Senzori temperature za grijanje: namjena, vrste, upute za montažu

Prilikom rada uređaja za grijanje potrebno je kontrolirati stupanj zagrijavanja rashladne tekućine, kao i zrak u prostoriji.Senzori temperature za grijanje pomažu u hvatanju i prijenosu informacija, informacije iz kojih se mogu očitati vizualno ili odmah poslati regulatoru.

Predlažemo da shvatite kako senzori temperature rade, koje vrste nadzornih uređaja postoje i koje parametre treba uzeti u obzir pri odabiru uređaja. Osim toga, pripremili smo upute korak po korak koje će vam pomoći da sami instalirate temperaturni senzor na radijator grijanja.

Princip rada toplinskog senzora

Sustavom grijanja možete upravljati na različite načine, uključujući:

• automatski uređaji za pravovremenu opskrbu energijom;
• sigurnosni nadzorni blokovi;
• jedinice za miješanje.

Za ispravan rad svih ovih skupina potrebni su temperaturni senzori koji daju signale o radu uređaja. Promatranje očitanja ovih uređaja omogućuje nam pravovremeno prepoznavanje kvarova u sustavu i poduzimanje korektivnih mjera.

Postoje mnoge vrste uređaja koji se koriste za skidanje vrućice. Mogu se uroniti u rashladne tekućine, koristiti u zatvorenom prostoru ili na otvorenom

Senzor temperature može se koristiti kao zaseban uređaj, na primjer, za praćenje temperature u prostoriji, ili biti sastavni dio složenog uređaja, na primjer, kotla za grijanje.

Osnova takvih uređaja koji se koriste u automatiziranoj kontroli je princip pretvaranja indikatora temperature u električni signal. Zahvaljujući tome, rezultati mjerenja mogu se brzo prenijeti mrežom u obliku digitalnog koda, što jamči veliku brzinu, osjetljivost i točnost mjerenja.

Istodobno, različiti uređaji za mjerenje stupnja zagrijavanja mogu imati značajke dizajna koje utječu na niz parametara: rad u određenom okruženju, način prijenosa, način vizualizacije i druge.

Vrste uređaja za mjerenje temperature

Toplinski uređaji mogu se klasificirati prema nizu važnih kriterija, uključujući način prijenosa informacija, mjesto i uvjete postavljanja, kao i algoritam za uzimanje očitanja.

Po načinu prijenosa informacija

Prema načinu prijenosa informacija koji se koristi, senzori se dijele u dvije velike kategorije:

• žični uređaji;
• bežični senzori.

U početku su svi takvi uređaji bili opremljeni žicama preko kojih su toplinski senzori komunicirali s upravljačkom jedinicom, prenoseći joj informacije. Iako su takvi uređaji sada zamijenili svoje bežične analoge, još uvijek se često koriste u jednostavnim sklopovima.

Osim toga, žičani senzori su precizniji i pouzdaniji u radu.

Kako bi se osigurao dosljedan rad žičanog senzora koji se koristi u kompozitnom uređaju, preporučljivo je kombinirati ga s opremom istog proizvođača

Trenutno su široko rasprostranjeni bežični uređaji koji najčešće prenose informacije pomoću odašiljača i prijamnika radio valova. Takvi uređaji mogu se instalirati gotovo bilo gdje, uključujući zasebnu sobu ili na otvorenom.

Važne karakteristike takvih senzora temperature su:

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

Bežični/žičani uređaji mogu u potpunosti zamijeniti jedni druge, ali postoje neke osobitosti u njihovom funkcioniranju.

Prema položaju i načinu postavljanja

Ovisno o mjestu ugradnje, takvi se uređaji dijele na sljedeće vrste:

• režijski troškovi priključeni na krug grijanja;
• potopljeni, u kontaktu s rashladnom tekućinom;
• zatvoreni, smješteni unutar stambenog ili poslovnog prostora;
• vanjski, koji se nalaze izvana.

Neke jedinice mogu koristiti nekoliko tipova senzora istovremeno za kontrolu temperature.

Prema mehanizmu za uzimanje očitanja

Prema načinu prikazivanja informacija uređaji mogu biti:

• bimetalni;
• alkohol.

Prva opcija uključuje korištenje dviju ploča izrađenih od različitih metala, kao i indikatora biranja. Kako temperatura raste, jedan od elemenata se deformira, stvarajući pritisak na strelicu. Očitanja takvih uređaja karakterizira dobra točnost, ali im je veliki nedostatak njihova inertnost.

Bimetalni i alkoholni termostati često se postavljaju na opremu za grijanje, kao što su kotlovi. Omogućuju vam praćenje topline, čije prekoračenje može dovesti do kobnih posljedica.

Senzori čiji se rad temelji na upotrebi alkohola gotovo su potpuno oslobođeni ovog nedostatka. U tom slučaju, otopina koja sadrži alkohol se ulije u hermetički zatvorenu tikvicu, koja se širi kada se zagrije. Dizajn je prilično elementaran, pouzdan, ali nije baš prikladan za promatranje.

Razne vrste temperaturnih senzora

Za očitavanje temperature koriste se uređaji s različitim principima rada. Najpopularniji uređaji uključuju dolje navedene uređaje.

Termoparovi: točno očitanje - teško za tumačenje

Takav uređaj sastoji se od dvije žice zalemljene jedna na drugu, izrađene od različitih metala. Temperaturna razlika koja se javlja između vrućih i hladnih krajeva služi kao izvor električne struje od 40-60 μV (indikator ovisi o materijalu termoelementa).

Za izradu termoparova najčešće se koriste sljedeće kombinacije metala i legura: krom-aluminij, željezo-kostantan, željezo-nikal, nikal-krom i dr.

Termopar se smatra vrlo preciznim senzorom temperature, ali je prilično teško s njega uzeti točna očitanja. Da biste to učinili, morate saznati elektromotornu silu (EMF) koristeći temperaturnu razliku uređaja.

Da bi rezultat bio točan, važno je kompenzirati temperaturu hladnog spoja, koristeći, na primjer, hardversku metodu u kojoj se drugi termoelement postavlja u okolinu prethodno poznate temperature.

Metoda softverske kompenzacije uključuje postavljanje drugog temperaturnog senzora u izokomoru zajedno s hladnim spojevima, što vam omogućuje kontrolu temperature sa zadanom točnošću.

Proces dobivanja podataka iz termoelementa uzrokuje određene poteškoće zbog njegove nelinearnosti. Kako bi se osigurala točnost očitanja, GOST R 8.585-2001 uvodi polinomske koeficijente koji vam omogućuju pretvaranje EMF-a u temperaturu, kao i izvođenje obrnutih operacija.

Drugi problem je što se očitanja uzimaju u mikrovoltima, što se ne može pretvoriti korištenjem široko dostupnih digitalnih instrumenata.Za korištenje termoelementa u dizajnu, potrebno je osigurati točne, višeznamenkaste pretvarače s minimalnom razinom buke.

Termistori: lako i jednostavno

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

Glavni problem takvih senzora temperature može se smatrati ekstremno niskim temperaturnim koeficijentom otpora, ali ga je još uvijek lakše precizno izmjeriti nego otkriti niske vrijednosti napona termoparova

Važna karakteristika otpornika je otpor baze na određenoj temperaturi. Prema GOST 21342.7-76, ovaj pokazatelj se mjeri na 0 ° C. U ovom slučaju, preporuča se koristiti niz vrijednosti otpora (Ohma), kao i T_ks – temperaturni koeficijent.

T indikator_ks izračunava se formulom:

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

Gdje:

• R_e – otpor pri trenutnoj temperaturi;
• R_0c – otpornost na 0°C;
• T_e – trenutna temperatura;
• T_0c – 0°C.

GOST također daje temperaturne koeficijente predviđene za različite mjerne uređaje od bakra, nikla, platine, a također ukazuje na polinomske koeficijente koji se koriste za izračunavanje temperature na temelju trenutnih vrijednosti otpora.

Senzori termistora naširoko se koriste u industriji elektronike i strojarstva zbog svoje točnosti, osjetljivosti i jednostavnosti rada.

Otpor možete izmjeriti spajanjem uređaja na krug izvora struje i mjerenjem diferencijalnog napona. Indikatore možete pratiti pomoću integriranih krugova, čiji je analogni izlaz jednak naponu napajanja.

Toplinski senzori s takvim uređajima mogu se sigurno spojiti na analogno-digitalni pretvarač, digitalizirajući ga s osam ili deset bita ADC.

Digitalni senzor za simultana mjerenja

Digitalni senzori temperature također se široko koriste, na primjer, model DS18B20, koji radi pomoću mikro kruga s tri izlaza. Zahvaljujući ovom uređaju, moguće je istovremeno očitavati temperaturu s nekoliko paralelnih senzora, s pogreškom od samo 0,5°C.

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

Među ostalim prednostima ovog uređaja može se istaknuti i širok raspon radnih temperatura (-55+125°C). Glavni nedostatak je spor rad: za najtočnije izračune uređaj zahtijeva najmanje 750 ms.

Beskontaktni irometri (termalne kamere)

Djelovanje ovih beskontaktnih senzora temelji se na detektiranju toplinskog zračenja koje izlazi iz tijela. Za karakterizaciju ovog fenomena koristi se količina energije koja se oslobađa po jedinici vremena s jedinice površine, a koja pada na jedinični raspon valnih duljina.

Sličan kriterij koji odražava intenzitet monokromatskog zračenja naziva se spektralni luminozitet.

Postoje sljedeće vrste pirometara:

• radijacija;
• svjetlina (optička);
• boja.

Radijacija pirometri omogućuju izvođenje mjerenja u rasponu od 20-25000 °C, međutim, za određivanje temperature važno je uzeti u obzir koeficijent nepotpunosti zračenja, čija efektivna vrijednost ovisi o fizičkom stanju tijela, njegovoj kemijskoj sastav i drugi faktori.

Glavni radni element senzora zračenja je teleskop unutar kojeg se nalazi baterija koja se sastoji od serijskog kruga termoparova. Radni krajevi ovih uređaja nalaze se na latici obloženoj platinom (+)

Svjetlina (optički) pirometri dizajniran za mjerenje temperatura 500-4000°C. Omogućuju visoku točnost mjerenja, ali mogu iskriviti očitanja zbog moguće apsorpcije zračenja iz tijela posrednim medijem kroz koji se vrše promatranja.

Pirometri u boji, čije se djelovanje temelji na određivanju intenziteta zračenja na dvije valne duljine – po mogućnosti u crvenom ili plavom dijelu spektra, koriste se za mjerenja u području od 800 do 0°C.

Njihova glavna prednost je što nepotpunost zračenja ne utječe na pogreške mjerenja. Osim toga, pokazatelji ne ovise o udaljenosti do objekta.

Kvarcni pretvarači temperature (piezoelektrični)

Za mjerenje temperature u rasponu od -80 +250 °C, možete koristiti kvarcne pretvarače (piezoelektrične elemente), čiji se princip rada temelji na ovisnosti frekvencije kvarca o zagrijavanju. U ovom slučaju, na funkciju pretvarača utječe mjesto reza duž kristalnih osi.

U istraživačkom radu najčešće se koriste piezoelektrični (kvarcni) uređaji, budući da takve uređaje karakterizira prošireno područje mjerenja, pouzdanost i visoka točnost

Piezoelektrični senzori odlikuju se finom osjetljivošću, visokom rezolucijom i mogu pouzdano raditi tijekom dugog vremenskog razdoblja. Takvi uređaji naširoko se koriste u proizvodnji digitalnih termometara i smatraju se jednim od uređaja koji najviše obećavaju za buduće tehnologije.

Šumni (akustični) senzori temperature

Rad takvih uređaja osigurava se uklanjanjem akustične razlike potencijala ovisno o temperaturi otpornika.

Akustične metode omogućuju očitavanje temperature u zatvorenim prostorima i okruženjima gdje izravno mjerenje nije moguće. Slični uređaji našli su primjenu u medicini, podvodnim istraživanjima, kao iu industriji.

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

Akustični temperaturni senzori prikladni su za mjerenje raspona -270 - +1100°C. Istodobno, složenost procesa leži u preniskoj razini buke: zvukovi koje proizvodi pojačalo ponekad ga utapaju.

NQR temperaturni senzori

Bit rada nuklearnih kvadrupolnih rezonantnih termometara je djelovanje gradijenta polja, koje tvore kristalne rešetke i nuklearni moment – ​​indikator uzrokovan odstupanjem naboja od simetrije sfere.

Kao rezultat ove pojave javlja se procesija jezgri: njezina učestalost ovisi o gradijentu polja rešetke.Na vrijednost ovog pokazatelja također utječe temperatura: njezin porast uzrokuje pad frekvencije NQR.

Glavni element takvih senzora je ampula s tvari koja se nalazi u induktivnom namotaju spojenom na krug generatora.

Prednost uređaja je neograničeno trajanje mjerenja, pouzdanost i stabilan rad. Nedostatak je nelinearnost mjerenja, što zahtijeva korištenje funkcije pretvorbe.

Poluvodički uređaji

Kategorija uređaja koji rade na temelju promjena u karakteristikama p-n spoja uzrokovanih izlaganjem temperaturama. Napon na tranzistoru uvijek je proporcionalan učinku temperature, što čini ovaj faktor lakim za izračunavanje.

Prednosti takvih uređaja su visoka točnost podataka, niska cijena i linearne karakteristike u cijelom rasponu mjerenja. Pogodno je montirati takve uređaje izravno na poluvodičku podlogu, što ih čini izvrsnim za mikroelektroniku.

Volumetrijski pretvornici za očitavanje temperature

Takvi uređaji temelje se na dobro poznatom principu širenja i skupljanja tvari promatranih tijekom zagrijavanja ili hlađenja. Takvi senzori su prilično praktični. Mogu se koristiti za određivanje temperatura unutar raspona -60 - +400°C.

Kako bi se omogućila vizualna kontrola temperature, većina senzora temperature koji se nalaze u sobama opremljeni su zaslonima koji prikazuju trenutne vrijednosti

Važno je zapamtiti da su mjerenja tekućina takvim uređajima ograničena njihovim temperaturama vrenja i smrzavanja, a mjerenja plinova njihovim prijelazom u tekuće stanje.Pogreška mjerenja uzrokovana utjecajima okoline za ove je uređaje prilično mala: varira između 1-5%.

Izbor temperaturnih senzora

Prilikom odabira takvih uređaja, čimbenici kao što su:

• raspon temperature u kojem se mjere;
• potreba i mogućnost uranjanja senzora u objekt ili okolinu;
• uvjeti mjerenja: za očitavanje u agresivnom okruženju, bolje je preferirati beskontaktnu verziju ili model smješten u kućište otporno na koroziju;
• životni vijek uređaja prije kalibracije ili zamjene - neke vrste uređaja (na primjer, termistori) brzo pokvare;
• tehnički podaci: rezolucija, napon, brzina signala, greška;
• vrijednost izlaznog signala.

U nekim slučajevima bitan je i materijal od kojeg je izrađeno tijelo uređaja, a kod korištenja u zatvorenom prostoru bitne su i dimenzije i dizajn.

Preporuke za instalaciju "uradi sam".

Takvi uređaji naširoko se koriste u razne svrhe: opremljeni su radijatorima, kotlovima za grijanje i drugim kućanskim aparatima.

Prije početka instalacije pažljivo pročitajte upute: one označavaju ne samo značajke instalacije (na primjer, dimenzije za spajanje na cijev), već i pravila rada, kao i temperaturne granice za koje je mjerni uređaj prikladan.

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

Razmotrimo dva najčešća slučaja ugradnje senzora temperature.

Spajanje uređaja na radijator

Nije potrebno sve uređaje za grijanje opremiti termostatom. Prema propisima, senzori su instalirani na bateriji, ako njegova ukupna snaga prelazi 50% topline koju generiraju slični sustavi.Ako u prostoriji postoje dva grijača, tada se termostat postavlja samo na jedan, koji ima veću snagu.

Senzor temperature je obavezna komponenta regulatora temperature koji vam omogućuju smanjenje ili povećanje zagrijavanja radijatora, podnih grijača i drugih uređaja za grijanje

Ventil uređaja ugrađen je na dovodni cjevovod na mjestu gdje je radijator spojen na mrežu grijanja. Ako ga je nemoguće umetnuti u postojeći lanac, opskrbni vod mora se rastaviti, što može izazvati određene poteškoće.

Da biste izvršili ovu manipulaciju, morate koristiti alat za rezanje cijevi, dok se instaliranje toplinske glave može lako izvesti bez posebne opreme. Čim je senzor montiran, dovoljno je poravnati oznake napravljene na tijelu i uređaju, nakon čega se glava fiksira glatkim pritiskom ruke.

Ugradnja senzora temperature zraka

Takav uređaj postavlja se u najhladniju dnevnu sobu bez propuha (u hodniku, kuhinji ili kotlovnici njegova ugradnja je nepoželjna, jer može uzrokovati poremećaje u radu sustava).

Prilikom odabira mjesta potrebno je paziti da uređaj nije izložen sunčevoj svjetlosti, au blizini ne smiju biti grijaći uređaji (grijalice, radijatori, cijevi).

Za konvencionalni sustav grijanja dovoljan je jedan termostat, dok je s kolektorskim krugom preporučljivo koristiti nekoliko senzora, čiji se broj podudara s brojem soba. To će vam omogućiti individualno reguliranje temperature u odvojenim prostorima.

Uređaj se spaja prema uputama sadržanim u tehničkom listu, pomoću stezaljki ili kabela koji se nalaze u kompletu.

Ako trebate pratiti temperaturu senzor temperature u "toplom podu" mogu se nalaziti duboko u betonskom estrihu. U ovom slučaju, za zaštitu, možete koristiti valovitu cijev s jednim zatvorenim krajem i kosim zavojem.

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

Instalacija uređaja provodi se na sljedeći način:

1. U zidu je napravljeno udubljenje za montažu dodatka.
2. Prednji dio se uklanja sa senzora temperature, nakon čega se uređaj postavlja na pripremljenu površinu.
3. Zatim se grijaći kabel spaja na kontakte, dok se stezaljke spajaju na senzore.

Posljednja faza je spajanje kabela za napajanje i ugradnja prednje ploče na svoje mjesto.

Dijagram spajanja termostata za kotao za grijanje detaljno je opisan u ovaj članak.

Ako uređaj, čija funkcionalnost zahtijeva unutarnje povezivanje senzora, ima složen dizajn, bolje je kontaktirati stručnjake.

Zaključci i koristan video na tu temu

Video u nastavku detaljno opisuje kako instalirati termalne uređaje na kotao za grijanje:

Razlikuje li se ugradnja senzora na dovodnu i povratnu cijev?

Senzori temperature naširoko se koriste u raznim industrijama iu kućanstvu. Veliki izbor sličnih uređaja, koji se temelje na različitim principima rada, omogućuje vam odabir najbolje opcije za rješavanje određenog problema.

U kućama i stanovima takvi se uređaji najčešće koriste za održavanje ugodne temperature u prostorijama, kao i za regulaciju sustava grijanja - radijatora, grijanih podova.

Imate li što dodati ili imate pitanja o odabiru i ugradnji senzora temperature? Možete ostaviti komentare na publikaciju, sudjelovati u raspravama i podijeliti vlastito iskustvo korištenja takvih uređaja. Kontakt obrazac nalazi se u donjem bloku.