Během provozu topných zařízení je nutné kontrolovat stupeň ohřevu chladiva, jakož i vzduch v místnosti. Teplotní čidla pro vytápění pomáhají odstraňovat a přenášet informace, z nichž lze vizuálně číst nebo ihned posílat informace do regulátoru.
Navrhujeme pochopit, jak fungují teplotní senzory, jaké typy monitorovacích zařízení existují a jaké parametry je třeba vzít v úvahu při volbě nástroje. Kromě toho jsme připravili postupné pokyny, které pomohou nainstalovat teplotní senzor na topném tělese.
Princip činnosti teplotního čidla
Pro ovládání topného systému může být celá řada metod, včetně:
- automatická zařízení pro včasné zásobování energií;
- bezpečnostní monitorovací jednotky;
- směšovací jednotky.
Aby všechny tyto skupiny pracovaly správně, jsou zapotřebí teplotní snímače, které signalizují fungování zařízení. Pozorování naměřených hodnot těchto zařízení nám umožňuje včas rozpoznat poruchy systému a přijmout nápravná opatření.
K odstranění teploty existuje mnoho typů přístrojů. Mohou být ponořeny do chladicích kapalin, používaných uvnitř, nebo umístěny venku
Tepelný senzor může být použit jako samostatné zařízení, například pro regulaci teploty v místnosti, nebo jako integrální součást komplexního zařízení, například topného kotle.
Základem takových zařízení používaných v automatizovaném řízení je princip přeměny teplotních ukazatelů na elektrický signál. Díky tomu mohou být výsledky měření rychle přenášeny po síti ve formě digitálního kódu, který zaručuje vysokou rychlost, citlivost a přesnost měření.
Současně mohou mít různá zařízení pro měření stupně vytápění konstrukční prvky, které ovlivňují řadu parametrů: práci v určitém prostředí, způsob přenosu, vizualizační metodu a další.
Typy zařízení pro odstranění teploty
Tepelná zařízení lze klasifikovat podle řady důležitých kritérií, včetně způsobu přenosu informací, místa a podmínek instalace, jakož i algoritmu pro odečítání hodnot.
Prostřednictvím přenosu informací
Podle použité metody přenosu informací jsou senzory rozděleny do dvou širokých kategorií:
- drátová zařízení;
- bezdrátové senzory.
Zpočátku byla všechna taková zařízení vybavena dráty, kterými tepelné senzory připojené k řídící jednotce předávaly informace. Ačkoli nyní taková zařízení mají stlačené bezdrátové protějšky, jsou stále často používány v jednoduchých obvodech.
Kabelová čidla jsou navíc přesnější a spolehlivější.
Pro zajištění konzistentního provozu drátového snímače použitého v kompozitním zařízení je žádoucí kombinovat jej se zařízením, které je vyrobeno stejným výrobcem.
V současné době se bezdrátová zařízení rozšířila, což nejčastěji přenáší informace pomocí rádiového vysílače a přijímače. Taková zařízení mohou být namontována téměř všude, včetně oddělené místnosti nebo otevřeného vzduchu.
Důležité vlastnosti těchto tepelných senzorů jsou:
- přítomnost baterie;
- chyba měření;
- vzdálenost přenosu signálu.
Bezdrátová / drátová zařízení se mohou navzájem kompletně vyměnit, v jejich fungování však existují určité zvláštnosti.
Podle místa a způsobu umístění
Podle místa připojení jsou tato zařízení rozdělena do následujících typů:
- faktury připojené k topnému okruhu;
- ponorné, v kontaktu s chladivem;
- místnost, která se nachází uvnitř obytných nebo kancelářských prostor;
- vnější, které jsou umístěny venku.
V některých jednotkách lze k monitorování teploty použít několik typů senzorů.
Podle mechanismu čtení
Prostřednictvím demonstrace informačních zařízení může být:
- bimetalické;
- alkoholik.
V prvním provedení se předpokládá použití dvou desek vyrobených z různých kovů, stejně jako číselníku. Když teplota stoupá, je jeden z prvků deformován a vytváří tlak na šipku. Hodnoty těchto zařízení se vyznačují dobrou přesností, ale jejich setrvačnost je velkou nevýhodou.
Bimetalové a alkoholové termostaty jsou často instalovány na topných zařízeních, například kotlích. Umožňují vám sledovat teplo, které může vést k fatálním následkům
Tento nedostatek je téměř zcela bez senzorů, jejichž práce je založena na použití alkoholu. V tomto případě se roztok obsahující alkohol rozpouští, když se zahřeje, se nalije do hermeticky uzavřené baňky. Design je spíše elementární, spolehlivý, ale ne příliš vhodný pro pozorování.
Různé typy tepelných senzorů
Pro měření teploty se používají přístroje, které mají jiný princip provozu. Nejoblíbenější jsou níže uvedená zařízení.
Termočlánky: přesné odstranění - obtížnost při interpretaci
Takové zařízení se skládá ze dvou navzájem navzájem připájených vodičů, vyrobených z různých kovů. Teplotní rozdíl mezi horkými a studenými konci slouží jako zdroj elektrického proudu 40–60 µV (indikátor závisí na materiálu termočlánku).
Pro výrobu termočlánků se nejčastěji používají následující kombinace kovů a slitin: chrom-hliník, železo-kosantan, železo-nikl, nikl-chrom a další
Termočlánek je považován za vysoce přesný teplotní senzor, ale je velmi obtížné z něj odečítat přesné hodnoty. K tomu potřebujete znát elektromotorickou sílu (EMF) s použitím teplotního rozdílu přístroje.
Aby byl výsledek správný, je důležité kompenzovat teplotu studeného konce za použití například hardwarové metody, při které je druhý termočlánek umístěn na médiu o známé teplotě.
Metoda kompenzace programu zahrnuje umístění dalšího tepelného snímače do isocamery spolu se studenými spoji, což umožňuje regulovat teplotu s danou přesností.
Určité obtíže jsou způsobeny procesem odstraňování dat z termočlánku kvůli jejich nelinearitě. Pro správnost měření jsou polynomiální koeficienty uvedeny v GOST R 8.585-2001, které umožňují převést EMF na teplotu a provádět inverzní operace.
Další problém spočívá v tom, že měření je prováděno v mikrovoltech, pro jejichž převod není možné použít široce dostupná digitální zařízení. Pro použití termočlánku v konstrukcích je nutné zajistit přesné, vícebitové snímače s minimální hladinou hluku.
Termistory: snadné a jednoduché
Je mnohem snazší měřit teplotu pomocí termistorů, které jsou založeny na principu závislosti odolnosti materiálů na okolní teplotě. Taková zařízení, například vyrobená z platiny, mají takové důležité výhody, jako je vysoká přesnost a linearita.
Extrémně nízký teplotní součinitel odporu lze považovat za hlavní problém takových tepelných senzorů, je však stále snazší měřit jej přesně, než aby zachytil malé hodnoty napětí termočlánku.
Důležitou charakteristikou rezistoru je základní odolnost při určité teplotě. Podle GOST 21342.7-76 se tento ukazatel měří při 0 ° C. Doporučuje se použít řadu hodnot odporu (Ohms), jakož i Tcc - teplotní koeficient.
Tcc se vypočítá podle vzorce:
T CC = (Re - R ° c) / (T e - T ° c) * 1 / R ° c,
Kde
- R e - odpor při aktuální teplotě;
- R ° c - odpor při 0 ° C;
- T e je aktuální teplota;
- T ° C - 0 ° C.
GOST také ukazuje teplotní koeficienty pro různé měřící přístroje vyrobené z mědi, niklu, platiny a také uvádí polynomiální koeficienty použité pro výpočet teploty na základě ukazatelů proudového odporu.
Termistorová čidla jsou rozšířená v elektronickém a strojírenském průmyslu, a to díky přesnosti měření, citlivosti a nenáročnosti v provozu.
Odpor lze měřit připojením přístroje k obvodu proudového zdroje a měřením rozdílového napětí. Indikátory můžete kontrolovat pomocí integrovaných obvodů, jejichž analogový výstup se rovná dodávanému napětí.
Tepelná čidla s podobnými zařízeními mohou být snadno připojena k analogově-číslicovému převodníku a digitalizována pomocí osmi nebo desetibitového ADC.
Digitální senzor pro simultánní měření
Digitální termální senzory jsou také široce používány, například model DS18B20, který je provozován pomocí mikroobvodu se třemi výstupy. Díky tomuto přístroji je možné provádět měření teploty současně z několika paralelně pracujících čidel a chyba je pouze 0, 5 ° C.
Oblíbeným modelem je kombinovaný snímač teploty a vlhkosti SHT1, který umožňuje měřit teplo s přesností + 2 ° a vlhkostí s chybou +5. Nicméně samotný výrobce tvrdí, že existují přesnější a nákladově efektivnější zařízení.
Mezi další výhody tohoto zařízení lze také uvést širokou škálu pracovních teplot (-55 + 125 ° C). Hlavní nevýhodou je pomalý provoz: pro nejpřesnější výpočty přístroj vyžaduje minimálně 750 ms.
Bezkontaktní teploměry (termokamery)
Působení těchto bezdotykových senzorů je založeno na fixaci tepelného záření vycházejícího z těles. Pro charakterizaci tohoto jevu se používá množství energie uvolněné za jednotku času na jednotku povrchu na jednotku vlnové délky.
Toto kritérium, odrážející intenzitu monochromatického záření, se nazývá spektrální světelnost.
Existují následující typy pyrometrů:
- záření;
- jas (optický);
- barvy.
Radiační pyrometry umožňují měření v rozsahu 20–25000 ° C, pro stanovení teploty je však důležité vzít v úvahu koeficient neúplnosti záření, jehož efektivní hodnota závisí na fyzickém stavu těla, jeho chemickém složení a dalších faktorech.
Hlavním aktivním prvkem radiačního snímače je dalekohled, uvnitř kterého je baterie tvořená řadou termočlánků. Pracovní konce těchto zařízení jsou umístěny na platině pokryté platinou (+)
Jasové (optické) pyrometry jsou určeny pro měření teplot 500-4000 ° C. Poskytují vysokou přesnost měření, mohou však zkreslit údaje způsobené možnou absorpcí záření z těl prostředním médiem, přes které jsou pozorovány.
Barevné pyrometry, jejichž působení je založeno na určení intenzity záření na dvou vlnových délkách - přednostně v červeném nebo modrém segmentu spektra, se používají pro měření v rozsahu 800 až 0 ° C.
Jejich hlavní výhodou je, že neúplnost záření neovlivňuje chyby měření. Indikátory navíc nezávisí na vzdálenosti objektu.
Snímače teploty křemene (piezoelektrické)
Pro čtení teplot v rozsahu -80 +250 ° C, můžete použít křemenné převodníky (piezoelektrické prvky), jejichž princip je založen na frekvenční závislosti křemene na topení. V tomto případě je funkce převodníku ovlivněna umístěním řezu podél os krystalů.
Piezoelektrická (křemenná) zařízení se nejčastěji používají ve výzkumu, protože tato zařízení se vyznačují rozšířeným rozsahem měření, spolehlivostí, vysokou přesností
Piezoelektrické senzory se vyznačují jemnou citlivostí, vysokým rozlišením, jsou schopny spolehlivě pracovat po dlouhou dobu. Taková zařízení jsou široce používána při výrobě digitálních teploměrů a jsou považována za jedno z nejslibnějších zařízení pro budoucí technologie.
Hlukové (akustické) snímače teploty
Funkce těchto zařízení je zajištěna odstraněním rozdílu akustického potenciálu v závislosti na teplotě rezistoru.
Akustické metody umožňují měření teploty v uzavřených prostorech a prostředích, kde přímé měření není možné. Tato zařízení nalezla uplatnění v lékařství, podvodním výzkumu i v průmyslu
Metoda měření s takovými senzory je poměrně jednoduchá: je nutné porovnat hluk vytvořený dvěma podobnými prvky, z nichž jeden je předem znám, a druhý s definovanou teplotou.
Akustické teplotní snímače jsou vhodné pro měření intervalu -270 - + 1100 ° С. V tomto případě spočívá složitost procesu v příliš nízké úrovni šumu: zvuky vysílané zesilovačem ho někdy tlumí.
Snímače teploty NQR
Podstata činnosti jaderných kvadrupólových rezonančních teploměrů spočívá v působení gradientu pole, který je tvořen krystalovými mřížkami a nukleárním momentem - indikátorem způsobeným odchylkou náboje od symetrie koule.
V důsledku tohoto jevu vzniká proces jádra: jeho frekvence závisí na gradientu mřížkového pole. Hodnota tohoto indexu je také ovlivněna teplotou: jeho nárůst způsobuje pokles frekvence NQR.
Hlavním prvkem těchto senzorů je ampulka s látkou, která je umístěna v indukčním vinutí připojeném k obvodu generátoru.
Výhodou přístrojů je neomezená doba měření, spolehlivost a stabilní provoz. Nevýhodou je nelinearita měření, která vyžaduje použití konverzní funkce.
Zařízení pro polovodiče
Kategorie zařízení, která fungují na základě změn charakteristik křižovatky pn způsobených vystavením teplotě. Napětí na tranzistoru je vždy úměrné účinkům teploty, což usnadňuje výpočet tohoto faktoru.
Výhodou těchto zařízení je vysoká přesnost dat, nízká cena, linearita charakteristik v celém rozsahu měření. Instalace takových zařízení je vhodná pro přímé použití na polovodičovém substrátu, takže jsou ideální pro mikroelektroniku.
Převodníky objemu pro odstranění teploty
Tato zařízení jsou založena na dobře známém principu expanze a kontrakce látek pozorovaných během zahřívání nebo chlazení. Takové senzory jsou poměrně praktické. Mohou být použity pro stanovení teplot v rozsahu -60 - + 400 ° C.
Aby bylo možné vizuálně sledovat teplotu, je většina tepelných senzorů v areálu vybavena displeji, které zobrazují aktuální hodnoty.
Je důležité si uvědomit, že měření kapalin s podobnými zařízeními je omezeno teplotou varu a zmrazování a plyny jejich přechodem do kapalného stavu. Environmentální chyba způsobená vlivy prostředí na tato zařízení je poměrně malá: pohybuje se v rozmezí 1–5%.
Volba teplotních čidel
Při výběru takových zařízení by měly být zohledněny tyto faktory:
- teplotní rozsah, ve kterém se provádí měření;
- nutnost a možnost ponoření senzoru do objektu nebo prostředí;
- podmínky měření: pro měření v agresivním prostředí je lepší dát přednost bezkontaktní verzi nebo modelu umístěnému v antikorozním pouzdře;
- životnost zařízení před kalibrací nebo výměnou - některé typy zařízení (například termistory) selhávají poměrně rychle;
- technické údaje: rozlišení, napětí, rychlost přivádění signálu, chyba;
- hodnota výstupního signálu.
V některých případech je také důležitý materiál skříně zařízení a při použití v interiéru, velikosti a provedení.
Doporučení pro instalaci DIY
Taková zařízení jsou široce používána pro různé účely: jsou vybavena radiátory, topnými kotli a dalšími domácími spotřebiči.
Před instalací je třeba si pozorně přečíst návod: neuvádí pouze vlastnosti instalace (například rozměry pro připojení k trysce), ale také provozní pravidla, jakož i teplotní limity, pro které je měřicí zařízení vhodné.
Je také nutné vzít v úvahu velikost vložky, která se může pohybovat mezi 120-160 mm.
Zvažte dva nejčastější případy montáže teplotního čidla.
Připojení zařízení k radiátoru
Není nutné vybavovat všechna topná zařízení termostatem. Podle předpisů jsou snímače instalovány na baterii, pokud její celková kapacita přesahuje 50% výroby tepla podobnými systémy. Pokud jsou v místnosti dva ohřívače, je termostat instalován pouze na jednom, který má vyšší výkon.
Термодатчик является обязательной составной частью регуляторов температуры, позволяющих снижать или увеличивать нагрев радиаторов, теплого пола и других отопительных приборов
Клапан прибора устанавливается на подающий трубопровод в месте подключения радиатора к сети отопления. При невозможности его врезки в уже имеющуюся цепь следует демонтировать подводку подачи, что может вызвать некоторые сложности.
Для проведения этой манипуляции необходимо воспользоваться инструментом для резки труб, тогда как монтаж термоголовки легко производится без спецоборудования. Как только датчик будем смонтирован, достаточно совместить сделанные метки на корпусе и приборе, после чего головка фиксируется плавным нажатием руки.
Монтаж термодатчика воздуха
Подобный прибор устанавливается в наиболее холодном жилом помещении без сквозняков (в холле, кухне или котельной его монтаж нежелателен, так как может вызвать нарушения в работе системы).
При выборе места нужно следить, чтобы на устройство не падали солнечные лучи, рядом не должно быть отопительных приборов (обогревателей, радиаторов, труб).
Для обычной системы отопления достаточно одного термостата, тогда как при коллекторной схеме желательно применять несколько датчиков, число которых совпадает с количеством комнат. Это позволит индивидуально регулировать температуру в обособленных пространствах
Подключение прибора осуществляется согласно инструкциям, которые находятся в техническом паспорте, при этом используются клеммы или кабель, которые входят в комплект.
При необходимости отслеживания температуры термодатчик в “теплом полу” может располагаться в глубине бетонной стяжки. В этом случае для защиты можно применить гофрированную трубу, имеющую один закрытый торец и покатый изгиб
Последняя особенность позволяет при необходимости извлечь сломанный прибор и заменить его на новый.
Монтаж устройства осуществляется следующим образом:
- В стене устраивается углубление для крепежа навесного прибора.
- С термодатчика снимается передняя деталь, после чего приспособление устанавливается на подготовленном участке.
- Далее к контактам подсоединяется греющий кабель, тогда как к датчикам – клеммы.
Заключительный этап – подсоединение питающего кабеля и установка передней панели на свое место.
Схема подключения термостата для котла отопления подробно описана в этой статье.
Если устройство, для функциональности которого необходимо внутреннее подключение датчиков, имеет сложную конструкцию, лучше обратиться к специалистам.
Závěry a užitečné video na toto téma
В приведенном ниже видео подробно рассказывается, как проводить установку термоприборов на отопительный котел:
Отличается ли монтаж датчиков на трубы подачи и обратки:
Датчики температуры широко используются как в различных сферах промышленности, так и в бытовых целях. Большой ассортимент подобных приборов, в основу которых положены разные принципы работы, позволяет подобрать оптимальный вариант для решения той или иной задачи.
В домах и квартирах такие устройства чаще всего используются для поддержания комфортной температуры в помещениях, а также регулировки отопительных систем – батарей, теплого пола.
Есть, что дополнить, или возникли вопросы по выбору и установке температурного датчика? Můžete zanechat komentáře k publikaci, účastnit se diskusí a sdílet své vlastní zkušenosti s používáním těchto zařízení. Formulář pro komunikaci je ve spodním bloku.