi dio složenog uređaja, na primjer, kotla za grijanje.

Osnova takvih uređaja koji se koriste u automatiziranom upravljanju je princip pretvaranja indikatora temperature u električni signal. Zbog toga se rezultati mjerenja mogu brzo prenijeti preko mreže u obliku digitalnog koda, što jamči veliku brzinu, osjetljivost i točnost mjerenja.

Istodobno, različiti uređaji za mjerenje stupnja grijanja mogu imati dizajnerske značajke koje utječu na brojne parametre: rad u određenom okruženju, način prijenosa, način vizualizacije i drugi.

Vrste uređaja za mjerenje temperature

Toplinski uređaji mogu se klasificirati prema nekoliko važnih kriterija, uključujući način prijenosa informacija, mjesto i uvjete instalacije, kao i algoritam očitanja.

Načinom prijenosa informacija

Prema metodi koja se koristi za prijenos informacija, senzori su podijeljeni u dvije velike kategorije:

• žičani uređaji;
• bežični senzori.

U početku su svi takvi uređaji bili opremljeni žicama preko kojih su senzori temperature spojeni na upravljačku jedinicu, prenoseći informacije na nju. Iako su ovi uređaji sada zamijenjeni bežičnim kolegama, oni se još uvijek često koriste u jednostavnim krugovima.

Osim toga, ožičeni su senzori precizniji i pouzdaniji.

Da bi se osigurao koordinirani rad ožičenog senzora koji se koristi u kompozitnom uređaju, poželjno je kombinirati ga s opremom koju izrađuje isti proizvođač

Danas su široko rasprostranjeni bežični uređaji koji najčešće prenose informacije pomoću odašiljača i prijemnika radio valova. Takvi se uređaji mogu montirati gotovo svugdje, uključujući zasebnu sobu ili otvoreni zrak.

Važne karakteristike takvih temperaturnih senzora su:

• prisutnost baterije;
• pogreška mjerenja;
• raspon prijenosa signala.

Bežični / ožičeni uređaji mogu se potpuno zamijeniti, međutim, postoje neke značajke u njihovom radu.

Prema mjestu i načinu smještaja

Na mjestu pričvršćivanja takvi su uređaji podijeljeni u sljedeće sorte:

• fakture pričvršćene na krug grijanja;
• potopni u kontaktu s rashladnom tekućinom;
• unutarnji koji se nalazi u stambenom ili uredskom prostoru;
• vanjske, koje se nalaze izvana.

U nekim se jedinicama može istovremeno koristiti više vrsta senzora za kontrolu temperature.

Prema mehanizmu čitanja

Način prikazivanja informacija uređaji mogu biti:

• bimetal;
• alkohol.

U prvom utjelovljenju pretpostavlja se da koriste dvije ploče izrađene od različitih metala, kao i indikator za biranje. Kako temperatura raste, jedan se element deformira, stvarajući pritisak na strelicu. Očitavanje takvih uređaja je dobre točnosti, ali njihova je inertnost veliki minus.

Bimetalni i alkoholni termostati često se ugrađuju na grijaće uređaje, poput kotlova. Omogućuju vam praćenje grijanja, što može dovesti do fatalnih posljedica.

Senzori čiji se rad temelji na upotrebi alkohola gotovo su u potpunosti lišeni ovog nedostatka. U ovom se slučaju otopina koja sadrži alkohol širi u hermetički zatvorenu tikvicu koja se prilikom zagrijavanja širi. Dizajn je prilično elegantan, pouzdan, ali ne baš prikladan za promatranje.

Različite vrste senzora temperature

Za uzimanje očitanja temperature koriste se uređaji različitog principa rada. Među najpopularnijim su uređaji navedeni u nastavku.

Termoparovi: precizno uklanjanje - poteškoće u tumačenju

Takav se uređaj sastoji od dvije žice zavarene zajedno, izrađene od različitih metala. Temperaturna razlika koja nastaje između vrućeg i hladnog kraja služi kao izvor električne struje od 40-60 µV (pokazatelj ovisi o materijalu termoelementa).

Najčešće se za izradu termoelemenata koriste sljedeće kombinacije metala i legura: krom-aluminij, željezo-kostantan, željezo-nikal, nikl-krom i drugi

Termoelement se smatra visoko preciznim temperaturnim senzorom, međutim, iz njega je prilično teško uzeti točna očitanja.Da biste to učinili, morate znati elektromotornu silu (EMF) pomoću temperaturne razlike uređaja.

Da bi rezultat bio točan, važno je nadoknaditi temperaturu hladnog spoja, koristeći se, na primjer, hardverskom metodom u kojoj se drugi termoelement postavlja u okruženje unaprijed određene temperature.

Softverska metoda kompenzacije uključuje postavljanje drugog senzora temperature u izokameru zajedno s hladnim spojnicama, što vam omogućuje kontrolu temperature s zadanom točnošću.

Izvjesne poteškoće uzrokuje postupak preuzimanja podataka iz termoelementa zbog njegove nelinearnosti. Za točnost indikacija, GOST R 8.585-2001 uveo je polinomne koeficijente koji omogućuju prevođenje EMF-a u temperaturu, kao i obavljanje inverznih operacija.

Drugi problem je što se očitanja uzimaju u mikrovoltima, za pretvorbu kojih je nemoguće koristiti široko dostupne digitalne uređaje. Za upotrebu termoelementa u strukturama, potrebno je osigurati točne, više bitne pretvarače s minimalnom razinom buke.

Termistori: lako i jednostavno

Mnogo je lakše izmjeriti temperaturu pomoću termistora koji se temelje na načelu ovisnosti otpornosti materijala o temperaturi okoline. Takvi uređaji, na primjer, napravljeni od platine, imaju tako važne prednosti kao što su visoka točnost i linearnost.

Glavni problem takvih temperaturnih senzora može se smatrati izuzetno niskim temperaturnim koeficijentom otpora, međutim, još je lakše precizno ga izmjeriti nego uhvatiti male vrijednosti napona termoparova

Važna karakteristika otpornika je osnovni otpor na određenoj temperaturi. Prema GOST 21342.7-76, ovaj pokazatelj mjeri se na 0 ° C. Preporučuje se određeni broj vrijednosti otpora (Ohma), kao i T_ks - temperaturni koeficijent.

T indikator_ks izračunato formulom:

T_ks = (R_e - R_0C) / (T_e - T_0C) * 1 / R_0C,

gdje je:

• R_e - otpor pri trenutnoj temperaturi;
• R_0C - otpor na 0 ° C;
• T_e - trenutna temperatura;
• T_0C - 0 ° C.

GOST također daje temperaturne koeficijente predviđene za različite mjerne uređaje izrađene od bakra, nikla, platine, a također ukazuje i polinomne koeficijente koji se koriste za izračunavanje temperature na temelju pokazatelja otpora struje.

Termistorski senzori su široko rasprostranjeni u elektroničkoj i inženjerskoj industriji, zbog točnosti očitanja, osjetljivosti i nezahtjevnog rada

Otpor se može mjeriti povezivanjem uređaja na strujni krug izvora i mjerenjem diferencijalnog napona. Indikatori se mogu upravljati pomoću integriranih krugova čiji je analogni izlaz jednak isporučenom naponu.

Toplinski senzori sa sličnim uređajima mogu se sigurno povezati s analogno-digitalnim pretvaračem, digitalizirajući ga s osam ili deset bitnim ADC-om.

Digitalni senzor za istodobna mjerenja

Digitalni senzori temperature također su široko korišteni, na primjer, model DS18B20, čiji se rad izvodi pomoću čipa s tri izlaza. Zahvaljujući ovom uređaju moguće je istovremeno očitavanje očitanja temperature s nekoliko senzora koji rade paralelno, dok je greška samo 0,5° C.

Popularni model je SHT1 kombinirani senzor temperature / vlage, koji vam omogućuje mjerenje topline s točnošću od + 2 °, a vlaga s pogreškom +5. Međutim, sam proizvođač tvrdi da postoje precizniji i ekonomičniji uređaji

Među ostalim prednostima ovog uređaja može se spomenuti i širok raspon radnih temperatura (-55 + 125 ° C). Glavni nedostatak je spor rad: za najpreciznije izračune, uređaju je potrebno najmanje 750 ms.

Beskontaktni Irometri (toplinski uređaji)

Djelovanje tih senzora blizine temelji se na fiksiranju toplinskog zračenja iz tijela. Za karakterizaciju ovog fenomena koristi se količina oslobođene energije po jedinici vremena s jedinice jedinice, koja je po jedinici raspona valne duljine.

Sličan kriterij koji odražava intenzitet monokromatskog zračenja naziva se spektralnom svjetlošću.

Dostupne su sljedeće vrste pirometra:

• zračenja;
• svjetlost (optička);
• u boji.

zračenje pirometri dopuštaju mjerenja unutar 20-25000 ° C, međutim, za određivanje temperature važno je uzeti u obzir koeficijent nepotpunosti zračenja, čija stvarna vrijednost ovisi o fizičkom stanju tijela, njegovom kemijskom sastavu i drugim čimbenicima.

Glavni aktivni element senzora za zračenje je teleskop, unutar kojeg je baterija koja se sastoji od serijskog kruga termoparova. Radni krajevi ovih uređaja smješteni su na platino oplaštenom platnu (+)

Pirometri svjetline (optički) Dizajnirani za mjerenje temperatura od 500-4000 ° C. Omogućuju visoku točnost mjerenja, međutim mogu iskriviti očitanja zbog moguće apsorpcije zračenja iz tijela usrednim medijem kroz koji se provode opažanja.

Pirometri u bojičija se djelovanja temelje na određivanju intenziteta zračenja na dvije valne duljine - po mogućnosti u crvenom ili plavom dijelu spektra, koriste se za mjerenja u rasponu od 800 do 0 ° C.

Njihova glavna prednost je da nepotpunost zračenja ne utječe na pogreške mjerenja. Uz to su pokazatelji neovisni o udaljenosti do objekta.

Kvarcni pretvarači temperature (piezoelektrični)

Da biste uzeli očitanja temperature unutar -80 + 250 ° C, možete koristiti kvarcne pretvarače (piezoelektrični elementi), čije se načelo temelji na frekvencijskoj ovisnosti kvarca o grijanju. U ovom slučaju položaj reza duž kristalnih osi utječe na funkciju pretvarača.

U istraživanju se najčešće koriste piezoelektrični (kvarcni) uređaji, jer takve uređaje odlikuje prošireni raspon mjerenja, pouzdanost i visoka točnost

Piezoelektrični senzori odlikuju se finom osjetljivošću, velikom razlučivošću, sposobni su pouzdano raditi dugo vremena. Takvi se uređaji široko koriste u proizvodnji digitalnih termometra i smatraju se jednim od najperspektivnijih uređaja za buduće tehnologije.

Bučni (akustički) senzori temperature

Djelovanje takvih uređaja osigurava se uklanjanjem razlike zvučnih potencijala, ovisno o temperaturi otpornika.

Akustičke metode omogućuju vam očitavanje temperature u zatvorenim prostorima i okruženjima u kojima izravno mjerenje nije moguće. Slični se uređaji koriste u medicini, podvodnim istraživanjima, kao i u industriji

Metoda mjerenja takvim senzorima prilično je jednostavna: potrebno je usporediti buku dva slična elementa, od kojih je jedan na poznatoj temperaturi, a drugi na određenoj temperaturi.

Akustični temperaturni senzori prikladni su za mjerenje intervala -270 - +1100°C. Nadalje, složenost postupka sastoji se u preniskoj razini buke: zvukovi koje emitira pojačalo ponekad ga ugušuju.

NQR osjetnici temperature

Suština rada nuklearnih četveropolnih rezonantnih termometara je djelovanje gradijenta polja, koji tvore kristalnu rešetku i moment jezgre - pokazatelj uzrokovan odstupanjem naboja od simetrije kugle.

Kao rezultat ove pojave nastaje procesiranje jezgara: njegova učestalost ovisi o gradijentu rešetkaskog polja. Temperatura također utječe na veličinu ovog pokazatelja: njegov porast uzrokuje pad frekvencije NQR.

Glavni element takvih senzora je ampula s tvarima koja se nalazi u namotu induktivnosti spojenom na krug generatora.

Prednost uređaja je neograničeno trajanje mjerenja, pouzdanost i stabilan rad. Nedostatak je nelinearnost mjerenja, zbog čega je potrebno koristiti funkciju pretvorbe.

Poluvodičke uređaje

Kategorija uređaja koja djeluje na temelju promjena karakteristika pn spajanja uzrokovanih temperaturom. Napon na tranzistoru uvijek je proporcionalan utjecaju temperature, što olakšava izračunavanje ovog faktora.

Prednosti takvih uređaja su visoka točnost podataka, niska cijena, linearnost karakteristika u cijelom rasponu mjerenja. Ugradnja takvih uređaja povoljno se vrši izravno na poluvodičkoj podlozi, što ih čini izvrsnim za mikroelektroniku.

Volumetrijski senzori temperature

Takvi se uređaji temelje na dobro poznatom načelu širenja i kontrakcije tvari opaženih tijekom zagrijavanja ili hlađenja. Takvi su senzori prilično praktični. Pomoću njih se može odrediti temperatura između -60 - + 400 ° S.

Za mogućnost vizualne regulacije temperature većina senzora temperature smještena u prostorijama opremljena je zaslonima na kojima su prikazane trenutne vrijednosti.

Važno je zapamtiti da su mjerenja tekućina s takvim uređajima ograničena temperaturama ključanja i zamrzavanja, a plinova njihovim prelaskom u tekuće stanje. Pogreška mjerenja uzrokovana utjecajem okoliša za ove uređaje je prilično mala: varira između 1-5%.

Odabir senzora temperature

Prilikom odabira takvih uređaja, čimbenici kao što su:

• raspon temperature u kojem se vrše mjerenja;
• potrebu i sposobnost da uroni senzor u objekt ili okoliš;
• uvjeti mjerenja: za uzimanje pokazatelja u agresivnom okruženju, bolje je dati prednost nekontaktnoj opciji ili modelu smještenom u antikorozivnom kućištu;
• vijek trajanja uređaja prije umjeravanja ili zamjene - neke vrste uređaja (na primjer, termistori) otkazuju se dovoljno brzo;
• tehnički podaci: razlučivost, napon, brzina napajanja signala, pogreška;
• veličina izlaznog signala

U nekim je slučajevima važan i materijal kućišta uređaja, a kada se koristi u zatvorenom prostoru - veličina i dizajn.

Smjernice za instalaciju "uradi sam"

Takvi se uređaji široko koriste u razne svrhe: opremljeni su radijatorima, bojlerima i drugim kućanskim aparatima.

Prije nego što započnete s ugradnjom, pažljivo pročitajte upute: one pokazuju ne samo značajke ugradnje (na primjer, dimenzije za spajanje na mlaznicu), već i pravila rada, kao i temperaturne granice za koje je mjerni uređaj prikladan.

Također je potrebno uzeti u obzir veličinu rukava, koja može varirati između 120-160 mm.

Razmotrimo dva najčešća slučaja ugradnje senzora temperature.

Spajanje uređaja na radijator

Nije potrebno opremiti sve uređaje za grijanje termostatom. Prema propisima, senzori montirani na baterijuako njegov ukupni kapacitet prelazi 50% proizvodnje topline po sličnim sustavima. Ako u sobi postoje dva grijača, termostat je instaliran samo na jednom koji ima veći pokazatelj snage.

Senzor temperature je obavezni dio regulatora temperature, koji omogućuje smanjenje ili povećanje zagrijavanja radijatora, podnog grijanja i drugih uređaja za grijanje

Ventil uređaja ugrađuje se na opskrbnu cijev na mjestu spajanja radijatora na grijaću mrežu. Ako ga je nemoguće umetnuti u postojeći krug, potrebno je rastaviti kabel za napajanje, što može uzrokovati poteškoće.

Za provođenje ove manipulacije potrebno je koristiti alat za rezanje cijevi, dok se ugradnja toplinske glave lako vrši bez posebne opreme. Čim je senzor montiran, dovoljno je kombinirati oznake izrađene na kućištu i uređaju, nakon čega se glava fiksira glatkim pritiskom ruke.

Ugradnja senzora temperature zraka

Takav je uređaj instaliran u najhladnijoj dnevnoj sobi bez propuha (u hodniku, kuhinji ili kotlovnici, njegova je ugradnja nepoželjna, jer može uzrokovati poremećaje u sustavu).

Prilikom odabira mjesta, morate biti sigurni da sunčevo svjetlo ne pada na uređaj, u blizini ne bi trebali biti grijači (grijači, radijatori, cijevi).

Za konvencionalni sustav grijanja dovoljan je jedan termostat, dok je za kolektorski krug poželjno koristiti nekoliko senzora, čiji se broj podudara s brojem prostorija. To će vam omogućiti individualno podešavanje temperature u zasebnim prostorima.

Spajanje uređaja provodi se prema uputama u tehničkoj putovnici, pomoću terminala ili kabela koji su uključeni u komplet.

Potrebno je nadzirati temperaturu toplinski senzor u "toplom podu" mogu se nalaziti duboko u betonskom estrihu. U ovom se slučaju valovita cijev s jednim zatvorenim krajem i kosim zavojem može koristiti za zaštitu.

Potonja značajka omogućuje uklanjanje pokvarenog uređaja i zamjenu novog ako je potrebno.

Instalacija uređaja je sljedeća:

1. U zidu je postavljeno udubljenje za postavljanje priključka.
2. Prednji dio uklanja se s senzora temperature, nakon čega se uređaj instalira na pripremljeno mjesto.
3. Zatim je kabel za grijanje povezan s kontaktima, dok su senzori spojeni na kontakte.

Posljednji korak je spajanje kabela za napajanje i instaliranje prednje ploče na njegovo mjesto.

Dijagram povezivanja termostata za grijaći kotao detaljno je opisan u ovaj članak.

Ako uređaj, čija funkcionalnost zahtijeva unutarnju vezu senzora, ima složen dizajn, bolje je kontaktirati stručnjake.

Zaključci i korisni video na temu

Video ispod opisuje kako instalirati toplotne uređaje na bojler:

Razlikuju li se ugradnje senzora na dovodnu i povratnu cijev:

Temperaturni senzori široko se koriste kako u raznim industrijama, tako i za kućne potrebe. Širok raspon takvih uređaja koji se temelje na različitim principima rada omogućuje vam odabir najbolje opcije za rješenje određenog problema.

U kućama i stanovima takvi se uređaji najčešće koriste za održavanje ugodne temperature u prostorijama, kao i za prilagođavanje sustava grijanja - baterije, podno grijanje.

Imate li nešto za nadopuniti ili imate pitanja o odabiru i instaliranju temperaturnog senzora? Možete ostavljati komentare na publikaciju, sudjelovati u raspravama i dijeliti svoje vlastito iskustvo korištenjem takvih uređaja. Kontaktni obrazac nalazi se u donjem bloku.