Lämmityslämpötila-anturit: käyttötarkoitus, tyypit, asennusohjeet

Lämmityslaitteita käytettäessä on tarpeen hallita jäähdytysnesteen ja huoneen ilman lämmitysastetta.Lämmityslämpötila-anturit auttavat keräämään ja välittämään tietoa, josta tiedot voidaan lukea visuaalisesti tai lähettää välittömästi säätimeen.

Suosittelemme ymmärtämään, kuinka lämpötila-anturit toimivat, minkä tyyppisiä valvontalaitteita on olemassa ja mitkä parametrit tulee ottaa huomioon laitetta valittaessa. Lisäksi olemme laatineet vaiheittaiset ohjeet, joiden avulla voit asentaa lämpötila-anturin lämmityspatteriin itse.

Lämpöanturin toimintaperiaate

Voit ohjata lämmitysjärjestelmää useilla eri tavoilla, mukaan lukien:

• automaattiset laitteet oikea-aikaiseen energiantoimitukseen;
• turvallisuuden seuranta lohkot;
• sekoitusyksiköt.

Kaikkien näiden ryhmien oikeaan toimintaan tarvitaan lämpötila-antureita, jotka antavat signaaleja laitteiden toiminnasta. Näiden laitteiden lukemien tarkkaileminen antaa meille mahdollisuuden tunnistaa järjestelmän viat ajoissa ja ryhtyä korjaaviin toimenpiteisiin.

Kuumeen annostamiseen käytetään monenlaisia ​​laitteita. Ne voidaan upottaa jäähdytysnesteisiin, käyttää sisällä tai sijoittaa ulos

Lämpötila-anturia voidaan käyttää erillisenä laitteena, esimerkiksi valvomaan huoneen lämpötilaa, tai olla kiinteä osa monimutkaista laitetta, esimerkiksi lämmityskattilaa.

Tällaisten automatisoidussa ohjauksessa käytettävien laitteiden perusta on periaate lämpötila-indikaattoreiden muuntamisesta sähkösignaaliksi. Tämän ansiosta mittaustulokset voidaan siirtää nopeasti verkon yli digitaalisena koodina, mikä takaa mittauksen suuren nopeuden, herkkyyden ja tarkkuuden.

Samanaikaisesti erilaisilla lämmitysvaiheen mittauslaitteilla voi olla suunnitteluominaisuuksia, jotka vaikuttavat useisiin parametreihin: toiminta tietyssä ympäristössä, lähetysmenetelmä, visualisointimenetelmä ja muut.

Laitteiden tyypit lämpötilan mittaamiseen

Lämpölaitteet voidaan luokitella useiden tärkeiden kriteerien mukaan, mukaan lukien tiedonsiirtomenetelmä, asennuspaikka ja -olosuhteet sekä lukemien ottoalgoritmi.

Tiedonsiirtomenetelmällä

Käytetyn tiedonsiirtomenetelmän mukaan anturit jaetaan kahteen suureen luokkaan:

• langalliset laitteet;
• langattomat anturit.

Aluksi kaikki tällaiset laitteet varustettiin johtimilla, joiden kautta lämpöanturit kommunikoivat ohjausyksikön kanssa välittäen tietoja sille. Vaikka tällaiset laitteet ovat nyt korvanneet langattomat vastineensa, niitä käytetään edelleen usein yksinkertaisissa piireissä.

Lisäksi langalliset anturit ovat tarkempia ja luotettavampia toiminnassa.

Komposiittilaitteessa käytetyn langallisen anturin johdonmukaisen toiminnan varmistamiseksi on suositeltavaa yhdistää se saman valmistajan valmistamiin laitteisiin.

Tällä hetkellä langattomat laitteet ovat yleistyneet, jotka useimmiten lähettävät tietoa radioaaltolähettimen ja -vastaanottimen avulla. Tällaiset laitteet voidaan asentaa melkein minne tahansa, mukaan lukien erillinen huone tai ulkoilma.

Tällaisten lämpötila-anturien tärkeitä ominaisuuksia ovat:

• akun läsnäolo;
• mittausvirhe;
• signaalin lähetysalue.

Langattomat/langalliset laitteet voivat korvata toisensa täysin, mutta niiden toiminnassa on joitain erityispiirteitä.

Sijainnin ja sijoitustavan mukaan

Asennuspaikan perusteella tällaiset laitteet jaetaan seuraaviin tyyppeihin:

• lämmityspiiriin kiinnitetyt yleiskustannukset;
• upotettava, kosketuksissa jäähdytysnesteen kanssa;
• sisätiloissa, joka sijaitsee asuin- tai toimistotilan sisällä;
• ulkoiset, jotka sijaitsevat ulkopuolella.

Jotkut yksiköt voivat käyttää samanaikaisesti useita erityyppisiä antureita lämpötilan säätämiseen.

Lukemien ottomekanismin mukaan

Tietojen näyttötavan mukaan laitteet voivat olla:

• bimetalli;
• alkoholia.

Ensimmäinen vaihtoehto sisältää kahden eri metalleista valmistetun levyn sekä kellotaulun käytön. Lämpötilan noustessa yksi elementeistä vääntyy ja aiheuttaa painetta nuoleen. Tällaisten laitteiden lukemille on ominaista hyvä tarkkuus, mutta suuri haitta on niiden hitaus.

Bimetalli- ja alkoholitermostaatit asennetaan usein lämmityslaitteisiin, kuten kattiloihin. Niiden avulla voit seurata lämpöä, jonka ylittäminen voi johtaa kohtalokkaisiin seurauksiin.

Anturit, joiden toiminta perustuu alkoholin käyttöön, ovat lähes täysin vapaita tästä haitasta. Tässä tapauksessa alkoholia sisältävä liuos kaadetaan hermeettisesti suljettuun pulloon, joka laajenee kuumennettaessa. Suunnittelu on melko alkeellista, luotettava, mutta ei kovin kätevä havainnointiin.

Erilaisia ​​lämpötila-antureita

Lämpötilalukemien ottamiseen käytetään laitteita, joilla on erilaiset toimintaperiaatteet. Suosituimpia laitteita ovat alla luetellut laitteet.

Termoparit: tarkka lukema - vaikea tulkita

Tällainen laite koostuu kahdesta toisiinsa juotetusta johdosta, jotka on valmistettu eri metalleista. Kuumien ja kylmien päiden välillä esiintyvä lämpötilaero toimii 40-60 μV sähkövirran lähteenä (osoitin riippuu termoparin materiaalista).

Seuraavia metallien ja metalliseosten yhdistelmiä käytetään useimmiten lämpöparien valmistukseen: kromi-alumiini, rauta-kostantaani, rauta-nikkeli, nikkeli-kromi ja muut

Termoparia pidetään erittäin tarkana lämpötila-anturina, mutta siitä on melko vaikea saada tarkkoja lukemia. Tätä varten sinun on selvitettävä sähkömotorinen voima (EMF) laitteen lämpötilaeron avulla.

Oikean tuloksen kannalta on tärkeää kompensoida kylmäliitoksen lämpötila esimerkiksi laitteistomenetelmällä, jossa toinen termopari sijoitetaan aiemmin tunnetun lämpötilan ympäristöön.

Ohjelmistokompensointimenetelmä sisältää toisen lämpötila-anturin sijoittamisen isokammioon yhdessä kylmäliitosten kanssa, jonka avulla voit säätää lämpötilaa tietyllä tarkkuudella.

Tietojen saaminen termoparista aiheuttaa tiettyjä vaikeuksia sen epälineaarisuuden vuoksi. Lukemien oikeellisuuden varmistamiseksi GOST R 8.585-2001 ottaa käyttöön polynomikertoimet, joiden avulla voit muuntaa EMF:n lämpötilaksi sekä suorittaa käänteisiä toimintoja.

Toinen ongelma on, että lukemat otetaan mikrovolteina, joita ei voida muuntaa laajalti saatavilla olevilla digitaalisilla instrumenteilla.Termoparin käyttämiseksi malleissa on oltava tarkkoja, moninumeroisia muuntimia, joiden melutaso on pieni.

Termistorit: helppo ja yksinkertainen

Lämpötilan mittaaminen on paljon helpompaa termistoreilla, jotka perustuvat materiaalien vastuksen riippuvuuden periaatteeseen ympäristön lämpötilasta. Tällaisilla laitteilla, esimerkiksi platinasta valmistetuilla, on sellaisia ​​tärkeitä etuja kuin korkea tarkkuus ja lineaarisuus.

Tällaisten lämpötila-anturien pääongelmana voidaan pitää äärimmäisen alhaista lämpötilavastuskerrointa, mutta se on silti helpompi mitata tarkasti kuin havaita lämpöparien pienjännitearvot.

Tärkeä vastuksen ominaisuus on sen kantaresistanssi tietyssä lämpötilassa. Standardin GOST 21342.7-76 mukaan tämä indikaattori mitataan 0 °C:ssa. Tässä tapauksessa on suositeltavaa käyttää useita vastusarvoja (ohmia) sekä T_ks - lämpötilakerroin.

T-osoitin_ks lasketaan kaavalla:

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

Missä:

• R_e – vastus nykyisessä lämpötilassa;
• R_0c – kestävyys 0°C:ssa;
• T_e – nykyinen lämpötila;
• T_0c – 0°C.

GOST tarjoaa myös lämpötilakertoimia erilaisille kuparista, nikkelistä, platinasta valmistetuille mittalaitteille ja osoittaa myös polynomikertoimet, joita käytetään lämpötilan laskemiseen virran vastusarvojen perusteella.

Termistoriantureita käytetään laajalti elektroniikka- ja konepajateollisuudessa niiden tarkkuuden, herkkyyden ja helppokäyttöisyyden vuoksi.

Voit mitata resistanssin kytkemällä laitteen virtalähdepiiriin ja mittaamalla erojännitteen. Voit valvoa ilmaisimia integroiduilla piireillä, joiden analoginen lähtö on yhtä suuri kuin syöttöjännite.

Tällaisilla laitteilla varustetut lämpöanturit voidaan liittää turvallisesti analogia-digitaalimuuntimeen digitoimalla se kahdeksan tai kymmenen bitin ADC:llä.

Digitaalinen anturi samanaikaisiin mittauksiin

Digitaalisia lämpötila-antureita käytetään myös laajalti, esimerkiksi DS18B20-malli, joka toimii kolmen lähdön mikropiirillä. Tämän laitteen ansiosta on mahdollista ottaa lämpötilalukemia samanaikaisesti useilta rinnakkain toimivilta antureilta vain 0,5 virheellä°C.

Suosittu malli on yhdistetty lämpötila/kosteusanturi SHT1, jolla voit mitata lämpöä +2° tarkkuudella ja kosteutta +5 tarkkuudella. Valmistaja itse väittää kuitenkin, että on olemassa tarkempia ja taloudellisempia laitteita

Tämän laitteen muiden etujen joukossa voidaan mainita myös laaja käyttölämpötila-alue (-55+125°C). Suurin haittapuoli on hidas toiminta: tarkimpien laskelmien saamiseksi laite vaatii vähintään 750 ms.

Kosketuksettomat irometrit (lämpökamerat)

Näiden kontaktittomien antureiden toiminta perustuu ruumiista lähtevän lämpösäteilyn havaitsemiseen. Tämän ilmiön karakterisoimiseksi käytetään yksikköpinnasta aikayksikköä kohti vapautuvaa energiaa, joka osuu yksikköaallonpituusalueelle.

Samanlaista kriteeriä, joka heijastaa monokromaattisen säteilyn voimakkuutta, kutsutaan spektrin kirkkaudeksi.

On olemassa seuraavan tyyppisiä pyrometrejä:

• säteily;
• kirkkaus (optinen);
• väri.

Säteily pyrometrit mahdollistaa mittausten tekemisen välillä 20-25000°C, mutta lämpötilan määrittämiseksi on tärkeää ottaa huomioon säteilyn epätäydellisyyskerroin, jonka tehollinen arvo riippuu kehon fysikaalisesta tilasta, sen kemiallisesta tilasta. koostumus ja muut tekijät.

Säteilyanturin pääkäyttöelementti on teleskooppi, jonka sisällä on akku, joka koostuu termoparien sarjapiiristä. Näiden laitteiden työpäät sijaitsevat platinapäällysteisellä terälehdellä (+)

Kirkkaus (optiset) pyrometrit suunniteltu mittaamaan lämpötiloja 500-4000°C. Ne tarjoavat korkean mittaustarkkuuden, mutta voivat vääristää lukemia, koska väliaine, jonka kautta havaintoja tehdään, voi absorboida kappaleista tulevaa säteilyä.

Värilliset pyrometrit, joiden toiminta perustuu säteilyn intensiteetin määrittämiseen kahdella aallonpituudella - mieluiten spektrin punaisessa tai sinisessä osassa, käytetään mittauksiin alueella 800 - 0 °C.

Niiden tärkein etu on, että säteilyn epätäydellisyys ei vaikuta mittausvirheisiin. Lisäksi indikaattorit eivät riipu etäisyydestä kohteeseen.

Kvartsilämpötilamuuntimet (pietsosähköiset)

Lämpötilalukemien ottamiseksi alueella -80 +250°C voidaan käyttää kvartsimuuntimia (pietsosähköisiä elementtejä), joiden toimintaperiaate perustuu kvartsin taajuusriippuvuuteen lämmityksestä. Tässä tapauksessa anturin toimintaan vaikuttaa leikkauksen sijainti kideakseleita pitkin.

Pietsosähköisiä (kvartsi) laitteita käytetään useimmiten tutkimustyössä, koska tällaisille laitteille on ominaista laaja mittausalue, luotettavuus ja korkea tarkkuus

Pietsosähköiset anturit erottuvat hienosta herkkyydestä, korkeasta resoluutiosta ja pystyvät toimimaan luotettavasti pitkän ajan. Tällaisia ​​laitteita käytetään laajalti digitaalisten lämpömittareiden valmistuksessa, ja niitä pidetään yhtenä lupaavimpana tulevaisuuden teknologioiden laitteista.

Melun (akustiset) lämpötila-anturit

Tällaisten laitteiden toiminta varmistetaan poistamalla vastuksen lämpötilasta riippuva akustinen potentiaaliero.

Akustiset menetelmät mahdollistavat lämpötilalukemien ottamisen suljetuissa tiloissa ja ympäristöissä, joissa suora mittaus ei ole mahdollista. Samanlaisia ​​laitteita on käytetty lääketieteessä, vedenalaisessa tutkimuksessa sekä teollisuudessa.

Mittausmenetelmä tällaisilla antureilla on melko yksinkertainen: on tarpeen verrata kahden samanlaisen elementin tuottamaa melua, joista toinen on aiemmin tunnetussa lämpötilassa ja toinen määritetyssä lämpötilassa.

Akustiset lämpötila-anturit soveltuvat mittausalueelle -270 - +1100°C. Samalla prosessin monimutkaisuus piilee liian alhaisessa melutasossa: vahvistimen tuottamat äänet toisinaan tukahduttavat sen.

NQR lämpötila-anturit

Ydinkvadrupoliresonanssilämpömittarien toiminnan ydin on kenttägradientin toiminta, jonka muodostavat kidehilat ja ydinmomentti - indikaattori, joka johtuu varauksen poikkeamisesta pallon symmetriasta.

Tämän ilmiön seurauksena tapahtuu ytimien kulku: sen taajuus riippuu hilakentän gradientista.Tämän indikaattorin arvoon vaikuttaa myös lämpötila: sen nousu aiheuttaa NQR-taajuuden laskun.

Tällaisten antureiden pääelementti on ainetta sisältävä ampulli, joka sijoitetaan generaattoripiiriin kytkettyyn induktanssikäämiin.

Laitteiden etuna on mittausten rajoittamaton kesto, luotettavuus ja vakaa toiminta. Haittapuolena on mittausten epälineaarisuus, mikä edellyttää muunnosfunktion käyttöä.

Puolijohdelaitteet

Luokka laitteista, jotka toimivat lämpötiloille altistumisen aiheuttamien p-n-liitoksen ominaisuuksien muutoksiin. Jännite transistorin yli on aina verrannollinen lämpötilan vaikutukseen, mikä tekee tämän tekijän laskemisen helpoksi.

Tällaisten laitteiden etuja ovat korkea tiedon tarkkuus, alhaiset kustannukset ja lineaariset ominaisuudet koko mittausalueella. Tällaiset laitteet on kätevää asentaa suoraan puolijohdesubstraatille, mikä tekee niistä erinomaiset mikroelektroniikkaan.

Volumetriset anturit lämpötilalukemiin

Tällaiset laitteet perustuvat hyvin tunnettuun periaatteeseen lämmityksen tai jäähdytyksen aikana havaittujen aineiden laajenemisesta ja kutistumisesta. Tällaiset anturit ovat melko käytännöllisiä. Niitä voidaan käyttää lämpötilojen määrittämiseen välillä -60 - +400°C.

Lämpötilan visuaalisen hallinnan mahdollistamiseksi useimmat huoneiden lämpötila-anturit on varustettu näytöillä, jotka näyttävät nykyiset arvot

On tärkeää muistaa, että nesteiden mittaamista tällaisilla laitteilla rajoittaa niiden kiehumis- ja jäätymislämpötilat ja kaasujen mittauksia niiden siirtyminen nestemäiseen tilaan.Ympäristövaikutusten aiheuttama mittausvirhe näissä laitteissa on melko pieni: se vaihtelee 1-5 % välillä.

Lämpötila-anturien valinta

Kun valitset tällaisia ​​laitteita, huomioi muun muassa seuraavat tekijät:

• lämpötila-alue, jolla mittaukset tehdään;
• tarve ja mahdollisuus upottaa anturi esineeseen tai ympäristöön;
• mittausolosuhteet: lukemien ottamiseksi aggressiivisessa ympäristössä on parempi valita kosketukseton versio tai malli, joka on sijoitettu korroosionkestävään koteloon;
• laitteen käyttöikä ennen kalibrointia tai vaihtoa - tietyntyyppiset laitteet (esimerkiksi termistorit) epäonnistuvat nopeasti;
• tekniset tiedot: resoluutio, jännite, signaalin nopeus, virhe;
• lähtösignaalin arvo.

Joissain tapauksissa myös laitteen rungon materiaali on tärkeä, ja sisätiloissa käytettäessä myös mitat ja muotoilu ovat tärkeitä.

Tee-se-itse asennussuositukset

Tällaisia ​​laitteita käytetään laajalti eri tarkoituksiin: ne on varustettu pattereilla, lämmityskattiloilla ja muilla kodinkoneilla.

Ennen kuin aloitat asennuksen, sinun tulee lukea ohjeet huolellisesti: siinä ei ole vain asennusominaisuuksia (esimerkiksi putkeen liittämisen mitat), vaan myös käyttösäännöt sekä lämpötilarajat, joihin mittalaite sopii.

On myös otettava huomioon holkin koko, joka voi vaihdella välillä 120-160 mm.

Tarkastellaan kahta yleisintä lämpötila-anturin asennustapausta.

Laitteen liittäminen jäähdyttimeen

Kaikkia lämmityslaitteita ei tarvitse varustaa termostaatilla. Säännösten mukaan mm. anturit on asennettu akkuun, jos sen kokonaisteho ylittää 50 % vastaavien järjestelmien tuottamasta lämmöstä.Jos huoneessa on kaksi lämmitintä, termostaatti asennetaan vain yhteen, jonka teholuokitus on suurempi.

Lämpötila-anturi on pakollinen osa lämpötilansäätimistä, jonka avulla voit vähentää tai lisätä patterien, lattialämmityksen ja muiden lämmityslaitteiden lämmitystä

Laiteventtiili asennetaan syöttöputkeen kohtaan, jossa patteri on liitetty lämpöverkkoon. Jos sen liittäminen olemassa olevaan ketjuun on mahdotonta, syöttöjohto on purettava, mikä voi aiheuttaa vaikeuksia.

Tämän käsittelyn suorittamiseksi sinun on käytettävä työkalua putkien leikkaamiseen, kun taas lämpöpään asentaminen voidaan tehdä helposti ilman erikoislaitteita. Heti kun anturi on asennettu, riittää kohdistaa runkoon ja laitteeseen tehdyt merkit, minkä jälkeen pää kiinnitetään tasaisella käsipuristimella.

Ilman lämpötila-anturin asennus

Tällainen laite asennetaan kylmimpään olohuoneeseen ilman vetoa (eulassa, keittiössä tai kattilahuoneessa sen asennus ei ole toivottavaa, koska se voi aiheuttaa häiriöitä järjestelmän toiminnassa).

Paikkaa valittaessa on varmistettava, että laite ei ole alttiina auringonvalolle, eikä lähellä saa olla lämmityslaitteita (lämmittimiä, pattereita, putkia).

Perinteiseen lämmitysjärjestelmään riittää yksi termostaatti, kun taas kollektoripiirissä on suositeltavaa käyttää useita antureita, joiden lukumäärä on sama kuin huonemäärä. Näin voit säätää lämpötilaa yksilöllisesti erillisissä tiloissa.

Laite kytketään teknisen tiedotteen ohjeiden mukaisesti sarjaan kuuluvilla liittimillä tai kaapelilla.

Jos sinun on seurattava lämpötilaa lämpötila-anturi "lämpimässä lattiassa" voidaan sijoittaa syvälle betonitasoitteessa. Tässä tapauksessa suojaamiseksi voit käyttää aallotettua putkea, jossa on yksi suljettu pää ja kalteva mutka.

Jälkimmäinen ominaisuus mahdollistaa tarvittaessa rikkoutuneen laitteen poistamisen ja vaihtamisen uuteen.

Laitteen asennus suoritetaan seuraavasti:

1. Seinään tehdään syvennys lisälaitteen kiinnitystä varten.
2. Etuosa poistetaan lämpötila-anturista, minkä jälkeen laite asennetaan valmisteltavalle alueelle.
3. Seuraavaksi lämmityskaapeli kytketään koskettimiin, kun taas liittimet kytketään antureisiin.

Viimeinen vaihe on virtajohdon kytkeminen ja etupaneelin asentaminen paikoilleen.

Lämmityskattilan termostaatin kytkentäkaavio on kuvattu yksityiskohtaisesti kohdassa Tämä artikkeli.

Jos laitteella, jonka toiminnallisuus vaatii anturien sisäistä kytkentää, on monimutkainen rakenne, on parempi ottaa yhteyttä asiantuntijoihin.

Päätelmät ja hyödyllinen video aiheesta

Alla olevassa videossa kuvataan yksityiskohtaisesti lämpölaitteiden asentaminen lämmityskattilaan:

Onko anturien asennus tulo- ja paluuputkiin erilaista?

Lämpötila-antureita käytetään laajasti sekä eri teollisuudenaloilla että kotitalouksissa. Suuri valikoima samankaltaisia ​​laitteita, jotka perustuvat erilaisiin toimintaperiaatteisiin, antaa sinun valita parhaan vaihtoehdon tietyn ongelman ratkaisemiseksi.

Taloissa ja huoneistoissa tällaisia ​​laitteita käytetään useimmiten miellyttävän lämpötilan ylläpitämiseen tiloissa sekä lämmitysjärjestelmien - patterien, lattialämmityksen - säätelyyn.

Onko sinulla lisättävää tai onko sinulla kysyttävää lämpötila-anturin valinnasta ja asennuksesta? Voit kommentoida julkaisua, osallistua keskusteluihin ja jakaa omia kokemuksiasi tällaisten laitteiden käytöstä. Yhteydenottolomake sijaitsee alaosassa.