Med delovanjem ogrevalnih naprav je potrebno nadzorovati stopnjo ogrevanja hladilne tekočine in zraka v prostoru. Temperaturni senzorji za ogrevanje pomagajo odstraniti in prenašati informacije, informacije iz katerih je mogoče brati vizualno ali takoj poslati upravljavcu.
Predlagamo, da razumemo, kako delujejo temperaturni senzorji, kakšne vrste nadzornih naprav obstajajo in katere parametre je treba upoštevati pri izbiri instrumenta. Poleg tega smo pripravili navodila po korakih, ki vam bodo pomagala pri namestitvi toplotnega senzorja na radiator.
Načelo delovanja termičnega senzorja
Za nadzor ogrevalnega sistema je mogoče uporabiti različne metode, med drugim:
- avtomatske naprave za pravočasno oskrbo z energijo;
- enote za nadzor varnosti;
- mešalne enote.
Da bi vse te skupine delovale pravilno, so potrebni temperaturni senzorji, ki dajejo signale o delovanju naprav. Opažanja o odčitkih teh naprav nam omogočajo pravočasno prepoznavanje napak v sistemu in sprejemanje korektivnih ukrepov.
Za odstranjevanje temperature je na voljo veliko vrst instrumentov. Lahko jih potopite v hladilne tekočine, uporabite v zaprtih prostorih ali postavite zunaj
Toplotni senzor se lahko uporablja kot ločena naprava, na primer za nadzor temperature prostora ali za sestavni del kompleksne naprave, na primer ogrevalnega kotla.
Osnova takšnih naprav, ki se uporabljajo v avtomatiziranem krmiljenju, je načelo pretvarjanja temperaturnih indikatorjev v električni signal. Zaradi tega se lahko rezultati meritev hitro prenašajo po omrežju v obliki digitalne kode, ki zagotavlja visoko hitrost, občutljivost in natančnost merjenja.
Hkrati pa lahko različne naprave za merjenje stopnje ogrevanja imajo oblikovne značilnosti, ki vplivajo na številne parametre: delo v določenem okolju, način prenosa, metoda vizualizacije in drugo.
Vrste naprav za odstranjevanje temperature
Termične naprave lahko razvrstimo po več pomembnih merilih, vključno z načinom prenosa informacij, krajem in pogoji namestitve ter algoritmom za odčitavanje.
Prenos informacij
Glede na uporabljeno metodo za prevajanje informacij so senzorji razdeljeni v dve široki kategoriji:
- Žične naprave;
- brezžični senzorji.
Sprva so bile vse take naprave opremljene z žicami, skozi katere so toplotni senzorji priključeni na krmilno enoto in ji posredovani podatki. Čeprav so zdaj takšne naprave pritisnile brezžične partnerje, se še vedno pogosto uporabljajo v preprostih vezjih.
Poleg tega so žični senzorji bolj natančni odčitki in zanesljivo delovanje.
Da bi zagotovili dosledno delovanje žičnega senzorja, ki se uporablja v kompozitni napravi, je zaželeno, da se ga kombinira z opremo, ki jo izdeluje isti proizvajalec.
Dandanes so se razširile brezžične naprave, ki najpogosteje posredujejo informacije z radijskim oddajnikom in sprejemnikom. Takšne naprave je mogoče namestiti skoraj povsod, vključno z ločenim prostorom ali na prostem.
Pomembne značilnosti teh toplotnih senzorjev so:
- prisotnost baterije;
- merilna napaka;
- oddaljenost signala.
Brezžične / žične naprave se lahko popolnoma nadomestijo, vendar obstajajo nekatere posebnosti pri njihovem delovanju.
Glede na kraj in način namestitve
Glede na kraj pritrditve so te naprave razdeljene v naslednje vrste:
- računi, pritrjeni na ogrevalni krog;
- potopne, v stiku z hladilom;
- soba, ki se nahaja znotraj stanovanjskega ali poslovnega prostora;
- zunaj.
V nekaterih enotah lahko za spremljanje temperature uporabite več tipov senzorjev.
Glede na mehanizem branja
Z demonstracijo informacijskih naprav lahko:
- bimetalni;
- alkohol.
V prvem izvedbenem primeru je predvidena uporaba dveh plošč iz različnih kovin, kot tudi merilna palica. Ko se temperatura dvigne, se eden od elementov deformira in ustvari pritisk na puščico. Za odčitavanje takih naprav je značilna dobra natančnost, vendar je njihova vztrajnost velika pomanjkljivost.
Bimetalni in alkoholni termostati so pogosto nameščeni na ogrevalni opremi, na primer kotlih. Omogočajo vam sledenje toplote, katere presežek lahko privede do usodnih posledic
Ta pomanjkljivost je skoraj popolnoma brez senzorjev, katerih delo temelji na uporabi alkohola. V tem primeru se raztopina, ki vsebuje alkohol in se širi, ko se segreje, vlije v hermetično zaprto bučko. Zasnova je precej osnovna, zanesljiva, vendar ni zelo primerna za opazovanje.
Različne vrste toplotnih senzorjev
Za odčitavanje temperature se uporabljajo naprave, ki imajo drugačno načelo delovanja. Najbolj priljubljene so spodaj navedene naprave.
Termočleni: natančna odstranitev - težave pri interpretaciji
Takšna naprava je sestavljena iz dveh žic, ki sta med seboj spajana, izdelana iz različnih kovin. Temperaturna razlika med vročim in hladnim koncem služi kot vir električnega toka 40–60 µV (kazalnik je odvisen od materiala termočlena).
Najpogosteje se za proizvodnjo termočlenov uporabljajo naslednje kombinacije kovin in zlitin: krom-aluminij, železo-kozantan, železo-nikelj, nikelj-krom in drugi
Termočlen se šteje za zelo natančen temperaturni senzor, vendar je zelo težko natančno odčitati iz njega. Za to morate poznati elektromotorno silo (EMF) z uporabo temperaturne razlike naprave.
Da je rezultat pravilen, je pomembno, da se kompenzira temperatura hladnega spoja, na primer z uporabo strojne metode, pri kateri se drugi termočlen postavi na medij z znano temperaturo.
Programska kompenzacijska metoda vključuje postavitev drugega termičnega senzorja v izokamero skupaj s hladnimi spoji, kar omogoča nadzor temperature s podano natančnostjo.
Določene težave povzroča proces odstranjevanja podatkov iz termoelementa zaradi njihove nelinearnosti. Za pravilnost odčitkov so v GOST R 8.585-2001 uvedeni polinomski koeficienti, ki omogočajo pretvorbo EMF v temperaturo, kot tudi izvajanje inverznih operacij.
Druga težava je, da se odčitavanje izvede v mikrovoltih, za pretvorbo katerih je nemogoče uporabljati široko dostopne digitalne naprave. Da bi uporabili termoelement v modelih, je treba zagotoviti natančne, večbitne pretvornike z minimalno ravnijo hrupa.
Termistorji: enostavno in enostavno
Veliko je lažje izmeriti temperaturo s pomočjo termistorjev, ki temeljijo na načelu odvisnosti odpornosti materialov na temperaturo okolja. Takšne naprave, na primer iz platine, imajo tako pomembne prednosti kot visoka natančnost in linearnost.
Izjemno nizek temperaturni koeficient upora se lahko obravnava kot glavni problem takšnih toplotnih senzorjev, vendar je še vedno lažje natančno meriti kot ujeti majhne vrednosti napetosti termoelementov.
Pomembna značilnost upora je osnovni upor pri določeni temperaturi. Po GOST 21342.7-76 se ta kazalnik meri pri 0 ° C. Priporočljivo je uporabiti številne vrednosti upornosti (Ohmov), kot tudi Tcc -temperaturni koeficient.
Tcc se izračuna po formuli:
T CC = (R e - R 0c ) / (T e - T 0c ) * 1 / R 0c,
Kje?
- R e - upor pri trenutni temperaturi;
- R ° c - odpornost pri 0 ° C;
- T e je trenutna temperatura;
- T ° c - 0 ° C.
GOST prikazuje tudi temperaturne koeficiente za različne merilne naprave, izdelane iz bakra, niklja in platine, ter navaja tudi polinomske koeficiente, ki se uporabljajo za izračun temperature na podlagi kazalnikov trenutne upornosti.
Termistorski senzorji so zaradi natančnosti odčitkov, občutljivosti in nezahtevnosti delovanja zelo razširjeni v elektronski in strojni industriji.
Upor lahko izmerite tako, da napravo priključite na vezje tokovnega vira in merite diferenčno napetost. Indikatorje lahko preverite z integriranimi vezji, katerih analogni izhod je enak napetosti.
Termične senzorje s podobnimi napravami lahko enostavno povežemo z analogno-digitalnim pretvornikom in digitaliziramo z osem ali deset bitnimi ADC.
Digitalni senzor za sočasno merjenje
Tudi digitalni toplotni senzorji se pogosto uporabljajo, na primer model DS18B20, ki deluje s pomočjo mikrovezja, ki ima tri izhode. Zahvaljujoč tej napravi je možno hkratno odčitavanje temperatur iz več vzporedno delujočih senzorjev, napaka pa je samo 0, 5 ° C.
Priljubljen model je kombinirani senzor temperature / vlažnosti SHT1, ki vam omogoča merjenje toplote s točnostjo + 2 ° in vlažnostjo z napako +5. Vendar pa sam proizvajalec trdi, da obstajajo natančnejše in stroškovno učinkovitejše naprave.
Med druge prednosti te naprave lahko omenimo tudi širok razpon delovnih temperatur (-55 + 125 ° C). Glavna pomanjkljivost je počasno delovanje: za najbolj natančne izračune instrument potrebuje vsaj 750 ms.
Brezkontaktni irometri (termični posnetki)
Delovanje teh bližinskih senzorjev temelji na fiksiranju toplotnega sevanja, ki izhaja iz telesa. Za karakterizacijo tega pojava se uporabi količina energije, ki se sprosti na časovno enoto na enoto površine na enoto območja valovnih dolžin.
To merilo, ki odraža intenziteto monokromatskega sevanja, se imenuje spektralna svetilnost.
Obstajajo naslednje vrste pirometrov:
- sevanje;
- svetilnost (optična);
- barve.
Sevalni pirometri omogočajo meritve v območju 20–25000 ° C, vendar je za določitev temperature pomembno upoštevati koeficient nepopolnosti sevanja, katerega efektivna vrednost je odvisna od fizičnega stanja telesa, njegove kemične sestave in drugih dejavnikov.
Glavni aktivni element senzorja za sevanje je teleskop, znotraj katerega je baterija, sestavljena iz niza termoelementov. Delovni konci teh naprav se nahajajo na platini, ki je prekrita s platino (+)
Svetlobni (optični) pirometri so zasnovani za merjenje temperature 500-4000 ° C. Zagotavljajo visoko natančnost meritev, lahko pa popačijo odčitke zaradi možne absorpcije sevanja iz telesa z vmesnim medijem, skozi katerega se izvajajo opazovanja.
Barvni pirometri, katerih delovanje temelji na določanju intenzivnosti sevanja pri dveh valovnih dolžinah - po možnosti v rdečem ali modrem segmentu spektra, se uporabljajo za meritve v območju od 800 do 0 ° C.
Njihova glavna prednost je, da nepopolnost sevanja ne vpliva na merilne napake. Poleg tega kazalniki niso odvisni od razdalje do objekta.
Kvarčni temperaturni pretvorniki (piezoelektrični)
Za branje temperatur v območju -80 +250 ° C lahko uporabite kvarčne pretvornike (piezoelektrične elemente), katerih princip temelji na frekvenčni odvisnosti kvarca pri ogrevanju. V tem primeru na funkcijo pretvornika vpliva položaj rezine vzdolž kristalnih osi.
V raziskavah se najpogosteje uporabljajo piezoelektrične (kvarčne) naprave, saj so za takšne naprave značilni razširjeni obseg meritev, zanesljivost, visoka natančnost.
Piezoelektrične senzorje odlikuje visoka občutljivost, visoka ločljivost, zanesljivo delo v daljšem časovnem obdobju. Takšne naprave se široko uporabljajo pri proizvodnji digitalnih termometrov in veljajo za eno najbolj obetavnih naprav za prihodnje tehnologije.
Hrupni (akustični) temperaturni senzorji
Delovanje takih naprav je zagotovljeno z odstranitvijo razlike akustičnega potenciala glede na temperaturo upora.
Akustične metode omogočajo odčitavanje temperatur v zaprtih prostorih in okoljih, kjer neposredno merjenje ni mogoče. Takšne naprave so našle uporabo v medicini, podvodnih raziskavah in industriji
Metoda merjenja s takimi senzorji je precej preprosta: potrebno je primerjati hrup, ki ga ustvarjata dva podobna elementa, od katerih je eden vnaprej znan, drugi pa pri določeni temperaturi.
Akustični termični senzorji so primerni za merjenje intervala -270 - + 1100 ° S. V tem primeru je kompleksnost procesa v prenizki ravni hrupa: zvoki, ki jih oddaja ojačevalnik, včasih prižgejo.
Temperaturni senzorji NQR
Bistvo delovanja jedrskih kvadrupolnih resonančnih termometrov je delovanje polja gradienta, ki ga tvorijo kristalne rešetke, in jedrski trenutek - indikator, ki ga povzroča odstopanje polnjenja od simetrije krogle.
Posledica tega pojava je procesija jeder: njena frekvenca je odvisna od gradienta rešetkastega polja. Na vrednost tega indeksa vpliva tudi temperatura: njeno povečanje povzroča padec frekvence NQR.
Glavni element takih senzorjev je ampula s snovjo, ki je nameščena v navitje induktivnosti, ki je priključen na generatorsko vezje.
Prednost instrumentov je neomejeno trajanje meritev, zanesljivost in stabilno delovanje. Pomanjkljivost je nelinearnost meritev, zaradi česar je potrebno uporabiti funkcijo pretvorbe.
Naprave na polprevodnikih
Kategorija naprav, ki deluje na podlagi sprememb značilnosti pn stika zaradi izpostavljenosti temperaturi. Napetost na tranzistorju je vedno sorazmerna z učinki temperature, kar omogoča enostavno izračunavanje tega faktorja.
Prednosti takšnih naprav so visoka natančnost podatkov, nizki stroški, linearnost karakteristik v celotnem merilnem območju. Namestitev takšnih naprav je primerna za neposredno uporabo na polprevodniški podlagi, tako da so idealni za mikroelektroniko.
Pretvorniki jakosti za odstranjevanje temperature
Takšne naprave temeljijo na dobro znanem načelu raztezanja in krčenja snovi, opazovanih med segrevanjem ali hlajenjem. Takšni senzorji so zelo praktični. Uporabljajo se lahko za določanje temperatur v območju od -60 do + 400 ° C.
Za vizualno spremljanje temperature je večina toplotnih senzorjev v prostorih opremljena z zasloni, ki prikazujejo trenutne vrednosti.
Pomembno je vedeti, da so meritve tekočin s podobnimi napravami omejene s temperaturo vrenja in zamrzovanja, plini pa z njihovim prehodom v tekoče stanje. Okoljske napake, ki jih povzročajo okoljski vplivi za te naprave, so zelo majhne: variirajo v razponu 1-5%.
Izbira temperaturnih senzorjev
Pri izbiri takšnih naprav je treba upoštevati dejavnike, kot so:
- temperaturno območje, v katerem se izvajajo meritve;
- nujnost in možnost potopitve senzorja v objekt ali okolje;
- pogoji merjenja: za meritve v agresivnem okolju je bolje, če raje izberete brezkontaktno različico ali model, nameščen v ohišju proti koroziji;
- življenjsko dobo naprave pred umerjanjem ali zamenjavo - nekatere vrste naprav (npr. termistorji) ne delujejo dovolj hitro;
- tehnični podatki: ločljivost, napetost, pomik signala, napaka;
- vrednost izhodnega signala.
V nekaterih primerih je pomemben tudi material ohišja naprave in ko se uporablja v zaprtih prostorih, velikost in oblika.
DIY priporočila za namestitev
Takšne naprave se pogosto uporabljajo za različne namene: opremljene so z radiatorji, ogrevalnimi kotli in drugimi gospodinjskimi aparati.
Pred montažo natančno preberite navodila: kažejo ne le značilnosti naprave (npr. Dimenzije za priključitev na šobo), temveč tudi pravila delovanja, kot tudi temperaturne omejitve, za katere je merilna naprava primerna.
Prav tako je treba upoštevati velikost podlage, ki se lahko giblje med 120-160 mm.
Razmislite o dveh najpogostejših primerih montaže toplotnega senzorja.
Priključitev naprave na radiator
Vse ogrevalne naprave ni treba opremiti s termostatom. V skladu s predpisi so senzorji nameščeni na akumulator, če njihova skupna zmogljivost presega 50% proizvodnje toplote s podobnimi sistemi. Če sta v prostoru dva grelnika, je termostat nameščen samo na eni, ki ima višjo nazivno moč.
Toplotni senzor je sestavni del temperaturnih regulatorjev, ki omogoča zmanjšanje ali povečanje ogrevanja radiatorjev, talnega ogrevanja in drugih ogrevalnih naprav
Ventil naprave je nameščen na dovodni cevi na mestu, kjer je radiator priključen na ogrevalno omrežje. Če ga ni mogoče vstaviti v obstoječo verigo, je treba odstraniti napajalni vod, kar lahko povzroči nekatere težave.
Za izvedbo te manipulacije je potrebno uporabiti orodje za rezanje cevi, medtem ko je vgradnja termične glave enostavno brez posebne opreme. Takoj, ko je senzor nameščen, je dovolj, da združite oznake na telesu in instrumentu, nato pa se glava fiksira z gladkim pritiskom na roko.
Namestitev senzorja temperature zraka
Takšna naprava je nameščena v najhladnejših stanovanjskih prostorih brez prepiha (v dvorani, kuhinji ali kotlovnici, njena namestitev ni zaželena, saj lahko povzroči motnje v delovanju sistema).
Pri izbiri prostora se morate prepričati, da sonce ne pade na napravo, v bližini ne sme biti nobenih grelnih naprav (grelcev, radiatorjev, cevi).
Za konvencionalni ogrevalni sistem zadostuje en termostat, medtem ko je v kolektorskem vezju zaželeno, da se uporabi več senzorjev, katerih število sovpada s številom sob. To vam omogoča individualno prilagajanje temperature v ločenih prostorih.
Naprava je priključena v skladu z navodili v tehničnem listu, z uporabo priključkov ali kabla, ki so vključeni v komplet.
Če je potrebno spremljati temperaturo, se lahko temperaturni senzor v "toplem tleh" nahaja globoko v betonskem estrihu. V tem primeru lahko za zaščito uporabimo valovito cev z enim zaprtim koncem in nagnjenim lokom.
Slednja značilnost, če je potrebno, omogoča odstranitev poškodovane naprave in njeno zamenjavo z novo.
Namestitev naprave je naslednja:
- V steni je narejena vdolbina za pritrdilne elemente.
- Sprednji del se odstrani s temperaturnega senzorja, nato pa se naprava namesti na pripravljeno območje.
- Nato se grelni kabel priključi na kontakte, priključki pa na senzorje.
Zadnji korak je priključitev napajalnega kabla in nameščanje sprednje plošče.
V tem članku je podrobno opisan priključni načrt termostata za ogrevalni kotel.
Če ima naprava, za katero je potrebna notranja povezava senzorjev, kompleksno strukturo, je bolje stopiti v stik s strokovnjaki.
Zaključki in koristen videoposnetek o tej temi
Video spodaj podrobno opisuje, kako namestiti termične naprave na ogrevalni kotel:
Ali se namestitev senzorjev na dovodnih in povratnih vodih razlikuje:
Temperaturni senzorji se pogosto uporabljajo v različnih industrijah, kot tudi v gospodinjstvu. Široka paleta takšnih naprav, ki temeljijo na različnih principih delovanja, vam omogoča, da izberete najboljšo možnost za reševanje določene naloge.
V hišah in stanovanjih se takšne naprave najpogosteje uporabljajo za vzdrževanje udobne temperature v prostorih, kot tudi za prilagoditev ogrevalnih sistemov - baterij, talnega ogrevanja.
Ali imate kaj dodati ali imate kakšna vprašanja glede izbire in namestitve temperaturnega senzorja? O publikaciji lahko pustite komentarje, sodelujete v razpravah in delite svoje izkušnje z uporabo teh naprav. Obrazec za komunikacijo je v spodnjem bloku.