Монтаж датчиков температуры кратко

Обновлено: 05.07.2024

При работе нагревательных приборов требуется контролировать степень нагрева теплоносителя, а также воздуха в помещении. Снимать и передавать информацию помогают датчики температуры для отопления, сведения с которых могут считываться визуально либо сразу же направляться в контроллер.

Предлагаем разобраться, как работают температурные датчики, какие существуют виды контролирующих устройств, и какие параметры стоит учитывать при выборе прибора. Кроме того, мы подготовили пошаговую инструкцию, которая поможет самостоятельно установить термодатчик на радиатор отопления.

Принцип действия теплового датчика

Контролировать систему отопления можно разнообразными методами, среди которых:

  • автоматические устройства для своевременной энергоподачи;
  • блоки, следящие за безопасностью;
  • смесительные узлы.

Для корректной работы всех этих групп необходимы датчики температур, подающие сигналы о функционировании приборов. Наблюдения за показаниями этих приборов позволяют вовремя выявить неисправности в системе и принять меры по исправлению.

Существует множество разновидностей приборов, используемых для снятия температуры. Они могут погружаться в теплоносители, использоваться внутри помещения или располагаться снаружи

Термодатчик может использоваться как отдельный прибор, например, для контроля за температурой комнаты, или быть неразрывной частью сложного устройства, например, отопительного котла.

В основу подобных устройств, применяющихся в автоматизированном управлении, положен принцип преобразования температурных показателей в электросигнал. Благодаря этому результаты измерения можно оперативно передавать по сети в виде цифрового кода, что гарантирует высокую скорость, чувствительность и точность замера.

В то же время различные приборы для измерения стадии нагрева могут иметь конструктивные особенности, влияющие на ряд параметров: работу в определенной среде, способ передачи, метод визуализации и другие.

Виды устройств для снятия температуры

Термоприборы могут классифицироваться по ряду важных критериев, среди которых способ передачи информации, место и условия монтажа, а также алгоритм снятия показаний.

По способу передачи информации

Согласно используемому методу трансляции сведений датчики разделяются на две большие категории:

  • проводные приборы;
  • беспроводные датчики.

Первоначально все подобные приспособления оснащались проводами, через которые термодатчики связывались с блоком управления, передавая на него информацию. Хотя сейчас такие устройства потеснили беспроводные аналоги, они все же часто используются при простых схемах.

Кроме того, проводные датчики отличаются большей точностью показаний и надежностью в работе.

Для обеспечения согласованной работы проводного датчика, используемого в составном устройстве, желательно совмещать его с оборудованием, которое выполнено тем же изготовителем

В настоящее время распространение получили беспроводные устройства, которые чаще всего передают сведения при помощи передатчика и приемника радиоволн. Подобные приборы можно монтировать практически всюду, включая отдельное помещение или открытый воздух.

Важными характеристиками подобных термодатчиков являются:

  • наличие аккумулятора;
  • погрешность проведенных измерений;
  • дальность передачи сигнала.

Беспроводные/проводные устройства могут полностью заменить друг друга, однако в их функционировании есть некоторые особенности.

По месту и способу размещения

По месту крепления подобные приборы делятся на следующие разновидности:

  • накладные, крепящиеся к отопительному контуру;
  • погружные, контактирующие с теплоносителем;
  • комнатные, находящиеся внутри жилого либо служебного помещения;
  • внешние, которые располагаются снаружи.

В некоторых агрегатах могут применяться одновременно несколько видов датчиков для контроля температуры.

По механизму снятия показаний

По способу демонстрации сведений приборы могут быть:

В первом варианте предполагается использование двух пластин, сделанных из различных металлов, а также стрелочного индикатора. При повышении температуры один из элементов деформируется, создавая давление на стрелку. Показания подобных приборов отличаются хорошей точностью, однако их большим минусом является инертность.

Биметаллические и спиртовые термостаты часто устанавливаются на отопительной аппаратуре, например, котлах. Они позволяют отслеживать нагрев, превышение которого может привести к фатальным последствиям

Этого недостатка почти полностью лишены датчики, работа которых основана на использовании спирта. В этом случае в герметично запаянную колбу заливается спиртосодержащий раствор, расширяющийся при нагреве. Конструкция достаточно элементарна, надежна, но не очень удобна для наблюдений.

Различные типы термодатчиков

Для снятия показаний температуры используются устройства, имеющие разный принцип действия. К числу наиболее востребованных относятся перечисленные ниже приборы.

Термопары: точное снятие – сложность в интерпретации

Подобное приспособление состоит из двух спаянных друг с другом проволок, сделанных из различных металлов. Разница температур, возникающая между горячим и холодным концом, служит источником электрического тока величиной 40-60 мкВ (показатель зависит от материала термопары).

Наиболее часто для изготовления термопар применяются следующие комбинации металлов и сплавов: хром-алюминий, железо-костантан, железо-никель, никель-хром и другие

Термопара считается высокоточным температурным датчиком, однако снять точные показания с нее достаточно сложно. Для этого нужно узнать электродвижущую силу (ЭДС), используя разность температур устройства.

Чтобы результат был корректный, важно компенсировать температуру холодного спая, применяя, например, аппаратный способ, при котором вторая термопара помещается в среду заранее известной температуры.

Программный способ компенсации предполагает помещение другого термодатчика в изокамеру совместно с холодными спаями, что позволяет контролировать температуру с заданной точностью.

Определенные сложности вызывает процесс снятия данных с термопары ввиду их нелинейности. Для корректности показаний в ГОСТ Р 8.585-2001 введены коэффициенты полинома, позволяющие переводить ЭДС в температуру, а также совершать обратные операции.

Еще одна проблема заключается в том, что показания снимаются в микровольтах, для преобразования которых невозможно использовать широко доступные цифровые приборы. Чтобы использовать термопару в конструкциях, необходимо предусмотреть точные, многоразрядные преобразователи, имеющие минимальный уровень шума.

Терморезисторы: легко и просто

Значительно проще измерять температуру при помощи терморезисторов, в основу которых положен принцип зависимости сопротивления материалов от температуры окружающей среды. Подобные приспособления, например, сделанные из платины, имеют такие важные преимущества как высокая точность и линейность.

Основной проблемой подобных термодатчиков можно считать крайне низкий температурный коэффициент сопротивления, однако точно измерить его все же легче, чем уловить малые значения напряжения термопар

Важной характеристикой резистора является базовое сопротивление при определенной температуре. Согласно ГОСТ 21342.7-76, этот показатель измеряется при 0°С. При этом рекомендуется применение ряда значений сопротивлений (Ом), а также Т кс – температурный коэффициент.

Показатель Т кс вычисляют по формуле:

В ГОСТе также приведены температурные коэффициенты, предусмотренные для различных измерительных устройств, выполненных из меди, никеля, платины, а также указываются коэффициенты полинома, применяемые для расчета температуры на основе текущих показателей сопротивления.

Терморезисторные датчики широко распространены в электронной и машиностроительной промышленности, благодаря точности показаний, чувствительности и нетребовательности в эксплуатации

Измерить сопротивление можно, включив прибор в цепь источника тока и измерив дифференциальное напряжение. Проконтролировать показатели можно с помощью интегральных микросхем, аналоговый выход которых равен питаемому напряжению.

Термодатчики с подобными устройствами можно смело подключать к аналого-цифровому преобразователю, оцифровывая его при восьми или десятибитном АЦП.

Цифровой датчик для одновременных измерений

Широкое применение получили также цифровые термодатчики, например, модель DS18B20, работа которого осуществляется при помощи микросхемы, имеющей три выхода. Благодаря этому устройству возможно снимать температурные показания одновременно с нескольких параллельно работающих датчиков, при этом погрешность равна всего 0,5 °С .

Популярной моделью является комбинированный датчик температуры/влажности SHT1, который позволяет проводить замеры тепла с точностью +2о, а влажности с погрешностью +5. Однако сам производитель утверждает, что имеются более точные и экономичные приборы

Среди других достоинств этого приспособления можно отметить также широкий спектр рабочих температур (-55+125°С). Главный же недостаток – медленная работа: для максимально точных вычислений прибору требуется не менее 750 мс.

Бесконтактные ирометры (тепловизоры)

Действие этих бесконтактных датчиков основано на фиксации теплового излучения, исходящего от тел. Для характеристики этого явления используется количество энергии, выделенное за единицу времени с единицы поверхности, которое приходится на единицу диапазона волновой длины.

Подобный критерий, отражающий интенсивность монохроматического излучения, получил название спектральной светимости.

Существуют следующие разновидности пирометров:

  • радиационные;
  • яркостные (оптические);
  • цветовые.

Радиационные пирометры позволяют производить измерения в пределах 20-25000°С, однако для определения температуры важно учитывать коэффициент неполноты излучения, действующее значение которого зависит от физического состояния тела, его химического состава и других факторов.

Главным действующим элементом радиационного датчика является телескоп, внутри которого находится батарея, состоящая из последовательной цепи термопар. Рабочие концы этих устройств располагаются на покрытом платиной лепестке (+)

Яркостные (оптические) пирометры рассчитаны на измерение температур 500-4000°С. Они обеспечивают высокую точность измерений, однако могут искажать показания из-за возможного поглощения излучений от тел промежуточной средой, сквозь которую ведутся наблюдения.

Цветовые пирометры , действие которых базируются на определении интенсивности излучения на двух длинах волн — предпочтительно в красном или синем отрезке спектра, используются для измерений в пределах 800 до 0°С.

Их главным преимуществом является то, что неполнота излучения не влияет на погрешности измерений. Кроме того, показатели не зависят от расстояния до объекта.

Преобразователи температур кварцевые (пьезоэлектрические)

Для снятия показаний температур в пределах -80 +250°С можно воспользоваться кварцевыми преобразователями (пьезоэлементами), принцип действия которых базируется на частотной зависимости кварца от нагрева. При этом на функцию преобразователя оказывает влияние расположение среза по кристаллическим осям.

Пьезоэлектрические (кварцевые) устройства чаще всего применяют при проведении исследовательских работ, поскольку подобные приспособления характеризуются расширенному диапазону измерений, надежностью, высокой точностью

Пьезоэлектрические датчики отличаются тонкой чувствительностью, высоким разрешением, они способны надежно работать в течение долгого срока. Такие приспособления широко применяются при изготовлении цифровых термометров и считаются одними из наиболее перспективных приборов для технологий будущего.

Шумовые (акустические) датчики температуры

Функционирование подобных устройств обеспечивается снятием акустической разности потенциалов в зависимости от температуры резистора.

Акустические методы позволяют снимать температурные показания в закрытых пространствах и средах, где невозможно прямое измерение. Подобные приборы нашли применения в медицине, при подводных исследованиях, а также в промышленности

Способ измерения такими датчиками достаточно прост: необходимо сравнить шумы, производимые двумя аналогичными элементами, один из которых находится при заранее известной, а второй – при определяемой температуре.

Акустические термодатчики подходят для измерения интервала -270 — +1100 ° С. При этом сложность процесса заключается в слишком малом уровне шума: звуки, издаваемые усилителем, порой заглушают его.

Датчики температуры ЯКР

Сущность работы термометров ядерного квадрупольного резонанса состоит в действии градиента поля, которое образуют решетки кристалла и момента ядра – показателя, вызываемого отклонением заряда от симметрии сферы.

В результате подобного явление возникает процессия ядер: частота ее находится в зависимости от градиента поля решетки. На величину этого показателя оказывает влияние и температура: ее подъем вызывает падение частоты ЯКР.

Основной элемент подобных датчиков – ампула с веществом, которая помещается в обмотку индуктивности, соединенную с контуром генератора.

Преимуществом приборов является неограниченная длительность измерений, надежность и стабильная работа. К недостатком же относится нелинейность измерений, что вызывает необходимость пользования функцией преобразования.

Устройства на полупроводниках

Категория устройств, функционирующая на основе изменений характеристик p-n перехода, вызванных воздействием температур. Напряжение на транзисторе всегда пропорционально воздействию температуры, что позволяет легко вычислить этот фактор.

Плюсами подобных устройств является высокая точность данных, невысокая стоимость, линейность характеристик на всем диапазоне измерений. Монтаж подобных устройств удобно делать непосредственно на полупроводниковой подложке, благодаря чему они отлично подходят для микроэлектроники.

Объемные преобразователи для снятия температуры

В основу подобных устройств положен известный принцип расширения и сжатия веществ, наблюдаемый при нагреве или охлаждении. Такие датчики достаточно практичны. Они могут использоваться для определения температур в границах -60 — +400°С.

Для возможности визуального контроля за температурой большинство термодатчиков, находящихся в помещениях, оснащены дисплеями, на которые выводятся текущие значения

Важно помнить, что измерения жидкостей подобными приборами ограничиваются температурой закипания и замерзания, а газов – переходом их в жидкое состояние. Вызванная влиянием окружающей среды погрешность измерений для этих приборов достаточно мала: она варьируется в границах 1-5%.

Выбор температурных датчиков

При выборе подобных приборов следует учитывать такие как факторы как:

  • температурный диапазон, в котором проводятся измерения;
  • необходимость и возможность погружения датчика в объект либо среду;
  • условия проведения замера: для снятия показателей в агрессивной среде лучше предпочесть бесконтактный вариант или модель, помещенную в антикоррозийный корпус;
  • срок эксплуатации прибора до калибровки или замены — некоторые типы приборов (например, термисторы) достаточно быстро выходят из строя;
  • технические данные: разрешение, напряжение, скорость подачи сигнала, погрешность;
  • величина сигнала выхода.

В некоторых случаях также важен материал корпуса прибора, а при использовании в помещениях – размеры и дизайн.

Рекомендации по монтажу своими руками

Подобные приборы широко используются в разных целях: ими оснащаются радиаторы, котлы нагревания и другие бытовые приборы.

Перед началом монтажа следует внимательно прочитать инструкцию: в ней указываются не только особенности установки (например, размеры для подсоединения к патрубку), но и правила эксплуатации, а также границы температур, для которых годится измерительный прибор.

Необходимо также учесть размер гильзы, который может варьироваться в пределах 120-160 мм.

Рассмотрим два наиболее часто встречающихся случая монтажа термодатчика.

Подключение прибора на радиатор

Не стоит оснащать термостатом все отопительные приборы. Согласно регламенту, датчики устанавливаются на батарею , если ее суммарная мощность превышает 50% от выработки тепла аналогичными системами. Если в помещении имеется два нагревателя, то термостат устанавливается лишь на одном, имеющем больший показатель мощности.

Термодатчик является обязательной составной частью регуляторов температуры, позволяющих снижать или увеличивать нагрев радиаторов, теплого пола и других отопительных приборов

Клапан прибора устанавливается на подающий трубопровод в месте подключения радиатора к сети отопления. При невозможности его врезки в уже имеющуюся цепь следует демонтировать подводку подачи, что может вызвать некоторые сложности.

Для проведения этой манипуляции необходимо воспользоваться инструментом для резки труб, тогда как монтаж термоголовки легко производится без спецоборудования. Как только датчик будем смонтирован, достаточно совместить сделанные метки на корпусе и приборе, после чего головка фиксируется плавным нажатием руки.

Монтаж термодатчика воздуха

Подобный прибор устанавливается в наиболее холодном жилом помещении без сквозняков (в холле, кухне или котельной его монтаж нежелателен, так как может вызвать нарушения в работе системы).

При выборе места нужно следить, чтобы на устройство не падали солнечные лучи, рядом не должно быть отопительных приборов (обогревателей, радиаторов, труб).

Для обычной системы отопления достаточно одного термостата, тогда как при коллекторной схеме желательно применять несколько датчиков, число которых совпадает с количеством комнат. Это позволит индивидуально регулировать температуру в обособленных пространствах

Подключение прибора осуществляется согласно инструкциям, которые находятся в техническом паспорте, при этом используются клеммы или кабель, которые входят в комплект.

Последняя особенность позволяет при необходимости извлечь сломанный прибор и заменить его на новый.

Монтаж устройства осуществляется следующим образом:

Заключительный этап — подсоединение питающего кабеля и установка передней панели на свое место.

Если устройство, для функциональности которого необходимо внутреннее подключение датчиков, имеет сложную конструкцию, лучше обратиться к специалистам.

Отличается ли монтаж датчиков на трубы подачи и обратки:

Датчики температуры широко используются как в различных сферах промышленности, так и в бытовых целях. Большой ассортимент подобных приборов, в основу которых положены разные принципы работы, позволяет подобрать оптимальный вариант для решения той или иной задачи.

В домах и квартирах такие устройства чаще всего используются для поддержания комфортной температуры в помещениях, а также регулировки отопительных систем — батарей, теплого пола.

Датчики температуры применяются в промышленности очень широко. И крепятся к процессу зачастую абсолютно по-разному. Сегодня мы с вами узнаем, как правильно устанавливать датчики и познакомимся со вспомогательной арматурой для этого - бобышками , гильзами и штуцерами . Откроем сундучок с полезными “фишками” и лайфхаками. Ну и на десерт - подарок. Сурово-технарский комикс :)

Виды креплений термодатчиков

Канальный монтаж датчиков температуры - самый распространенный

И чаще всего термопреобразователи вкручивают в небольшую стальную втулку с внутренней резьбой и немного смешным названием - бобышку . Ее приваривают к трубопроводу или емкости, где нужно измерять температуру.

Конструктивно бобышки бывают трёх видов:

Выбор высоты бобышки зависит от необходимой глубины погружения сенсора. Сенсор - чувствительный элемент - всегда находится в заглушенном конце монтажной части датчика. А длина монтажной части термопреобразователя - то есть его погружная часть - выбирается в зависимости от диаметра трубы, куда он будет установлен. При выборе длины погружной части датчика полезно ориентироваться на ГОСТ 8.586.5-2005.

Компания ОВЕН изготавливает температурные датчики длиной от 10 мм до нескольких метров.

Датчики с неподвижным штуцером

Такие датчики просто вкручиваются в бобышки, т.к. их штуцер приварен к монтажной части. В этом случае применяют угловые или прямые бобышки .

Маркировка стандартных бобышек , принятая в ОВЕН:

Датчики, имеющие подвижный штуцер

Конструктивно у такого датчика есть штуцер с наружной резьбой, который “ходит” между головкой и упорной шайбой. Для установки на объект таких датчиков применяется бобышка с внутренним упором .

Бобышка с внутренним упором бывает только прямой, и имеет порожек, до которого должна “доходить” упорная шайба такого датчика. Благодаря этому упору монтажная часть датчика не “проскочит” внутрь бобышки. Потом в бобышку закручивается подвижный штуцер, чтобы термопреобразователь не скользил туда-сюда. Пожалуй, это самый удобный вариант монтажа погружного датчика в трубопровод - крутить нужно не весь датчик целиком, а только штуцер.

Маркировки бобышек ОВЕН для датчиков с подвижным штуцером:

Датчики с гладкой погружной частью

Чтобы смонтировать такой термодатчик в бобышку, необходимо закрепить съемный подвижный штуцер ШП ОВЕН на любом месте монтажной части термопреобразователя.

Конструктив подвижного штуцера прост: две металлические детали, вкручиваемые по резьбе одна в другую, сжимая находящееся между ними кольцо из фторопласта. Чем сильнее вкручивают одну деталь в другую, тем больше кольцо сжимается и “выпирает” из своего паза, плотно обхватывая трубку монтажной части датчика. Так ШП можно зафиксировать на датчике в конкретном месте. И все - датчик можно вкручивать в бобышку!

Маркировки подвижных штуцеров, принятые в компании ОВЕН:

— диаметр монтажной части:

Для термодатчика с диаметром монтажной части 8 мм нужен ШП с внутренним отверстием 8,5 мм, чтобы он без проблем оделся на датчик (см.рисунок)

— из чего сделан:

материал штуцера (сталь) может иметь другую стойкость к измеряемой среде и рабочей температуре по сравнению с материалом монтажной части датчика. В ШП ОВЕН фиксатор изготовлен из материала Фторопласт-4 с максимальной температурой применения +260 °С. Если есть вероятность, что при эксплуатации штуцер нагреется больше, то нужно выбирать модель с фиксатором в виде стального конуса.

Используются для защиты термопреобразователей при их работе в среде с высоким давлением. Позволяют извлечь датчик, не нарушая герметичность системы и не прерывая тех. процесс. Если среда может привести к коррозии материала термодатчика, применяются гильзы из коррозионностойких материалов - например, стали AISI 316 Ti или фторопласта.

Защитные гильзы конструктивно делятся на два вида:

Резьбовые гильзы монтируют в бобышки типа Б.П.1 или Б.У.1. Важно, чтобы резьба на штуцере датчика и на гильзе совпадали. Иначе датчик не получится вкрутить. Примечательно, что на практике случаи подбора не подходящих друг к другу элементов случаются довольно часто.

Фланцевые гильзы монтируются при помощи ответного фланца. Резьба и диаметр погружной части преобразователя и гильзы также важны.

Для чего нужны жидкое масло и термопаста?

Невозможно достигнуть идеально плотного контакта “металл к металлу”, когда термодатчик вкручен в гильзу. Между ними всегда будет зазор, заполненный воздухом. Это плохо, т.к. воздух увеличивает время реакции датчика на изменение температуры. Чтобы уменьшить негативный эффект, этот зазор заполняют теплопроводными веществами - термопастой или маслом, чаще всего трансформаторным.

При установке датчика и гильзы в стенку резервуара используют приваренную угловую бобышку ( ее “скос” создает угол 45° к поверхности), а гильзу заполняют жидким маслом или термопастой. И можно не опасаться, что масло выльется. А при необходимости установить термодатчик в дно резервуара мы советуем использовать только термопасту.

Как крепить накладные температурные датчики

Этот тип крепления датчиков примечателен тем, что чувствительный элемент не погружен в измеряемую среду. Применяется там, где по каким-либо причинам нельзя “врезаться” в трубу.

Накладные датчики обязательно нужно устанавливать на участке трубы без теплоизоляции. Рекомендуется для лучшего контакта сенсора с трубой зачистить ее поверхность. Но часто этого недостаточно - для улучшения теплопередачи советуем использовать термопасту. Сенсор обязательно нужно плотно прижать к поверхности. Такой датчик удобно фиксировать хомутом - нейлоновым или металлическим. Кстати, некоторые накладные датчики ОВЕН поставляются уже с хомутами в комплекте.

Этот метод измерения температуры - косвенный; тепловая инерция и точность измерения здесь зависит от толщины стенки трубы, ее теплопроводящих свойств и правильности монтажа термопреобразователя.

Этот метод измерения неприменим там, где требуется высокая точность измерения - например, в связке с теплосчетчиками для коммерческого учета тепла. Там применяются только датчики канального монтажа.

Где посмотреть правила монтажа датчиков температуры?

Регламентирует правильность установки датчиков температуры ГОСТ 8.586.5-2005. Монтирование средств контроля температуры рассмотрено в пункте 6.3.

А вот и обещанный комикс: советы по установке термодатчиков от Сурового технаря! Распечатывайте на цветном принтере как памятку!

Контроль температуры повсеместно задействуется в технологических процессах, позволяя выбирать подходящий режим работы или отслеживать изменения состояния материала. Температурный режим одинаково важен как при включении духовки на кухне, так и в доменных печах при плавлении стали, а отклонение от нормальной работы может привести к аварии и травмированию людей. Чтобы избежать неприятных последствий и обеспечить возможность регулирования степени нагрева используется датчик температуры.

Разновидности, устройство и принцип работы

В ходе развития и совершенствования технологий датчик температуры, как измерительное приспособление, претерпел множественные изменения и модернизации. Благодаря чему сегодня они представлены в большом разнообразии, которые можно разделить по нескольким критериям. Так, в зависимости от способа передачи и отображения данных об измерениях температуры они подразделяются на цифровые и аналоговые. Цифровые устройства являются более современным решением, так как информация в них отображается на дисплее и передается по электронным каналам коммуникации, аналоговые имеют циферблатное отображение данных, электрический или механический способ передачи измерений.

В зависимости от принципа действия все датчики можно подразделить на:

  • термоэлектрические;
  • полупроводниковые;
  • пирометрические;
  • терморезистивные;
  • акустические;
  • пьезоэлектрические.

Термоэлектрические

В основе работы термоэлектрического датчика лежит принцип термопары (см. рисунок 1) – у всех металлов существует определенная валентность (количество свободных электронов на внешних атомарных орбитах, не задействованных в жестких связях). При воздействии внешних факторов, сообщающих свободным электронам дополнительную энергию, они могут покинуть атом, создавая движение заряженных частиц. В случае совмещения двух металлов с различным потенциалом выхода электронов и последующим нагреванием места соединения возникнет разность потенциалов, получившая название эффекта Зеебека.

Устройство термопары

Рис. 1. Устройство термопары

На практике применяется несколько разновидностей термоэлектрических датчиков температуры, так, согласно п.1.1 ГОСТ Р 50342-92 они подразделяются на:

  • вольфрамрений-вольфрамрениевые (ТВР) – применяется в средах с большой рабочей температурой порядка 2000°С;
  • платинородий-платинородиевые (ТПР) – отличаются высокой себестоимостью и высокой точностью измерений, применяются я в лабораторных измерениях;
  • платинородий-платиновые (ТПП) – оснащаются защитной трубкой из металла и керамической изоляцией, обладают высоким температурным пределом;
  • хромель-алюмелевые (ТХА) — широко применяются в промышленности, способны охватывать диапазон температуры до 1200°С, используются в кислых средах;
  • хромель-копелевые (ТХК) – характеризуются средним температурным показателем, монтируются только в неагрессивных средах;
  • хромель-константановые (ТХК) — актуальны для газовых смесей и разжиженных аэрозолей нейтрального или слабокислого состава;
  • никросил-нисиловые (ТНН) – применяются для устройств среднего температурного диапазона, но обладают длительным сроком эксплуатации;
  • медь-константановые (ТМК) – характеризуется наименьшим пределом измерений до 400°С, но отличается устойчивостью к влаге и некоторым категориям агрессивных сред;
  • железо-константановые (ТЖК) – применяются в среде с разжиженной атмосферой или вакуумного пространства.

Такое разнообразие температурных датчиков на основе термопары позволяет охватывать любые сферы человеческой деятельности.

Полупроводниковые

Изготавливаются на основе кристаллов с заданной вольтамперной характеристикой. Такие датчики температуры работают в режиме полупроводникового ключа, аналогично классическому биполярному транзистору, где степень нагревания сравнима с подачей потенциала на базу. При повышении температуры полупроводниковый датчик начнет выдавать большее значение тока. Как правило, самостоятельно полупроводник не используется для измерения нагрева, а подключается через цепь усилителя (см. рисунок 2).

Подключение полупроводникового датчика через усилитель

Рис. 2. Подключение полупроводникового датчика через усилитель

Отличаются широким диапазоном производимых измерений и возможностью подстройки датчика в соответствии с рабочими параметрами оборудования. Являются высокоточным типом, мало зависящим от продолжительности эксплуатации. Обладают небольшими габаритами, за счет чего легко устанавливаются в схемах, радиоэлементах и т.д.

Пирометрические

Работают за счет специальных датчиков – пирометров, которые позволяют улавливать малейшие температурные колебания рабочей поверхности любого предмета. Непосредственно сам чувствительный элемент представляет собой матрицу, реагирующую на определенную частоту температурного диапазона. Этот принцип положен в основу измерений бесконтактным термометром, который получил широкое распространение в период борьбы с коронавирусом. Помимо этого их применение активно используется для тепловизионного контроля конструктивных элементов, оборудования, зданий и сооружений.

Принцип действия пирометрического датчика

Рис. 3. Принцип действия пирометрического датчика

Терморезистивные

Такие датчики температуры выполняются на основе терморезисторов – устройств с определенной зависимостью сопротивления от степени нагрева основного материала. С повышением температуры, изменяется и проводимость резистора, благодаря чему вы можете следить за состоянием нужного объекта.

Основным недостатком терморезистивного датчика является малый диапазон измеряемой температуры, но он способен обеспечивать хороший шаг измерений и высокую точность в десятых и сотых долях градусов Цельсия. Из-за чего их нередко включают в цепь с применением усилителя, расширяющего рабочие пределы.

Акустические

Акустические датчики температуры функционируют по принципу определения скорости прохождения звуковых колебаний в зависимости от температуры материала или поверхности . Непосредственно сам сенсор производит сравнение скорости звука, генерируемого источником, которая будет отличаться, в зависимости от степени нагрева (см. рисунок 4). Такой тип является бесконтактным и позволяет производить замеры в труднодоступных местах или на объектах повышенной опасности.

Звуковой датчик температуры

Рис. 4. Звуковой датчик температуры

Пьезоэлектрические

Работа датчика основана на эффекте распространения колебаний кварцевого кристалла при прохождении электрического тока. Но, в зависимости от температуры окружающей среды, будет меняться и частота колебаний кристалла. Принцип фиксации температурных изменений заключается в измерении частоты колебаний и последующем сравнении с установленной градуировкой номиналов для разных температур.

Схемы подключения

Основные отличия в подключении датчика температур обуславливаются сферой его применения и конструктивными особенностями. Так, в рамках статьи, мы рассмотрим несколько наиболее распространенных и интересных вариантов. Таковыми является подключение с помощью двухпроводной и трехпроводной схемы.

Двухпроводная схема подключения

Рис. 5. Двухпроводная схема подключения

На рисунке 5 приведен вариант двухпроводного присоединения измерительного устройства. Этот принцип рекомендуется для всех датчиков температуры с небольшим расстоянием до контролируемого объекта. Так как сопротивление самого чувствительного элемента Rt мало измениться от сопротивления соединительных проводников R1 и R2, соответственно, поправка на измерения будет минимальной.

Трехпроводная схема подключения

Рис. 6. Трехпроводная схема подключения

При больших расстояниях, от 150 м и более, подключение датчика следует выполнять по трехпроводной схеме, в которой существенно снижается погрешность на сопротивление в проводах R1, R2, R3.

Схема подключения датчика температуры двигателя

Рис. 7. Схема подключения датчика температуры двигателя

Практически в каждом современном авто осуществляется постоянный контроль температурных параметров мотора. Поэтому использование датчика является обязательным требованием безопасности. Согласно двухпроводной схемы (рисунок 7) датчик подключается одним выводом на отдельно стоящий концевик капота, который не имеет каких-либо подключений к цепи. А второй вывод, подсоединяется к блоку сигнализации установленным порядком, в соответствии с моделью.

Схема подключения цифрового датчика температуры

Рис. 8. Схема подключения цифрового датчика температуры

На рисунке 8 приведен пример включения цифрового датчика Dallas. Это модель с тремя выводами, первый из которых, согласно распиновки GND подключается к заземляющему выводу микроконтроллера, второй DATA к выводу PIN 2, а третий к клемме питания +5 В. Между третей и второй ножкой включается резистор на 4,7кОм.

Примение

Сфера применения датчиков температуры охватывает как бытовые приборы, так и оборудование общепромышленного назначения, сельскохозяйственную отрасль, военную промышленность, аэрокосмический сектор. Каждый из вас может встретить их у себя дома в нагревательных приборах – бойлерах, духовках, мультиварках или хлебопечках.

В тяжелой промышленности тепловые сенсоры позволяют контролировать степень нагрева печей, воздуха в рабочей области, состояние трущихся поверхностей. В медицине их используют для контроля температуры в труднодоступных местах или для упрощения различных процедур.

Многие автолюбители часто сталкиваются с анализаторами температуры, контролирующими состояние масла или другой охлаждающей жидкости. На сети железных дорог они позволяют отслеживать нагрев букс и колесных пар. В энергетике с их помощью обследуются контактные соединения и качество прилегания поверхностей.

Как подобрать?

При выборе датчика температуры необходимо руководствоваться такими критериями:

  • если датчик будет соприкасаться или располагаться внутри измеряемой среды, то берется контактная модель, если находиться вне объекта, то бесконтактная;
  • условия и состояние среды, в которой он будет функционировать (влажность, агрессивные вещества и т.д.) должны соответствовать возможностям датчика;
  • шаг и градуировка измерений должны обеспечивать удобную эксплуатацию и датчика, и оборудования;
  • если датчик подлежит замене в ходе эксплуатации, то устанавливаются сменные варианты;
  • при выборе датчика температуры для замены неисправного, лучше воспользоваться его VIN кодом;
  • предел рабочих температур должен охватывать все возможные значения нагрева, некоторые из них приведены в таблице ниже.

Таблица: температурные пределы датчиков термоэлектрического типа

Варианты установки термометров сопротивления и термопар на месте эксплуатации

Фото датчика температуры с гильзой и бобышкой для установки на объекте - ТД Энергоприбор

Проектирование и монтаж на трубопроводах компонентов систем учета и регулирования (термосопротивления или термопар) осуществляется на основании межгосударственного стандарта СНГ - ГОСТ 8.586.5 и стандарта СТТ-05-09.

Если измеряемый параметр попадает в сферу государственного регулирования (например, коммерческий учет тепла), то следует строго следовать требованиям нормативных документов.
Для промышленных и технологических измерений допускаются удобные потребителю варианты установки.

Обычно, длину монтажной части датчика температуры выбирают, чтоб не менее 2/3 длины монтажной части были в контролируемой среде.

фото монтажа датчика температуры в косую бобышку - Энергоприбор

Установка температурного датчика производится при использовании защитной арматуры. Ниже предложены варианты монтажа термометров сопротивления и термопар на объекте, используя при установке бобышку, защитную гильзу (термокарман) и медную прокладку.

Установка термометра на трубопроводе или в системе отопления при помощи гильзы под термометр (термокармана) позволяет произвести замену датчиков температуры без разгерметизации технологической системы. Такой способ монтажа термосопротивления и термопар облегчает обслуживание объекта в отличие от стандартной врезки или вварки промышленного датчика температуры.

1. Монтаж датчика температуры с подвижным штуцером с применением бобышек

схема установки датчика с подвижным штуцером с применением бобышек - ТД Энергоприбор

2. Монтаж датчиков температуры с неподвижным штуцером с применением бобышек (соединение по ГОСТ 22526-77)

схема установки датчиков с неподвижным штуцером с применением бобышек (соединение по ГОСТ 22526-77) - ТД Энергоприбор

3. Монтаж датчиков температуры с подвижным штуцером с применением бобышки и защитных гильз

Такая установка позволяет зафиксировать головку преобразователя независимо от штуцера (клеммная головка не крутится вокруг оси при вкручивании). Это также облегчает подключение и позволяет установить клеммную головку в направлении присоединительного провода.

Отопительное оборудование может прийти в негодность из-за неправильной эксплуатации, поэтому на котел устанавливают датчик температуры.


Данное устройство будет контролировать режим работы и не допустит нежелательных последствий.


Содержимое обзора

Строение и работа датчика

Температурный датчик замеряет давление, расширение, сопротивление, которые находятся в зависимости от температуры в определенном диапазоне. Если термостат автоматический, то все формулы у него заложены в работающую программу.


Устройство простое, состоит из маленького корпуса с крепежом, внутри встроен датчик. Он бывает герметичным или открытым, с проводами или без них.


В основном в устройстве находится чувствительная к температуре жидкость или металл. Когда происходит нагревание, жидкость начинает расширяться, металлические детали создают сопротивление. Вся информация попадает на автоматику, где происходит регулировка горения котла. Термостат, включая и отключая котел, создает режим его работы.


Группировка температурных датчиков

Выбирая устройство надо определиться, где оно будет стоять и следить за температурой. Это может быть внутри котла, в отопительной системе или в комнате.


От выбора будет зависеть правильная работа отопительной системы.


  • По методу определения температуры;
  • По тому, как происходит взаимодействие с термостатом;
  • По вариантам размещения.




Виды устройств, определяющие температуру

  • Дилатометрические в виде спирали или пластины из биметалла, работают они по принципу расширения металлических элементов;
  • Резистивные, зависят от перепадов электрического сопротивления, реагируя на все изменения температуры в конкретном промежутке;
  • Термоэлектрические изготавливаются из алюмель-хромеля, при определенных температурных режимах срабатывает термопара;
  • Манометрические реагируют на смену давления жидкости или газа в замкнутом пространстве.




Виды датчиков по контактированию с термостатом

  • Проводные, когда подключение датчика температуры к котлу происходит с помощью проводов;
  • Беспроводные работают с передачей информации по радиочастотам.







Варианты размещения

  • Накладные прикрепляются плотно к поверхности, которая нагревается;
  • Погружные устанавливаются непосредственно с теплоносителем;
  • Комнатные, измеряющие температуру окружающей среды;
  • Внешние, используются для установки не в помещении.


Подключение температурного датчика

Какого типа не были бы измерители температуры, они подключаются к термостату или другому контролеру управления. Перед работой следует ознакомиться с руководством пользователя, чтобы ознакомиться с параметрами и требованиями, которые нужны для установки прибора.


Специалисты советуют выбирать датчики, рекомендованные производителем.


Подсоединение наружного устройства

  • Солнечные лучи не должны падать на устройство;
  • Обязательна неметаллическая поверхность стена для крепления;
  • Датчик вешается на высоте 2/3 уровня здания;
  • Следует для точной работы без перебоев исключить действие на прибор агрессивных сред и негативных факторов;
  • Нельзя прокладывать кабель в сырых местах.


При проведении кабеля по улице, необходимо провод поместить в гофре. При соединении частей следует соблюдать осторожность, работать надо при выключенном электропитании оборудования.

Подсоединение датчика в помещении

Для замера комнатной температуры измеритель монтируют с внутренней стороны здания.


  • Был свободный доступ к датчику;
  • Отсутствовали приборы, вырабатывающие тепло или холод;
  • От пола находился на высоте в полтора метра;
  • Рядом не наблюдалось мощных электрических приборов, излучающих электромагнитные волны.




Монтировать датчик можно на стену или в углубление, но снаружи он должен быть открыт.


Зачем необходим датчик для котла

  • Электронагреватели сконструированы так, чтобы инфракрасное излучение выполнялось с высоким коэффициентом полезного действия;
  • В отопительных котлах на газе встраивают систему регулярного контролирования пламени, оптимизируя весь процесс;
  • В котлах с твердым топливом встроены различные камеры, где происходит вывод продуктов переработки.




Если не будет правильного расхода тепла, оптимальное использование топлива и электричества пользы не принесет. Для этого потребуется некоторые условия создания отдельных компонентов. Здесь станет необходим регулятор температуры.


  • Автономный режим поддержания температуры;
  • Экономия расходов на оплату отопления до 30 процентов;
  • Есть возможность дистанционной регулировки режимов;
  • Продлевается срок эксплуатации котла.




  1. Прежде чем купить котел, следует замерить помещение, рассчитать нужную температуру воздуха, чтобы в последствии не было простоев из-за переделывания отопительной системы.
  2. Необходимо утеплить дом или квартиру перед установкой оборудования, чтобы избежать тепловых потерь.
  3. Для начала можно купить недорогой датчик, проверить его в работе, может быть он будет отлично работать.







Измерители температуры просто выбрать и установить. Главное, надо следовать предложенной инструкции и выполнять поэтапно все шаги в работе.

Читайте также: