Temperatūros jutikliai šildymui: paskirtis, tipai, montavimo instrukcijos

Eksploatuojant šildymo įrenginius, būtina kontroliuoti aušinimo skysčio šildymo laipsnį, taip pat orą patalpoje.Temperatūros davikliai šildymui padeda užfiksuoti ir perduoti informaciją, iš kurios informaciją galima nuskaityti vizualiai arba iš karto nusiųsti į valdiklį.

Siūlome suprasti, kaip veikia temperatūros jutikliai, kokių tipų stebėjimo įrenginiai egzistuoja ir į kokius parametrus reikėtų atsižvelgti renkantis įrenginį. Be to, paruošėme nuoseklias instrukcijas, kurios padės patiems sumontuoti temperatūros jutiklį ant šildymo radiatoriaus.

Šilumos jutiklio veikimo principas

Galite valdyti šildymo sistemą įvairiais būdais, įskaitant:

• automatiniai įrenginiai, skirti laiku tiekti energiją;
• apsaugos stebėjimo blokai;
• maišymo vienetai.

Kad visos šios grupės veiktų teisingai, reikalingi temperatūros jutikliai, kurie signalizuotų apie prietaisų veikimą. Stebėdami šių prietaisų rodmenis, galime laiku nustatyti sistemos gedimus ir imtis taisomųjų priemonių.

Yra daug tipų prietaisų, naudojamų karščiavimui malšinti. Jie gali būti panardinami į aušinimo skysčius, naudojami patalpose arba yra lauke

Temperatūros jutiklis gali būti naudojamas kaip atskiras įrenginys, pavyzdžiui, kambario temperatūrai stebėti, arba būti sudėtine kompleksinio įrenginio, pavyzdžiui, šildymo katilo, dalimi.

Tokių prietaisų, naudojamų automatizuotame valdyme, pagrindas yra temperatūros indikatorių pavertimo elektriniu signalu principas. Dėl šios priežasties matavimo rezultatai gali būti greitai perduodami per tinklą skaitmeninio kodo pavidalu, o tai garantuoja didelį matavimo greitį, jautrumą ir tikslumą.

Tuo pačiu metu įvairūs šildymo pakopos matavimo prietaisai gali turėti konstrukcinių ypatybių, turinčių įtakos daugeliui parametrų: veikimui tam tikroje aplinkoje, perdavimo būdui, vizualizavimo būdui ir kt.

Temperatūros matavimo prietaisų tipai

Šiluminiai prietaisai gali būti klasifikuojami pagal daugybę svarbių kriterijų, įskaitant informacijos perdavimo būdą, įrengimo vietą ir sąlygas, taip pat rodmenų matavimo algoritmą.

Pagal informacijos perdavimo būdą

Pagal naudojamą informacijos perdavimo būdą jutikliai skirstomi į dvi dideles kategorijas:

• laidiniai įrenginiai;
• belaidžiai jutikliai.

Iš pradžių visuose tokiuose įrenginiuose buvo įrengti laidai, per kuriuos šilumos jutikliai bendraudavo su valdymo bloku, perduodami jam informaciją. Nors dabar tokie įrenginiai pakeitė savo belaidžius analogus, jie vis dar dažnai naudojami paprastose grandinėse.

Be to, laidiniai jutikliai yra tikslesni ir patikimesni.

Norint užtikrinti nuoseklų kompozitiniame įrenginyje naudojamo laidinio jutiklio veikimą, patartina jį derinti su to paties gamintojo įranga.

Šiuo metu plačiai paplito belaidžiai įrenginiai, kurie dažniausiai perduoda informaciją radijo bangų siųstuvu ir imtuvu. Tokius įrenginius galima montuoti beveik bet kur, įskaitant atskirą patalpą ar atvirą orą.

Svarbios tokių temperatūros jutiklių charakteristikos yra šios:

• akumuliatoriaus buvimas;
• matavimų paklaida;
• signalo perdavimo diapazonas.

Belaidžiai / laidiniai įrenginiai gali visiškai pakeisti vienas kitą, tačiau yra tam tikrų jų veikimo ypatumų.

Pagal vietą ir išdėstymo būdą

Atsižvelgiant į montavimo vietą, tokie įrenginiai skirstomi į šiuos tipus:

• pridėtinės išlaidos, pritvirtintos prie šildymo kontūro;
• panardinamas, liečiasi su aušinimo skysčiu;
• patalpose, esančiose gyvenamosiose ar biuro patalpose;
• išoriniai, kurie yra išorėje.

Kai kuriuose įrenginiuose temperatūrai valdyti vienu metu gali būti naudojami kelių tipų jutikliai.

Pagal rodmenų paėmimo mechanizmą

Pagal informacijos rodymo būdą įrenginiai gali būti:

• bimetalinis;
• alkoholio.

Pirmasis variantas apima dviejų plokščių, pagamintų iš skirtingų metalų, naudojimą, taip pat ciferblato indikatorių. Kylant temperatūrai vienas iš elementų deformuojasi, sukuriamas spaudimas rodyklei. Tokių prietaisų rodmenys pasižymi geru tikslumu, tačiau didelis jų trūkumas – inercija.

Bimetaliniai ir alkoholio termostatai dažnai montuojami ant šildymo įrangos, pavyzdžiui, katilų. Jie leidžia stebėti karštį, kurio viršijimas gali sukelti mirtinų pasekmių.

Jutikliai, kurių veikimas pagrįstas alkoholio vartojimu, beveik visiškai neturi šio trūkumo. Šiuo atveju į hermetišką kolbą pilamas alkoholio turintis tirpalas, kuris kaitinant plečiasi. Dizainas gana elementarus, patikimas, bet nelabai patogus stebėjimams.

Įvairių tipų temperatūros jutikliai

Temperatūros rodmenims matuoti naudojami prietaisai su skirtingais veikimo principais. Populiariausi įrenginiai apima toliau išvardytus įrenginius.

Termoporos: tikslus rodmuo – sunku interpretuoti

Toks prietaisas susideda iš dviejų tarpusavyje sulituotų laidų, pagamintų iš skirtingų metalų. Temperatūros skirtumas, atsirandantis tarp karšto ir šalto galų, yra 40-60 μV elektros srovės šaltinis (rodiklis priklauso nuo termoporos medžiagos).

Termoporų gamybai dažniausiai naudojami šie metalų ir lydinių deriniai: chromo-aliuminio, geležies-kostantano, geležies-nikelio, nikelio-chromo ir kt.

Termoelementas laikomas labai tiksliu temperatūros jutikliu, tačiau iš jo gana sunku paimti tikslius rodmenis. Norėdami tai padaryti, naudodami prietaiso temperatūros skirtumą, turite sužinoti elektrovaros jėgą (EMF).

Kad rezultatas būtų teisingas, svarbu kompensuoti šaltos sandūros temperatūrą, naudojant, pavyzdžiui, aparatinį metodą, kai antroji termopora įdedama į anksčiau žinomos temperatūros aplinką.

Programinės įrangos kompensavimo metodas apima kito temperatūros jutiklio įdėjimą į izokamerą kartu su šaltomis jungtimis, kurios leidžia reguliuoti temperatūrą tam tikru tikslumu.

Duomenų gavimo iš termoporos procesas sukelia tam tikrų sunkumų dėl jos netiesiškumo. Siekiant užtikrinti rodmenų teisingumą, GOST R 8.585-2001 pateikia polinominius koeficientus, kurie leidžia konvertuoti EML į temperatūrą, taip pat atlikti atvirkštines operacijas.

Kita problema yra ta, kad rodmenys imami mikrovoltais, kurių negalima konvertuoti naudojant plačiai prieinamus skaitmeninius prietaisus.Norint naudoti termoporą konstrukcijose, būtina pateikti tikslius kelių skaitmenų keitiklius su minimaliu triukšmo lygiu.

Termistoriai: lengvas ir paprastas

Daug lengviau išmatuoti temperatūrą naudojant termistorius, kurie yra pagrįsti medžiagų atsparumo priklausomybės nuo aplinkos temperatūros principu. Tokie prietaisai, pavyzdžiui, pagaminti iš platinos, turi tokius svarbius pranašumus kaip didelis tikslumas ir tiesiškumas.

Pagrindine tokių temperatūros jutiklių problema galima laikyti itin žemą temperatūros atsparumo koeficientą, tačiau jį vis tiek lengviau tiksliai išmatuoti nei aptikti termoporų žemos įtampos vertes.

Svarbi rezistoriaus savybė yra jo bazės varža esant tam tikrai temperatūrai. Pagal GOST 21342.7-76 šis indikatorius matuojamas 0°C temperatūroje. Tokiu atveju rekomenduojama naudoti keletą pasipriešinimo verčių (omų), taip pat T_ks – temperatūros koeficientas.

T indikatorius_ks apskaičiuojamas pagal formulę:

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

Kur:

• R_e – atsparumas esamai temperatūrai;
• R_0c – atsparumas 0°C;
• T_e – esama temperatūra;
• T_0c – 0°C.

GOST taip pat pateikia temperatūros koeficientus, numatytus įvairiems matavimo prietaisams, pagamintiems iš vario, nikelio, platinos, taip pat nurodo polinominius koeficientus, naudojamus skaičiuojant temperatūrą pagal srovės varžos reikšmes.

Dėl savo tikslumo, jautrumo ir naudojimo paprastumo termistorių jutikliai plačiai naudojami elektronikos ir mechaninės inžinerijos pramonėje.

Atsparumą galite išmatuoti prijungę įrenginį prie srovės šaltinio grandinės ir išmatuodami skirtingą įtampą. Rodiklius galite stebėti naudodami integrinius grandynus, kurių analoginis išėjimas yra lygus maitinimo įtampai.

Šiluminius jutiklius su tokiais įrenginiais galima saugiai prijungti prie analoginio-skaitmeninio keitiklio, suskaitmeninant jį aštuonių ar dešimties bitų ADC.

Skaitmeninis jutiklis, skirtas vienu metu atlikti matavimus

Taip pat plačiai naudojami skaitmeniniai temperatūros jutikliai, pavyzdžiui, modelis DS18B20, kuris veikia naudojant mikroschemą su trimis išėjimais. Šio prietaiso dėka galima vienu metu matuoti temperatūros rodmenis iš kelių lygiagrečiai veikiančių jutiklių, kurių paklaida tik 0,5°C.

Populiarus modelis – kombinuotas temperatūros/drėgmės jutiklis SHT1, leidžiantis šilumą matuoti +2°, o drėgmę +5 tikslumu. Tačiau pats gamintojas teigia, kad yra tikslesnių ir ekonomiškesnių įrenginių

Tarp kitų šio įrenginio privalumų galima pastebėti ir platų darbo temperatūrų diapazoną (-55+125°C). Pagrindinis trūkumas yra lėtas veikimas: norint atlikti tiksliausius skaičiavimus, prietaisas reikalauja mažiausiai 750 ms.

Nekontaktiniai irometrai (termovizoriai)

Šių bekontakčių jutiklių veikimas pagrįstas iš kūnų sklindančios šiluminės spinduliuotės aptikimu. Šiam reiškiniui apibūdinti naudojamas energijos kiekis, išsiskiriantis per laiko vienetą nuo vienetinio paviršiaus, kuris patenka į vienetinį bangos ilgio diapazoną.

Panašus kriterijus, atspindintis monochromatinės spinduliuotės intensyvumą, vadinamas spektriniu šviesumu.

Yra šių tipų pirometrai:

• spinduliuotė;
• ryškumas (optinis);
• spalva.

Radiacija pirometrai leidžia atlikti matavimus 20-25000°C diapazone, tačiau norint nustatyti temperatūrą svarbu atsižvelgti į spinduliuotės neužbaigtumo koeficientą, kurio efektyvioji reikšmė priklauso nuo organizmo fizinės būsenos, jo cheminės sudėtis ir kiti veiksniai.

Pagrindinis radiacijos jutiklio veikimo elementas yra teleskopas, kurio viduje yra baterija, susidedanti iš nuoseklios termoporų grandinės. Darbiniai šių prietaisų galai yra ant platina dengto žiedlapio (+).

Ryškumo (optiniai) pirometrai skirtas 500-4000°C temperatūrai matuoti. Jie užtikrina aukštą matavimo tikslumą, tačiau gali iškraipyti rodmenis dėl galimos kūnų spinduliuotės sugerties tarpinėje terpėje, per kurią atliekami stebėjimai.

Spalvoti pirometrai, kurių veikimas pagrįstas spinduliuotės intensyvumo nustatymu dviem bangos ilgiais – pageidautina raudonoje arba mėlynoje spektro dalyje, yra naudojami matavimams nuo 800 iki 0 °C.

Pagrindinis jų privalumas yra tas, kad spinduliuotės neužbaigtumas neturi įtakos matavimo paklaidoms. Be to, rodikliai nepriklauso nuo atstumo iki objekto.

Kvarciniai temperatūros keitikliai (pjezoelektriniai)

Temperatūros rodmenims matuoti -80 +250°C ribose galite naudoti kvarcinius keitiklius (pjezoelektrinius elementus), kurių veikimo principas pagrįstas kvarco dažnio priklausomybe nuo šildymo. Šiuo atveju keitiklio funkcijai įtakos turi pjūvio vieta išilgai kristalų ašių.

Pjezoelektriniai (kvarciniai) prietaisai dažniausiai naudojami tiriamajame darbe, nes tokie prietaisai pasižymi išplėstu matavimo diapazonu, patikimumu ir dideliu tikslumu.

Pjezoelektriniai jutikliai pasižymi dideliu jautrumu, didele raiška ir gali patikimai veikti ilgą laiką. Tokie prietaisai plačiai naudojami skaitmeninių termometrų gamyboje ir yra laikomi vienu perspektyviausių ateities technologijų prietaisų.

Triukšmo (akustinės) temperatūros jutikliai

Tokių prietaisų veikimas užtikrinamas pašalinus akustinio potencialo skirtumą, priklausantį nuo rezistoriaus temperatūros.

Akustiniai metodai leidžia matuoti temperatūrą uždarose erdvėse ir aplinkoje, kur tiesioginis matavimas neįmanomas. Panašūs prietaisai buvo pritaikyti medicinoje, povandeniniuose tyrimuose, taip pat pramonėje.

Matavimo su tokiais jutikliais metodas yra gana paprastas: reikia palyginti dviejų panašių elementų keliamą triukšmą, iš kurių vienas yra anksčiau žinomos temperatūros, o antrasis - nustatytoje temperatūroje.

Akustiniai temperatūros jutikliai tinka matuoti diapazoną -270 - +1100°C. Tuo pačiu proceso sunkumas slypi per žemame triukšmo lygyje: stiprintuvo skleidžiami garsai kartais jį užgožia.

NQR temperatūros jutikliai

Branduolinio kvadrupolio rezonanso termometrų veikimo esmė yra lauko gradiento veikimas, kurį sudaro kristalinės gardelės ir branduolio momentas – indikatorius, atsirandantis dėl krūvio nukrypimo nuo sferos simetrijos.

Dėl šio reiškinio vyksta branduolių procesija: jos dažnis priklauso nuo gardelės lauko gradiento.Šio rodiklio reikšmei įtakos turi ir temperatūra: jos kilimas sukelia NQR dažnio kritimą.

Pagrindinis tokių jutiklių elementas yra ampulė su medžiaga, kuri dedama į induktyvinę apviją, prijungtą prie generatoriaus grandinės.

Prietaisų privalumas – neribota matavimų trukmė, patikimumas ir stabilus veikimas. Trūkumas yra matavimų netiesiškumas, dėl kurio reikia naudoti konvertavimo funkciją.

Puslaidininkiniai įtaisai

Įrenginių, veikiančių atsižvelgiant į p-n sandūros charakteristikų pokyčius, atsiradusius dėl temperatūros poveikio, kategorija. Tranzistoriaus įtampa visada yra proporcinga temperatūros poveikiui, todėl šį koeficientą lengva apskaičiuoti.

Tokių prietaisų pranašumai yra didelis duomenų tikslumas, maža kaina ir linijinės charakteristikos visame matavimo diapazone. Tokius įrenginius patogu montuoti tiesiai ant puslaidininkinio pagrindo, todėl jie puikiai tinka mikroelektronikai.

Tūriniai keitikliai temperatūros rodmenims

Tokie prietaisai yra pagrįsti gerai žinomu medžiagų plėtimosi ir susitraukimo principu, stebimu kaitinant ar vėsinant. Tokie jutikliai yra gana praktiški. Jais galima nustatyti temperatūrą diapazone -60 - +400°C.

Kad būtų galima vizualiai valdyti temperatūrą, daugumoje patalpose esančių temperatūros jutiklių yra ekranai, rodantys esamas vertes

Svarbu atsiminti, kad skysčių matavimus tokiais prietaisais riboja jų virimo ir užšalimo temperatūra, o dujų – perėjimą į skystą būseną.Aplinkos poveikio sukeliama matavimo paklaida šiems prietaisams yra gana maža: ji svyruoja tarp 1-5%.

Temperatūros jutiklių pasirinkimas

Renkantis tokius įrenginius, atsižvelkite į tokius veiksnius kaip:

• temperatūros diapazonas, kuriame atliekami matavimai;
• jutiklio panardinimo į objektą ar aplinką poreikis ir galimybė;
• matavimo sąlygos: norint imti rodmenis agresyvioje aplinkoje, geriau teikti pirmenybę bekontakčiai versijai arba modeliui, įdėtam į korozijai atsparų korpusą;
• prietaiso tarnavimo laikas prieš kalibravimą ar pakeitimą - kai kurių tipų įrenginiai (pavyzdžiui, termistoriai) greitai sugenda;
• techniniai duomenys: skiriamoji geba, įtampa, signalo greitis, klaida;
• išvesties signalo vertė.

Kai kuriais atvejais svarbi ir įrenginio korpuso medžiaga, o naudojant patalpose svarbūs ir matmenys bei dizainas.

Diegimo „pasidaryk pats“ rekomendacijos

Tokie įrenginiai plačiai naudojami įvairiems tikslams: juose sumontuoti radiatoriai, šildymo katilai ir kita buitinė technika.

Prieš pradėdami montuoti, turėtumėte atidžiai perskaityti instrukciją: joje nurodomos ne tik montavimo ypatybės (pavyzdžiui, prijungimo prie vamzdžio matmenys), bet ir eksploatavimo taisyklės, taip pat temperatūros ribos, kurioms matavimo prietaisas tinka.

Taip pat būtina atsižvelgti į rankovės dydį, kuris gali svyruoti tarp 120-160 mm.

Panagrinėkime du dažniausiai pasitaikančius temperatūros jutiklio įrengimo atvejus.

Prietaiso prijungimas prie radiatoriaus

Nebūtina visų šildymo prietaisų aprūpinti termostatu. Pagal nuostatus, jutikliai yra sumontuoti ant akumuliatoriaus, jei jo bendra galia viršija 50% panašių sistemų pagamintos šilumos.Jei patalpoje yra du šildytuvai, tai termostatas montuojamas tik viename, kurio galia didesnė.

Temperatūros jutiklis yra privalomas temperatūros reguliatorių komponentas, leidžiantis sumažinti arba padidinti radiatorių, šildomų grindų ir kitų šildymo prietaisų šildymą

Prietaiso vožtuvas montuojamas ant tiekimo vamzdyno toje vietoje, kur radiatorius prijungtas prie šildymo tinklo. Jei jo neįmanoma įterpti į esamą grandinę, tiekimo linija turi būti išmontuota, o tai gali sukelti tam tikrų sunkumų.

Norėdami atlikti šią manipuliaciją, turite naudoti vamzdžių pjovimo įrankį, o šiluminės galvutės montavimas gali būti lengvai atliekamas be specialios įrangos. Kai tik jutiklis yra sumontuotas, užtenka sulyginti ant korpuso ir įrenginio padarytas žymes, o po to galvutė pritvirtinama sklandžiu rankos paspaudimu.

Oro temperatūros jutiklio montavimas

Toks įrenginys montuojamas šalčiausioje svetainėje be skersvėjų (prieangyje, virtuvėje ar katilinėje jo įrengimas nepageidautinas, nes gali sutrikdyti sistemos veikimą).

Renkantis vietą, reikia pasirūpinti, kad įrenginio nepatektų saulės spinduliai, šalia neturėtų būti šildymo prietaisų (šildytuvų, radiatorių, vamzdžių).

Įprastai šildymo sistemai pakanka vieno termostato, o su kolektoriaus grandine patartina naudoti kelis jutiklius, kurių skaičius sutampa su patalpų skaičiumi. Tai leis individualiai reguliuoti temperatūrą atskirose erdvėse.

Prietaisas prijungiamas pagal instrukcijas, pateiktas techninių duomenų lape, naudojant komplekte esančius gnybtus arba laidą.

Jei reikia stebėti temperatūrą temperatūros jutiklis „šiltose grindyse“ gali būti giliai į betoninį lygintuvą. Šiuo atveju apsaugai galite naudoti gofruotą vamzdį su vienu uždaru galu ir nuožulniu lenkimu.

Pastaroji funkcija leidžia prireikus pašalinti sugedusį įrenginį ir pakeisti jį nauju.

Įrenginio montavimas atliekamas taip:

1. Priedo tvirtinimui sienoje padaryta įduba.
2. Priekinė dalis nuimama nuo temperatūros jutiklio, po to prietaisas montuojamas paruoštoje vietoje.
3. Tada šildymo kabelis prijungiamas prie kontaktų, o gnybtai prijungiami prie jutiklių.

Paskutinis etapas yra maitinimo laido prijungimas ir priekinio skydelio montavimas jo vietoje.

Šildymo katilo termostato prijungimo schema išsamiai aprašyta Šis straipsnis.

Jei įrenginys, kurio funkcionalumui užtikrinti reikalingas vidinis jutiklių prijungimas, yra sudėtingos konstrukcijos, geriau kreiptis į specialistus.

Išvados ir naudingas vaizdo įrašas šia tema

Žemiau esančiame vaizdo įraše išsamiai aprašoma, kaip sumontuoti šiluminius įrenginius ant šildymo katilo:

Ar skiriasi jutiklių montavimas tiekimo ir grąžinimo vamzdžiuose?

Temperatūros jutikliai plačiai naudojami tiek įvairiose pramonės šakose, tiek buityje. Didelis panašių įrenginių, kurių veikimo principas grindžiamas skirtingais principais, asortimentas leidžia pasirinkti geriausią variantą konkrečiai problemai išspręsti.

Namuose ir butuose tokie įrenginiai dažniausiai naudojami patogiai temperatūrai patalpose palaikyti, taip pat šildymo sistemoms reguliuoti – radiatoriams, šildomoms grindims.

Ar turite ką pridėti, ar turite klausimų dėl temperatūros jutiklio pasirinkimo ir montavimo? Galite komentuoti leidinį, dalyvauti diskusijose ir pasidalinti savo patirtimi naudojant tokius įrenginius. Kontaktinė forma yra apatiniame bloke.