Počas prevádzky vykurovacích zariadení je potrebné kontrolovať stupeň ohrevu chladiacej kvapaliny, ako aj vzduch v miestnosti. Teplotné snímače pre vykurovanie pomáhajú odstraňovať a prenášať informácie, z ktorých je možné vizuálne čítať alebo okamžite posielať do regulátora.
Navrhujeme pochopiť, ako fungujú teplotné senzory, aké typy monitorovacích zariadení existujú a aké parametre by sa mali zohľadniť pri výbere nástroja. Okrem toho sme pripravili podrobné pokyny, ktoré pomôžu nainštalovať teplotný senzor na vykurovacie teleso.
Princíp činnosti tepelného snímača
Na riadenie vykurovacieho systému môže byť rad metód, vrátane:
- Automatické zariadenia na včasné zásobovanie energiou;
- Bezpečnostné monitorovacie jednotky;
- miešacích jednotiek.
Aby všetky tieto skupiny fungovali správne, sú potrebné teplotné snímače, ktoré signalizujú fungovanie zariadení. Pozorovania odčítania týchto zariadení nám umožňujú včas identifikovať poruchy systému a prijať nápravné opatrenia.
Na odstránenie teploty existuje mnoho typov nástrojov. Môžu byť ponorené do chladiacich zmesí, ktoré sa používajú v interiéri, alebo môžu byť umiestnené vonku
Tepelný senzor môže byť použitý ako samostatné zariadenie, napríklad na reguláciu teploty v miestnosti, alebo ako integrálna súčasť komplexného zariadenia, napríklad vykurovacieho kotla.
Základom takýchto zariadení používaných v automatizovanom riadení je princíp premeny ukazovateľov teploty na elektrický signál. Vďaka tomu sa môžu výsledky merania rýchlo prenášať cez sieť vo forme digitálneho kódu, ktorý zaručuje vysokú rýchlosť, citlivosť a presnosť merania.
Rôzne zariadenia na meranie vykurovacieho stupňa môžu mať zároveň konštrukčné vlastnosti, ktoré ovplyvňujú niekoľko parametrov: prácu v konkrétnom prostredí, spôsob prenosu, spôsob vizualizácie a ďalšie.
Typy zariadení na odstránenie teploty
Tepelné zariadenia môžu byť klasifikované podľa viacerých dôležitých kritérií, vrátane spôsobu prenosu informácií, miesta a podmienok inštalácie, ako aj algoritmu pre odčítanie údajov.
Prostredníctvom prenosu informácií
Podľa použitej metódy prekladu informácií sú senzory rozdelené do dvoch širokých kategórií:
- drôtové zariadenia;
- bezdrôtové senzory.
Spočiatku boli všetky takéto zariadenia vybavené drôtmi, cez ktoré boli pripojené termálne senzory pripojené k riadiacej jednotke. Hoci teraz takéto zariadenia majú stlačené bezdrôtové náprotivky, sú stále často používané v jednoduchých obvodoch.
Okrem toho, káblové senzory sú presnejšie odčítané a spoľahlivé.
Na zabezpečenie konzistentnej prevádzky káblového senzora použitého v kompozitnom zariadení je žiaduce kombinovať ho so zariadením, ktoré vyrába ten istý výrobca.
V súčasnosti sa bezdrôtové zariadenia rozšírili, čo najčastejšie prenáša informácie pomocou rádiového vysielača a prijímača. Takéto zariadenia môžu byť namontované takmer všade, vrátane samostatnej miestnosti alebo otvoreného vzduchu.
Dôležité vlastnosti týchto tepelných snímačov sú:
- prítomnosť batérie;
- chyba merania;
- vzdialenosť prenosu signálu.
Bezdrôtové / káblové zariadenia sa môžu navzájom úplne nahradiť, ale v ich fungovaní existujú určité zvláštnosti.
Podľa miesta a spôsobu umiestnenia
Podľa miesta pripojenia sú tieto zariadenia rozdelené do nasledujúcich typov:
- faktúry pripojené k vykurovaciemu okruhu;
- ponorné, v kontakte s chladiacou kvapalinou;
- miestnosť, ktorá sa nachádza vo vnútri obytných alebo kancelárskych priestorov;
- externe, ktoré sú umiestnené vonku.
V niektorých jednotkách možno na monitorovanie teploty použiť niekoľko typov snímačov.
Podľa mechanizmu čítania
Prostredníctvom demonštrácie informačných zariadení môže byť:
- bimetal;
- alkohol.
V prvom uskutočnení sa predpokladá použitie dvoch dosiek vyrobených z rôznych kovov, ako aj číselníka. Keď teplota stúpa, jeden z prvkov sa deformuje a vytvára tlak na šípku. Odčítanie takýchto zariadení sa vyznačuje dobrou presnosťou, ale ich zotrvačnosť je veľkou nevýhodou.
Bimetalové a alkoholové termostaty sú často inštalované na vykurovacích zariadeniach, napríklad kotloch. Umožňujú sledovať teplo, čo môže viesť k smrteľným následkom
Tento nedostatok je takmer úplne bez senzorov, ktorých práca je založená na použití alkoholu. V tomto prípade sa roztok obsahujúci alkohol rozpína pri zahrievaní do hermeticky uzavretej banky. Dizajn je skôr elementárny, spoľahlivý, ale nie veľmi vhodný pre pozorovania.
Rôzne typy tepelných snímačov
Na meranie teploty sa používajú zariadenia, ktoré majú iný princíp činnosti. Najpopulárnejšie sú zariadenia uvedené nižšie.
Termočlánky: presné odstránenie - ťažkosti pri interpretácii
Takéto zariadenie sa skladá z dvoch navzájom spájaných drôtov, vyrobených z rôznych kovov. Teplotný rozdiel medzi horúcim a studeným koncom slúži ako zdroj elektrického prúdu 40–60 µV (indikátor závisí od materiálu termočlánku).
Na výrobu termočlánkov sa najčastejšie používajú tieto kombinácie kovov a zliatin: chróm-hliník, železo-kosantán, železo-nikel, nikel-chróm a ďalšie.
Termočlánok je považovaný za vysoko presný teplotný senzor, ale je pomerne ťažké z neho odčítať presné hodnoty. Na to je potrebné poznať elektromotorickú silu (EMF) s použitím teplotného rozdielu zariadenia.
Aby bol výsledok správny, je dôležité kompenzovať teplotu studeného spoja, napríklad pomocou hardvérovej metódy, pri ktorej sa druhý termočlánok umiestni na médium so známou teplotou.
Metóda kompenzácie programu zahŕňa umiestnenie iného tepelného snímača do izocamery spolu so studenými križovatkami, čo umožňuje regulovať teplotu s danou presnosťou.
Určité ťažkosti sú spôsobené procesom odstraňovania údajov z termočlánku kvôli ich nelinearite. Pre správnosť údajov sú koeficienty polynómu uvedené v GOST R 8.585-2001, ktoré umožňujú konvertovať EMF na teplotu, ako aj vykonávať inverzné operácie.
Ďalším problémom je to, že údaje sa uskutočňujú v mikrovoltoch, na ktorých konverziu nie je možné použiť široko dostupné digitálne zariadenia. Na použitie termočlánku v dizajnoch je potrebné zabezpečiť presné, viacbitové snímače s minimálnou hladinou hluku.
Termistory: jednoduché a jednoduché
Je oveľa ľahšie merať teplotu pomocou termistorov, ktoré sú založené na princípe závislosti odporu materiálov na teplote okolia. Takéto zariadenia, napríklad vyrobené z platiny, majú také dôležité výhody, ako je vysoká presnosť a linearita.
Extrémne nízky teplotný koeficient odporu možno považovať za hlavný problém takýchto tepelných snímačov, je však stále ľahšie ho presne merať ako zachytávať malé hodnoty napätia termočlánku.
Dôležitou charakteristikou rezistora je odpor bázy pri určitej teplote. Podľa GOST 21342.7-76 sa tento ukazovateľ meria pri 0 ° C. Odporúča sa použiť niekoľko hodnôt odporu (Ohms), ako aj Tcc - teplotný koeficient.
Tcc sa vypočíta podľa vzorca:
TCc = (Re - R ° c) / (T e - T ° c) * 1 / R ° c,
kde:
- R e - odpor pri aktuálnej teplote;
- R ° c - odpor pri 0 ° C;
- T e je aktuálna teplota;
- T ° C - 0 ° C.
GOST tiež uvádza teplotné koeficienty pre rôzne meracie zariadenia vyrobené z medi, niklu, platiny a tiež označuje polynomické koeficienty používané na výpočet teploty na základe ukazovateľov prúdového odporu.
Termistorové senzory sú rozšírené v elektronickom a strojárenskom priemysle vďaka presnosti odčítania, citlivosti a nenáročnosti v prevádzke
Odpor môžete merať pripojením zariadenia k obvodu prúdového zdroja a meraním diferenciálneho napätia. Indikátory môžete kontrolovať pomocou integrovaných obvodov, ktorých analógový výstup sa rovná dodávanému napätiu.
Tepelné snímače s podobnými zariadeniami možno ľahko pripojiť k analógovo-digitálnemu konvertoru a digitalizovať ho pomocou osem alebo desaťbitového ADC.
Digitálny senzor pre simultánne merania
Digitálne termálne snímače sú tiež široko používané, napríklad model DS18B20, ktorý sa ovláda pomocou mikroobvodu s tromi výstupmi. Vďaka tomuto zariadeniu je možné merať teplotu súčasne z viacerých paralelne pracujúcich senzorov a chyba je iba 0, 5 ° C.
Obľúbeným modelom je kombinovaný snímač teploty / vlhkosti SHT1, ktorý umožňuje meranie tepla s presnosťou + 2 ° a vlhkosťou s chybou +5. Avšak samotný výrobca tvrdí, že existujú presnejšie a nákladovo efektívnejšie zariadenia.
Medzi ďalšie výhody tohto zariadenia patrí aj široká škála pracovných teplôt (-55 + 125 ° C). Hlavnou nevýhodou je pomalá prevádzka: pre najpresnejšie výpočty vyžaduje prístroj najmenej 750 ms.
Bezkontaktné teplomery (termokamery)
Pôsobenie týchto snímačov priblíženia je založené na fixácii tepelného žiarenia vychádzajúceho z telies. Na charakterizáciu tohto javu sa používa množstvo energie uvoľnenej za jednotku času na jednotku povrchu na jednotku vlnovej dĺžky.
Toto kritérium odrážajúce intenzitu monochromatického žiarenia sa nazýva spektrálna svietivosť.
Existujú nasledujúce typy pyrometrov:
- žiarenie;
- jas (optický);
- farbu.
Radiačné pyrometre umožňujú meranie v rozsahu 20–25000 ° C, pre určenie teploty je však dôležité zohľadniť koeficient neúplnosti žiarenia, ktorého efektívna hodnota závisí od fyzikálneho stavu tela, jeho chemického zloženia a ďalších faktorov.
Hlavným aktívnym prvkom snímača žiarenia je teleskop, vnútri ktorého je batéria pozostávajúca zo série termočlánkov. Pracovné konce týchto zariadení sú umiestnené na platničke pokrytej platinou (+)
Jasové (optické) pyrometre sú určené na meranie teplôt 500 - 4000 ° C. Poskytujú vysokú presnosť meraní, môžu však skresliť údaje spôsobené možnou absorpciou žiarenia z telies prostredným médiom, cez ktoré sa vykonávajú pozorovania.
Farebné pyrometre, ktorých pôsobenie je založené na stanovení intenzity žiarenia pri dvoch vlnových dĺžkach - výhodne v červenom alebo modrom segmente spektra, sa používajú na meranie v rozsahu 800 až 0 ° C.
Ich hlavnou výhodou je, že neúplnosť žiarenia neovplyvňuje chyby merania. Okrem toho indikátory nezávisia od vzdialenosti od objektu.
Snímače teploty kremeňa (piezoelektrické)
Pre čítanie teplôt v rozsahu -80 +250 ° C, môžete použiť kremenné prevodníky (piezoelektrické prvky), ktorých princíp je založený na frekvenčnej závislosti kremeňa na vykurovaní. V tomto prípade je funkcia konvertora ovplyvnená umiestnením rezu pozdĺž osí kryštálov.
Piezoelektrické (kremenné) zariadenia sa najčastejšie používajú vo výskume, pretože tieto zariadenia sa vyznačujú rozšíreným rozsahom meraní, spoľahlivosťou, vysokou presnosťou
Piezoelektrické senzory sa vyznačujú jemnou citlivosťou, vysokým rozlíšením, sú schopné spoľahlivo pracovať po dlhú dobu. Takéto zariadenia sú široko používané pri výrobe digitálnych teplomerov a sú považované za jedno z najsľubnejších zariadení pre budúce technológie.
Hlukové (akustické) snímače teploty
Fungovanie takýchto zariadení je zabezpečené odstránením rozdielu akustického potenciálu v závislosti od teploty rezistora.
Akustické metódy umožňujú odčítanie teploty v uzavretých priestoroch a prostrediach, kde nie je možné priame meranie. Takéto zariadenia našli uplatnenie v medicíne, podvodnom výskume, ako aj v priemysle
Metóda merania s takýmito senzormi je pomerne jednoduchá: je potrebné porovnať hluk vytvorený dvoma podobnými prvkami, z ktorých jeden je vopred známy a druhý pri definovanej teplote.
Akustické teplotné snímače sú vhodné na meranie intervalu -270 - + 1100 ° С. V tomto prípade spočíva zložitosť procesu v príliš nízkej úrovni šumu: zvuky, ktoré vydáva zosilňovač, ho niekedy tlmia.
Snímače teploty NQR
Podstata činnosti jadrových kvadrupólových rezonančných teplomerov spočíva v pôsobení gradientu poľa, ktorý je tvorený kryštálovými mriežkami a nukleárnym momentom - indikátorom spôsobeným odchýlkou náboja od symetrie gule.
V dôsledku tohto javu vzniká proces jadier: jeho frekvencia závisí od gradientu poľa mriežky. Hodnota tohto indexu je tiež ovplyvnená teplotou: jeho nárast spôsobuje pokles frekvencie NQR.
Hlavným prvkom takýchto senzorov je ampulka s látkou, ktorá je umiestnená v indukčnom vinutí pripojenom k obvodu generátora.
Výhodou nástrojov je neobmedzené trvanie merania, spoľahlivosť a stabilná prevádzka. Nevýhodou je nelinearita meraní, ktorá vyžaduje použitie konverznej funkcie.
Zariadenia na polovodiče
Kategória zariadení, ktoré fungujú na základe zmien v charakteristikách križovatky pn spôsobenej vystavením teplote. Napätie na tranzistore je vždy úmerné účinkom teploty, čo uľahčuje výpočet tohto faktora.
Výhodou takýchto zariadení je vysoká presnosť údajov, nízka cena, linearita charakteristík v celom rozsahu merania. Inštalácia takýchto zariadení je vhodná priamo na polovodičový substrát, takže sú ideálne pre mikroelektroniku.
Objemové prevodníky na snímanie teploty
Takéto zariadenia sú založené na dobre známom princípe expanzie a kontrakcie látok pozorovaných počas zahrievania alebo chladenia. Takéto senzory sú celkom praktické. Môžu byť použité na stanovenie teplôt v rozsahu -60 - + 400 ° C.
Aby bolo možné vizuálne monitorovať teplotu, väčšina tepelných snímačov v priestoroch je vybavená displejmi, ktoré zobrazujú aktuálne hodnoty.
Je dôležité si uvedomiť, že merania kvapalín s podobnými zariadeniami sú limitované teplotou varu a mrazu, a plynov - ich prechodom do kvapalného stavu. Environmentálna chyba spôsobená environmentálnymi vplyvmi pre tieto zariadenia je pomerne malá: pohybuje sa v rozsahu 1-5%.
Výber teplotných snímačov
Pri výbere takýchto zariadení by sa mali zohľadniť také faktory, ako sú:
- teplotný rozsah, v ktorom sa vykonávajú merania;
- nutnosť a možnosť ponorenia senzora do objektu alebo prostredia;
- podmienky merania: pri meraní v agresívnom prostredí je lepšie uprednostniť bezkontaktnú verziu alebo model umiestnený v antikoróznom kryte;
- životnosť zariadenia pred kalibráciou alebo výmenou - niektoré typy zariadení (napríklad termistory) zlyhávajú celkom rýchlo;
- technické údaje: rozlíšenie, napätie, rýchlosť privádzania signálu, chyba;
- hodnota výstupného signálu.
V niektorých prípadoch je dôležitý aj materiál puzdra zariadenia a pri použití v interiéri, veľkosti a dizajne.
Odporúčania pre inštaláciu DIY
Takéto zariadenia sú široko používané na rôzne účely: sú vybavené radiátormi, vykurovacími kotlami a inými domácimi spotrebičmi.
Pred inštaláciou si pozorne prečítajte návod na použitie: uvádza nielen vlastnosti inštalácie (napríklad rozmery pre pripojenie k tryske), ale aj prevádzkové pravidlá, ako aj teplotné limity, pre ktoré je meracie zariadenie vhodné.
Je tiež potrebné zvážiť veľkosť vložky, ktorá sa môže pohybovať medzi 120-160 mm.
Zvážte dva najčastejšie prípady montáže tepelného snímača.
Pripojenie zariadenia k chladiču
Nie je nutné vybavovať všetky vykurovacie zariadenia termostatom. Podľa predpisov sú snímače nainštalované na batérii, ak ich celková kapacita presahuje 50% výroby tepla podobnými systémami. Ak sú v miestnosti dva ohrievače, potom je termostat nainštalovaný len na jednom, ktorý 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.
Závery a užitočné video na túto tému
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? Môžete zanechať komentáre k publikácii, zúčastniť sa diskusií a podeliť sa o svoje vlastné skúsenosti s používaním takýchto zariadení. Formulár pre komunikáciu je v dolnom bloku.