Как подключить датчик температуры охлаждающей жидкости на мтз

image

Важным элементом во многих измерительных устройствах является датчик температуры, с его помощью можно узнать температуру некоторых тел и окружающей среды.

image

Схема подключения датчиков и сенсоров.

Такие приборы нашли широкое применение не только среди измерителей, но и среди людей, которым в своей хозяйственной деятельности требуется измерять температуру. В этом случае возникает естественный вопрос: как подключить датчик температуры правильно, чтобы устройство выполняло все возложенные на него функции и не давало сбоев?

Подключение датчика температуры может быть осуществлено без особых сложностей, главное в этом плане – четко следовать инструкции, и тогда все будет в порядке. Для подключения такого устройства нужны следующие инструменты:

  • нож с тонким лезвием;
  • пассатижи, кусачки;
  • многожильный провод (для подачи питания);
  • паяльник.

Теперь можно все сделать самостоятельно.

Инструкция по подключению датчика температуры

Схема подключения: 1.ВИН, 2.Соединение, 3.Шаровые краны, 4.Система безопасности, 5.Насос циркуляционный, 6.Фильтр сетчатый, 7.Мембранный бак 8.Регистры отопления, 9.Линия наполнения и слива системы отопления, 10.Шкаф управления, 11.Датчик температуры, 12.Датчик аварийного выключения, 13.Заземление.

  1. Необходимо знать, что датчик – это шнур, который имеет длину более 2 м, а на конце такого шнура и находится сам прибор, измеряющий температуру (в большинстве случаев такой прибор выделяется иным цветом, чем шнур, как правило, он черный).
  2. Подключить устройство можно следующим образом: он подключается к аналого-цифровому преобразователю. Его функция заключается в том, чтобы перевести аналоговый сигнал с датчика (напряжение или ток) в цифровой. Один вывод (это может быть любой вывод) должен быть заземлен, а другой должен быть подключен к регистру, который имеет сопротивление 3-4 Ом.
  3. Такие приборы нужно подключить к определенному модулю (это может быть система сбора информации), после этого посредством USB-интерфейса вся информация, которая была получена, отправляется на персональный компьютер. На таком компьютере установлена специальная программа, которая отображает и может выполнять разные действия, используя переданную информацию. Программа содержит много функций, в процессе работы все они могут понадобиться. Некоторые современные модели систем сбора информации имеют дисплеи, с помощью которых можно наблюдать за результатом после того, как процесс измерения температуры произведен.

Для чего используются разные схемы подключения?

Схема подключения датчика температуры топлива.

Эти приспособления имеют разные схемы подключения. Когда используются такие датчики, в качестве измеряемого параметра выступает его сопротивление, но их провода имеют собственный аналогичный показатель, таким образом, имеется определенная погрешность.

Это лучше показать на конкретном примере: если прибор Pt100 при температуре 0 градусов Цельсия (сопротивление 100 Ом) будет подключен по двухпроводной схеме посредством медного провода, который имеет сечение 0,12 мм², а соединительный кабель имеет длину 3 м, то 2 провода вместе дадут сопротивление около 0,5 Ом. Именно в результате этого и получается погрешность, так как в сумме датчик даст показатель 100,5 Ом, а это идентично температуре приблизительно 101,2 градуса Цельсия.

Читайте также: АУУ Подробнее о проектировании отопления Двигатель Потапова – читайте здесь.

Если подключение осуществлено таким образом, то погрешность может создать определенные проблемы, но их можно избежать. Для этого используется специальный корректирующий прибор (использовать его можно только в том случае, если аппарат это позволяет), корректировка вводится на 1,2 градуса. Однако с помощью такой корректировки полностью компенсировать сопротивление проводов датчиков не получится, поскольку медные провода – это термосопротивления, то есть показатель этих проводов подвержен изменениям под влиянием температуры. Например, часть проводов с нагреваемой камерой, которая имеется вместе с устройстыом нагревателя, не меняет сопротивление, а та часть проводов, которая находится за пределами камеры, может меняться под воздействием температуры в помещении.

В этом случае сопротивление проводов 0,5 Ом при нагреве на каждые 250 градусов становится больше почти в 2 раза, что необходимо учитывать.

Чтобы при подключении такого приспособления исключить влияние сопротивления проводов, необходимо использовать трехпроводную схему подключения. При использовании такой схемы подключения прибор измеряет общий показатель вместе с проводами, учитывается и сопротивление двух проводов (однако, можно учитывать показатель одного провода, но этот показатель нужно умножить вдвое), потом вычитается сопротивление проводов из суммарного и выделяется непосредственный показатель самого датчика.

Схема подключения датчика температуры.

При использовании такой схемы подключения можно получить относительно высокую точность даже в том случае, если сопротивление проводов оказывает значительное влияние на точность измерения. Тем не менее, такая схема не учитывает, что провода из-за погрешностей изготовления могут иметь разную степень сопротивления (причины могут быть разными – неоднородность материала, изменение сечения по длине и иные причины). Если длина проводов маленькая, то такие погрешности вводят небольшие отклонения в отображаемой температуре при использовании двухпроводной схемы подключения, но если провода имеют большую длину, то отклонения могут быть очень существенными. В этих случаях необходимо применять четырехпроводную схему подключения, прибор в такой схеме измеряет непосредственно сопротивление датчика, соединительные провода при этом не учитывается.

Двухпроводная схема подключения проводов применяется в следующих случаях:

  • если измерительный диапазон небольшой (не превышает 40 градусов), а высокая точность не требуется (погрешность в 1 градус допустима);
  • если провода соединения с большим сечением и небольшой длины, тогда сопротивление проводов небольшое по сравнению с аналогичными показателями прибора и существенной погрешности не наблюдается. Если сопротивление двух проводов в сумме составляет 0,1 Ом на градус, нужная точность 0,5 градуса, то есть получается меньшая погрешность, чем допустимая.

Трехпроводная схема подключения датчиков температуры применяется в следующих случаях:

  • такая схема подключения является одной из самых распространенных, применяется для измерений на расстоянии датчика от 3 до 100 м, таким образом, в диапазоне до 300 градусов допустимо иметь погрешность около 0,5 процента. Для прецизионных измерений с точностью до 0,1 градуса применяется четырехпроводная схема подключения.

Вернуться к оглавлению

Проверка датчиков температуры

Схема подключения модуля температурного контроля.

После того как подключается такой прибор, надо проверить, как он работает. Для этого потребуется обычный тестер для измерения, а для датчиков с сопротивлением 0 градусов до 100 Ом оптимальный диапазон измерения тестера до 200 Ом.

Проверка осуществляется при комнатной температуре, при этом можно определить, какие провода между собой соединены накоротко возле прибора, в большинстве случаев сопротивление между проводами намного меньше, чем датчика. Потом нужно проверить, что прибор рабочий, то есть выдает ли он то сопротивление, которое он должен выдавать при определенной температуре.

В конце необходимо убедиться в том, что прибор не замыкает на корпусе термопреобразователя, проверить это можно на мегаомном диапазоне сопротивления между корпусом датчика и проводами. Очень важно соблюдать технику безопасности, то есть контактов корпуса касаться нельзя, проводов тоже касаться не следует.

Если тестер указывает на бесконечное сопротивление, значит, в корпус датчика попала вода или жир, функционировать такое устройство некоторое время может, но точность показаний будет постоянно снижаться, его показания будут плавать.

Вернуться к оглавлению

Техника безопасности

Схема подключения датчиков температуры.

  1. Устройство разбирать нельзя, все работы необходимо проводить в резиновых перчатках, если оборудование повреждено, если на кабелях электропитания отсутствует изоляция или она повреждена, то установку осуществлять нельзя. Нужно помнить о том, что с электричеством шутки плохи, и если не соблюдать технику безопасности, все может закончиться очень плохо.
  2. Такие приборы могут осуществлять помехи, они отрицательным образом могут сказаться на работе других устройств, которые находятся поблизости. Это нужно учитывать, поэтому все аппараты, которые работают на электричестве, во время проведения работ должны быть отключены.
  3. Если возникли какие-то сложности, необходимо, чтобы все работы осуществляли квалифицированные специалисты. Используя приведенные выше инструкции, все можно сделать самостоятельно, однако если возникли проблемы, то лучше не рисковать и доверить их устранение специалистам.
  4. После завершения всех работ нужно убедиться в том, что прибор прочно закреплен в определенном месте. Этот фактор является очень важным, забывать об этом не стоит.
  5. При осуществлении таких работ нужно не забывать о том, что оборудование обладает крайней чувствительностью к воде и к влажности.
  6. Любые работы, связанные с электричеством, категорически запрещены во время грозы.

Когда устройство надлежащим образом подключено, необходимо время от времени осуществлять проверку того, насколько качественно оно функционирует. Таким образом, ничего сложного в процессе нет, и если все делать согласно инструкции, это займет небольшое количество времени, а качество работы будет отличным.

Следует отметить, что качество такого прибора должно быть высоким, поэтому не стоит на нем экономить и покупать подозрительный товар по ценам ниже, чем в фирменных магазинах. Сэкономить на этом не получится, так как такой аппарат в скором времени выйдет из строя.

Термодатчик, собранный своими руками, может принести несомненную пользу, как в домашнем, так и приусадебном хозяйстве. Контроллер температуры окружающей среды вовремя включит или наоборот выключит вентилятор, обогреватель, кипятильник, тёплые полы и много других приборов в доме, обогреет или проветрит теплицы. При наличии минимального опыта работы с инструментами сделать датчик температуры своими руками не составит особого труда.

Принцип работы

Идея создания термодатчика состоит в том, что в его качестве используется электропроводной элемент, который под воздействием колебаний температуры окружающей среды меняет своё сопротивление. Таким элементом является терморезистор.

Принцип работы переменного сопротивления заключается в том, что при нагреве сопротивление понижается и ток, протекающий через него, меняет свою характеристику. Этот процесс находит своё отражение в работе прикладной схемы, которая включает или выключает соответствующие приборы.

Изготовление простого термодатчика

Перед тем, как сделать датчик температуры, нужно подготовить следующее:

  • блок питания 12 В;
  • вентилятор (кулер от компьютера 12 В);
  • терморезистор VDR1 (10 кОм);
  • переменный резистор (10 кОм);
  • полевой транзистор IRFZ 44;
  • макетная плата;
  • провода;
  • паяльник с припоем.

Сборка

Подготовив вышеперечисленные материалы и инструмент, переходят к пайке простенькой схемы.

  1. Плюсовую клемму блока питания соединяют проводом с входным контактом (+) кулера;
  2. Три вывода полевого транзистора спаивают проводами так: «исток» с кулером, «затвор» с терморезистором, «сток» с переменным резистором.
  3. Проводами соединяют свободные контакты терморезистора с «+» блока питания, переменного резистора с «−» того же блока.

Проверка

Тестируют терморегулятор в таком порядке:

  • к терморезистору подносят горящую спичку или зажигалку при этом должен заработать кулер;
  • при остывании вентилятор должен выключиться;
  • если схема не срабатывает, нужно перепроверить пайку и контакты.

TR — терморезистор, К — кулер, R1 — переменный резистор, ПТ — полевой транзистор, АБ — аккумуляторная батарея 12 В.

Настройка

В данном случае используется терморезистор, сопротивление которого равно 10 кОм при температуре воздуха 20 °С. При его нагреве сопротивление падает. Нужно подстроить переменный резистор на включение кулера в момент нагрева датчика. Методом подбора нескольких положений поворотного регулятора переменного сопротивления добиваются нужного эффекта.

Термодатчик на германиевых диодах

Особенностью германиевых полупроводниковых диодов является их высокая чувствительность к изменениям температуры воздуха. Поэтому эти радиодетали могут использоваться, как термодатчики при их обратном включении.

Их применение объясняется сильной зависимостью обратного тока от температуры окружающей среды. Эта особенность диодов используется в простой схеме регулятора скорости кулера.

Германиевые диоды, соединённые параллельно (3–4 шт.), включают в обратном направлении в цепь базы составного транзистора. Их стеклянные корпуса можно крепить прямо на кулер без всяких прокладок-теплоотводов. Резистор R1 предохраняет транзистор от теплового пробоя, а R2 определяет порог срабатывания регулятора. Если при превышении комнатной температуры вентилятор не включается, то число диодов надо увеличить. Когда кулер начинает вращать лопасти с большой скоростью количество радиодеталей уменьшают.

Применение термодатчика на Ардуино

Для сборки измерителя температуры в основе которого микроконтроллер Arduino нужно подготовить следующее:

  • Ардуино UNO;
  • коннекторы;
  • монтажная плата;
  • цифровой модуль DS18B20 (диапазон от −56 до +1250 С).

Цифровой температурный датчик DS18B20 — это устройство, которое не только сигнализирует о превышении заданного температурного порога, но и может запоминать значения измерений. Микросхема датчика имеет три выходных контакта — это «+», «−» и сигнальный провод. Термодатчик в водонепроницаемом исполнении используется для измерения нагрева воды или жидкостей.

Термодатчик всегда можно приобрести, как и плату Arduino, в интернет-магазинах. Цифровой модуль подсоединяют к Ардуино через каналы GND, а выход Vdd подключается к 5V, Data к любому Pin. Для более понятного восприятия схема подключения цифрового датчика DS18B20 к Ардуино представлена на нижеследующем фото.

Заключение

В зависимости от цели использования измерителя температуры окружающего пространства для самостоятельного его изготовления можно выбрать наиболее приемлемый и выгодный по затратам вариант. Для охлаждения энергозатратных плат достаточно использовать простую схему с кулером. А вот для работы с вентиляционным и обогревательным оборудованием уже понадобится более сложная система с использованием микроконтороллера Ардуино и термодатчиков заводского изготовления.

Видео по теме

Все приборы, в которых используются проводники, требуют соблюдения определенного температурного режима. Очень часто, при повышении тока и напряжения, такие устройства перестают работать. Для того, чтобы избежать неприятных ситуаций, существует схема датчика температуры, применяемая в составе многих электронных приборов и устройств.

Содержание

Использование термодатчика

Основной функцией датчика является своевременное обнаружение отклонений от температурного режима. При наступлении критического перегрева, термодатчик подает световой сигнал. Действие прибора основано на сравнении нормального напряжения с повышенным напряжением, возникающим при увеличении температуры.

Устройство оборудовано инвертирующим входом, соединенным через анод с кремниевым диодом, непосредственно выполняющим функцию термодатчика. Кроме того, здесь имеется неинвертирующий вход, подключенный к переменному резистору. Он предназначен для установки температурного порога, когда происходит срабатывание сигнализатора. В случае изменения температуры в сторону увеличения, происходит падение напряжения на диоде. В этом случае, значение температурного коэффициента сопротивления будет отрицательным. Физические свойства датчика позволяют обнаруживать даже незначительные колебания температуры.

Дополнительные компоненты и схема датчика

Кроме основных диодных устройств, схема датчика температуры включает в себя ряд дополнительных элементов. Прежде всего, это конденсатор, позволяющий защитить прибор от посторонних влияний. Дело в том, что операционный усилитель обладает повышенной чувствительностью на воздействие переменных электромагнитных полей. Конденсатор снимает эту зависимость с помощью наведения отрицательной обратной связи. При участии транзистора и стабилитрона образуется опорное стабилизированное напряжение. Здесь используются резисторы с повышенным классом точности при низком значении температурного коэффициента сопротивления. Тем самым, вся схема приобретает дополнительную стабильность. В случае возможных значительных изменений температурного режима, прецизионные резисторы можно не применять. Они используются только для контроля небольших перегревов.

При расположении датчика на дальнем расстоянии от сигнализатора, они должны соединяться между собой двухжильным экранированным проводом. При этом, выводы датчика не должны касаться металлических частей устройства, находящегося под контролем.

Регулятор оборотов вентилятора с датчиком температуры

Схемы подключения и настройка датчика движения для включения освещения

Датчик тока

Схема подключения датчика движения для освещения с выключателем

Схема подключения датчика движения

Паяльник с регулировкой температуры

Схема подключения датчика освещенности

Датчики температуры, используемые в котлах, могут быть внутренними и дополнительными внешними (выносными). Внутренние регулируют работу котла в зависимости от температуры теплоносителя, что подразумевает не самый точный способ измерения и наличие инертности. Внешние температурные датчики передают информацию о температуре воздуха в помещении или на улице, что позволяет совершенно точно регулировать мощность котлоагрегата, стабильно поддерживать заданный уровень температуры даже при постоянных резких изменениях погодных условий.

Стоимость наружных датчиков в пределах 1 300-2 500 рублей, подключить и настроить их работу можно самостоятельно.

Как происходит взаимодействие датчика с котлом

В зависимости от модели котла, существует 2 способа взаимодействия: напрямую и через комнатный термостат.

Подключить датчик температуры напрямую можно лишь к моделям котлов с наличием такой возможности (соответствующая автоматика и клеммная колодка/разъем на котле), о такой возможности сообщается в технических характеристиках модели. Например, возможность подключения термодатчиков имеют такие модели, как: линейка Baxi ECO Four, линейка Baxi LUNA-3, Buderus Logamax U072, Viessmann Vitopend 100-W и большинство других современных моделей газовых котлов.

Подключение внешнего управления напрямую поддерживают и электрические, а также твердотопливные котлы.

Читайте также:  Как выбрать накопительный водонагреватель по объёму и мощности?

Если котел имеет простую малофункциональную автоматику, внешний датчик лучше подключить через электронный комнатный термостат с возможностью программирования. Программирование работы котла позволяет задать шаблон работы системы отопления, например, снизив температуру до 15 градусов на рабочее время, когда хозяев нет дома, что позволит существенно сэкономить на отоплении, вне зависимости от вида используемого топлива. Стоимость хорошего термостата порядка 1 500-3 000 руб., но окупается он, при грамотном использовании, за несколько месяцев эксплуатации.

Пример комнатного программируемого термостата (модель – Teplocom TS-Prog-2AA8A).

Комнатный термостат уже имеет встроенный датчик температуры, измеряющий температуру в помещении, в котором он установлен. Чтобы реализовать погодозависимое управление, необходимо докупить универсальный уличный датчик температуры. Терморегуляторы, уже имеющие в комплекте датчик уличной температуры, продаются крайне редко. Однако зачастую в комплекте поставки имеется термодатчик для теплых полов.

Как выбрать комнатный термостат и экономить до 30% в месяц на отоплении

В целом, для организации оптимальной схемы контроля системы отопления достаточно три датчика температуры: внешний комнатный, уличный и для теплых полов.

Функции

Датчик температуры воздуха в помещении имеет следующие функции:

  • Экономия: контролируется уровень температуры, и чтобы она не превышала установленного показателя, прибор отключается.
  • Безопасность: если прибор неисправен, происходит уведомление с помощью звука. Есть датчик температуры воздуха в помещении с смс-оповещением.
  • Комфорт: температура регулируется самостоятельно, поэтому людям не требуется это выполнять.

Самым простым устройством является датчик температуры воздуха в помещении, предназначенный для радиаторов отопления. Его устанавливают на трубе отопления, чтобы поддерживать благоприятный микроклимат.

Устройство и принцип работы

Термодатчики – это в большинстве случаев термочувствительные жидкости или металлы, помещенные в небольшой герметичный корпус: при нагревании термочувствительные жидкости расширяются, а металлы образуют сопротивление или термоэлектрический эффект (когда контакты соединенных проводников находятся при различных температурах).

Таким образом, с помощью механического воздействия термочувствительных элементов информация передается на термостат или напрямую на автоматику котла, которые регулируют мощность горелки, включают или выключают котел. Информация с внешних термодатчиков всегда является приоритетной, это значит, что термостат задает режим работы котла (вплоть до полного отключения или внепланового розжига) вне зависимости от программы внутренней автоматики.

Уличные модели дополнительно помещены в пластиковый защитный корпус, защищающий их от механического воздействия и влаги.

Существующие виды

Классификация по способу измерения температуры

  • термопары – самые первые и высокоточные датчики, но точность их показаний довольно трудно снять и интерпретировать в программу автоматики. Их действие основано на взаимодействии двух разных металлов, спаянных между собой. При их нагревании возникает слабый электрический ток;
  • терморезисторы – более простые в интерпретации и точные датчики, действие которых основано на увеличении сопротивления термочувствительных материалов при росте температуры внешней среды;
  • манометрические датчики – их действие основано на расширении термочувствительной жидкости или газа при нагреве, что в создает определенное давление в закрытом объеме;
  • цифровые – это современные сенсоры (цифровые термометры), работающие по принципу вычисления и преобразования. Отличаются высокой точностью (до 0,5°C) и большим диапазоном измеряемых температур (от -55°C). Известные примеры – DS18B20, LM75A.

Установленный на стену уличный датчик температуры в защитном корпусе.

Классификация по способу размещения

  • накладные – прикладываются к трубам, радиаторами или системе водяных теплых полов;
  • погружные – погружаются в теплоноситель, например, опять таки, в системе водяных теплых полов;
  • комнатные – слабозащищенные от внешних воздействий, имеющие небольшой диапазон измеряемых температур поэтому предназначенные для измерения воздуха исключительно в помещении;
  • уличные – устойчивые к несильным механическим воздействиям и влаге, часто дополнительно защищенные корпусом, имеют более высокий диапазон измеряемых температур.

Обратите внимание, что небольших беспроводных датчиков не бывает, поскольку для их питания, считывания и передачи сигнала нужен как минимум контроллер. Поэтому беспроводным может быть термостат, включающий в себя комнатный датчик, но не сам небольшой термодатчик для котла отопления.

Аналоговый Вход 1

Читайте также:  Как избавиться от сырости в квартире: удаление запаха, плесени, народные методы

Охранные датчики собираются в шлейф и подключаются параллельно на один вход. Датчики в шлейфе должны быть однотипными сигналу срабатывания (появление +12ВБ, пропадание +12В, замыкание шлейфа и т.д.). Уровень контролируемого входом термостата сигнала должен быть настроен в веб-сервисе ZONT (Настройка/Настройка термостата/Настройка Входов).

Особенности подключения:

— максимальная удаленность последнего датчика в шлейфе — не более 100 м;

— количество охранных датчиков (ИКД, МКД и т.п.) и датчиков давления в шлейфе — не более 10-ти шт.;

— количество информационных датчиков (пожарных, протечки, утечки газа) в шлейфе — не более 5-ти шт.

Вместо охранных и информационных датчиков на Вход 1 можно подключить сигнал «Авария котла» или сигнал от комнатного терморегулятора.

Датчик давления

Рекомендуемые модели пороговых датчиков давления:

датчик давления XP6oo 0,2-1,2 bar Ду1/4

датчик давления PTE, DUA, KOMPAKT

Совместимый с АДД аналоговый датчик давления: HK3022 DC 5B G1/4 0-0,5mPa

Датчик утечки газа

Рекомендуемый к подключению: сигнализатор загазованности Кенарь

Читайте также:  Выбираем теплоизоляцию — базальтовая вата, минвата или стекловата

Как выбрать выносной термодатчик

Выбор зависит от того, как датчик будет взаимодействовать с котлом: напрямую или через термостат.

Подключаемый напрямую к котлу

Здесь выбор невелик: как правило, это 1-3 модели, разработанные тем же производителем, что и котел. Их совместимость с конкретными моделями или линейками моделей котлов указана в технических характеристиках и инструкции. Кабель для соединения термодатчика с котлом (обычно двухжильный с сечением от 0,5 мм2) необходимо докупать отдельно. Точные требования к сечению и сопротивлению указываются в инструкции датчика.

Подключаемый к термостату

Внешний датчик температуры для термостата Gira 130200. В редких случаях уличный датчик идет в комплекте с комнатным термостатом, но чаще всего в комплекте прилагается датчик для измерения температуры теплых полов. Для учета уличной температуры к термостату подключают универсальные уличные датчики температуры: от Gira, Tim, Shuft (ATF2-NTC10K) или Теплолюкс (TST02). Здесь важно обратить внимание на:

  • диапазон измеряемых температур – например, у Теплолюкс TST02 он от +5 до +45°С, что неприменимо в холодное время года;
  • степень влагозащиты;
  • точность измерения/погрешность – допустимой считается погрешность в +-1°C, хорошим результатом – +-0,5°C;
  • длинна кабеля – как правило, кабель длинной 2-6 м уже соединен с термодатчиком.

Как подключить термодатчик к котлоагрегату

Уличный датчик температуры для котла отопления устанавливается с наружной стороны стены отапливаемого здания с соблюдением таких требований:

  • стена должна быть исключительно северной или северо-восточной, для избежания попадания прямых солнечных лучей. Если попадание все равно предполагается, необходимо защитить сенсор козырьком;
  • по возможности необходимо избегать установки датчика в места повышенной влажности и высокой степенью образования плесени;
  • стена должна иметь толщину и степень теплоизоляции, достаточную для исключения нагрева датчика теплом отапливаемого помещения;
  • не рекомендуется и установка измерительного прибора вблизи кондиционера, дымохода, вытяжных или приточных каналов, любых других конструкций, способных повлиять на результаты измерения.

Сам датчик крепится к стене анкерными болтами, например 5х25, подключается к соответствующему разъему/клемме котла или термостата при помощи двухжильного кабеля (параметры сечения и сопротивления указываются в инструкции датчика температуры), соединения герметично изолируются муфтой.

Правильная установка и подключения не вызывает особых проблем, поскольку подробные алгоритмы всегда описываются в инструкции.

Пример алгоритма монтажа из инструкции к датчику температуры Baxi. В регулировке и калибровке датчики температуры не нуждаются, а работоспособность и точность проверяется на практике (по комнатной температуре).

Особенности подключения цифровых датчиков температуры

Трехпроводной датчик DS18B20 подключается по двухпроводной схеме!

Для подключения DS18B20 необходимо соединить красный и черный провода и подключить их к минусовому проводу шлейфа; желтый провод подключить к плюсовому (сигнальному) проводу шлейфа.

Цены

Производитель (предназначен для котлов производителя) Цена, руб.
Специализированные
BAXI 1 400
Protherm S010075 для котлов Пантера, Гепард, Скат 2 550
Ariston 2 100
Ferroli 1 100
Универсальные
Shuft ATF2-NTC10K 2 100-2 250
Gira 130200 2 280-2 900

Датчики измерения температуры используются для контроля веществ в твердом, жидком или газообразном состоянии. В зависимости от целей применения, схема строения прибора будет видоизменяться. Но чтобы выбрать подходящий инструмент необходимо обращать внимание на одни и те же нюансы.

Виды, конструкция и принципы действия

Термопара

Датчик включает в себя две проволоки из разных металлов, спаянных между собой. Для отношения концов друг с другом в зоне постоянной температуры, в конструкцию добавляют удлиняющие провода из двух металлов. Когда на концы проводов действуют разные температуры (например, при помещении датчика в горячую воду), то в цепи появляется электрический ток. Сила возникшего тока (от 40 до 60 мкВ) зависит от используемого материала термопары, который влияет на термоэлектрическую силу прибора.

В практике можно встретить железоникелевые, хромоалюминиевые, медно-константановые и так далее. В дешевых моделях используются неблагородные металлы (аналогичных термоэлектродам) для удлиняющих проводов, а в дорогих – благородные металлы, которые способы развивать аналогичную термо-ЭДС, что и электроды (необходимо для уменьшения стоимости высококлассным приборов).

Термопара относится к датчикам с высокой точностью. Проблемой устройства является сложность получения замеренного значения. Термопара действует по принципу относительности отличия температур между разъемами. Горячий спай помещается в замеряемое вещество, а холодный остается находиться в окружающей среде.

При необходимости использования термопары работа проводится следующим образом. Температуру холодного спая необходимо компенсировать, для чего вторую термопару помещают в среду с известным показателем.

Если используется программный способ компенсации, второй датчик помещается в изометрическую камеру, где находятся холодные спаи, что позволяет контролировать температуру с высокой точностью. Самое сложное в работе с одноконтактной термопарой – снять показатели.

В ГОСТе прописаны коэффициенты, необходимые для перевода ЭДС в показатель температуры и наоборот. Подсчет также может вестись при помощи контроллера.

Но получаемый от термопары показатель ЭДС измеряется в единицах и сотнях микровольт. Поэтому использование аналоговых преобразователей не будет успешным. Для сборки специальной конструкции, цель которой – получение точных результатов, потребуются малошумящие аналоговые преобразователи.

На практике для устранения имеющихся погрешностей используют автоматическое введение поправки на температуру свободных концов. Под этим подразумевают введение моста с плечами в виде медного и манганинового терморезисторов.

image

Терморезисторы

Терморезисторы делятся по типу зависимости сопротивления от температуры. Они могут быть отрицательными (NTC) или положительными (PTC).

Измерения легче проводить при помощи терморезисторов. Принцип работы построен на сопротивлении материалов внешней температуре. Высокая точность присуща для приборов, изготовленных из платины. На работу терморезисторов влияют две характеристики.

Первая – базовое сопротивление, второе – температура, при которой оно определяется. ГОСТ устанавливает, что определение должно проходить при 0 градусов по Цельсию. В нормативном документе указывается, что рекомендуется использовать несколько номиналов сопротивлений, определяемых в Омах, а также температуры, что позволит сопоставить результаты при 0°С и другом показателе. Для этого используется следующая формула:

Ткс = (Re – R0c) / (Te – T0c) *1/R0c

image

Температурный коэффициент будет изменяться в зависимости от используемого материала для термометров, что отражено в ГОСТе. В нормативном документе также указываются коэффициенты полинома, необходимые для расчета в зависимости от текущего сопротивления.

Термометры сопротивления обладают одним минусом – низкий температурный коэффициент сопротивления. Несмотря на этот нюанс, использование терморезисторов проще по сравнению с принципом работы термопары.

Способы измерения будут зависеть от комплектации модели. Базовые терморезисторы необходимо включать в цепь с источником тока и контролируемого дифференциального напряжения. Чтобы корректно определить доли единицы процента получаемых от температурного коэффициента проводников, лучше использовать аналого-цифровые преобразователи.

Если в датчик уже встроен аналоговый выход, соответствующий питаемому напряжению, то для оцифровывания можно напрямую подключать терморезистор к преобразователю

image

Комбинированные

Комбинированные датчики включают в себя несколько полупроводников, объединенных в единое устройство. Датчики могут иметь встроенный цифровой интерфейс, а не только интегральные схемы с выходом. Часто используется комбинированный датчик благодаря возможности подключения параллельных устройств. Погрешность при расчете температуры равна 2 °С, а при определении влажности – 5%. Проблема в таком датчике одна – оптимизация интерфейса.

image

Цифровые

В цифровых датчиках устанавливается трехвыводная микросхема. Показатели считываются с нескольких параллельно работающих датчиков, что позволяет получить показания с точностью 0,5 °С. Работа электронного термометра возможна от -55 до +125 °С. Единственным минусом устройства является скорость получения результатов – 750 секунд для получения максимально точного показателя. Определение точности прибора осуществляется при помощи соответствующих регулировок, которые необходимы для уменьшения количества затрачиваемого времени на получение результата. Опрос датчика не имеет смысла, так как корпус является инерционным.

image

Бесконтактные

Работа датчика основана на нагревании тонкой пленки, что осуществляется благодаря воздействию инфракрасных лучей. Встретить подобную технологию можно в пирометрических устройствах. В отличии от контактного, получить данные можно на расстоянии.

Кварцевые преобразователи температуры

Если диапазон изменяемых температур превышает стандартные значения и достигает отметки от -80 до +250°С, то используются кварцевые преобразователи. Такие устройства работают на принципе взаимодействия кварца и температуры, отражаемого частотной зависимостью. Преобразователь имеет несколько функций, которые меняются в зависимости от расположения среза по осям кристалла.

Кварцевые датчики отличаются высокой точностью, стабильностью и разрешением. Являются более перспективными способами измерения температуры. Часто можно встретить в цифровых термометрах.

image

Шумовые

Шумовой датчик служит для получения показателей по принципу разности потенциалов на резисторе, которые меняются в зависимости от температуры. На практике подобный способ измерения имеет условие – одна из температур должна быть известна, а вторая — измеряемая. Два полученных шума от различных температур сравнивают и находят искомое значение.

Работа датчика возможна от -270 до +1100 °С. Из преимуществ отмечается возможность измерения температур в термодинамике. Но минусом является сложность реализации такого способа измерения напряжения шумом из-за наличия различий с шумом усилителя.

image

Ядерного квадрупольного резонанса

Принцип работы биметаллического термометра основывается на действии градиента поля тока решетки кристалла и момента ядра, вызванного отклонением заряда от симметрии сферы. При помощи такого процесса создается процессия ядер. Частота напрямую зависит от градиента поля решетки. В зависимости от вещества, величина показателя может подниматься до нескольких тысяч МГц. Чем выше температура, тем меньше частота ЯКР.

ЯКР образует ампулу с веществом, которая помещается в обмотку индуктивности для дальнейшего соединения с контуром генератора. Если частота генератора и частота ЯКР совпадают, то исходящая от генератора энергия поглощается. При измерении вещества с температурой -263°С погрешность составляет 0,02 градуса, а при температуре 27°С, погрешность равна 0,002 градуса. Из преимуществ датчика выделяют неизменную стабильность. Минусом является значительная нелинейность преобразующей функции.

image

Объемные преобразователи

Принцип работы иного рода биметаллического термометра построен на свойстве веществ расширяться и сжиматься в зависимости от действующей температуры. Диапазон действия преобразователя определяется в зависимости от стабильности материала. Датчик может использоваться при температурах от -60 до +400°С. Погрешность составит от 1 до 5%.

При определении температуры датчиками на жидкости погрешность падает до 1-3% в зависимости от температурной среды. Температура закипания и замерзания жидкости также будет влиять на интервал работы датчика.

Если датчик измеряет преобразователи на газе, то граница измерения зависит от точки перехода газа в жидкое состояние и стойкостью баллона в воздействующей температуре.

Канальный

Все цифровые термометры относятся к канальным, так как для передачи сигналов они используют каналы. В зависимости от количества таких “магистралей” определяется канальность устройства. Так термометр Testo 925 относится к 1-канальным, в основе работы лежит термопара, как и у термометра Testo 735-2 – 3-канального. А Testo 810 – 2-канальный прибор с инфракрасным термометром.

Параметры выбора

Чтобы осуществить корректный выбор подходящего термометра, необходимо определить несколько условий, которые должны соответствовать для комфортной работы прибором.

Диапазон рабочей температуры

Необходимо знать, в каких температурах будет задействован термометр. Также нужно определить, какая погрешность будет приемлемой при получении результатов. Если диапазон температур небольшой, то подойдут термисторы. В самых суровых условиях работоспособны преимущественно шумовые приборы.

Условия проведения замеров

Возможно ли поместить термометр в среду или материал, который нужно заменить. Если нет, то получить данные можно при помощи радиационных термометров, которые замеряют температуру сквозь препятствия.

Время работы до калибровки или замены

Установить условия работы датчика. Окружающая обстановка может быть стандартной, с высокой влажность, окислительной, пожароопасной и так далее.

Величина сигнала выхода

Сигнал выхода должен соответствовать возможностям электроизмерительных приборов для дальнейшей обработки получаемых данных. Зависит это от полученных показателей температуры, преобразуемых в энергию.

Другие технические данные

Также при определении подходящего типа датчика температуры необходимо обращать внимание на второстепенные факторы. Эти нюансы позволяют выбрать самый подходящий аппарат для получения необходимых данных.

Погрешность

Для получения самых точных результатов потребуется большое количество времени. Лучший показатель выдает биметаллический термометр, построенный по принципу ЯКР и цифровые. Первые – быстрее, а вторые – точнее.

Разрешение

Этот показатель позволяет получить от датчика более точные приращениям дискретности измерения температуры. Ярким представителем является DS18B20, который может работать в разрешении 9,10,11 и 12 бит. Самый малый режим даст 0.5°C, а максимальный — 0.0625°C.

Напряжение

На величину выходного напряжения будет влиять сопротивление резистора. В зависимости от этого напряжение может быть линейным (изменяться в зависимости от температуры) и нелинейным. Для каждого датчика существуют свои эталонные величины на выводах термометра, который зависит от температуры измеряемого объекта.

Время сработки

Показатель отвечает за скорость получения результатов замера. Как правило, быстрые замеры можно получить, имея крупную погрешность. Для устранения этого недостатка потребуется пренебречь временем сработки и увеличить его до необходимого показателя точности.

Промышленные термодатчики и сенсоры

Кроме стандартных бытовых термодатчиков бывают промышленные, которые используются исключительно на специальных объектах. Их распространение направлено на определенную группу лиц из-за избыточных возможностей, которые требуются только на производстве. Некоторые из них способны работать в различных нетрадиционных средах и суровых условиях. Выбор подходящих типов осуществляется тем же образом, что и для подбора бытовых датчиков.

Применение

Стоит понимать, что каждый из типов датчиков создан для использования в специальных условиях. Практически во всех сферах производства и жизни требуется знать температуру. Так применять термисторы необходимо для получения абсолютных показателей, для сбора показателей в помещениях – шумовые, для получения максимально точных данных – цифровые и так далее.

Мир датчиков температур охватывает все сферы жизни, где требуется измерение показателей. Это может быть помещение, жидкость или предмет с совершенно различными нюансами. В одних помещениях высокая влажность, в другие нельзя попадать. Аналогичные параллели можно проводить с жидкостями и объектами. При выборе подходящего термометра необходимо обращать внимание на нюансы условий измерения.

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Илья Коршунов
Наш эксперт
Написано статей
134
А как считаете Вы?
Напишите в комментариях, что вы думаете – согласны
ли со статьей или есть что добавить?
Добавить комментарий