Snímače teploty pre vykurovanie: účel, typy, návod na inštaláciu

Pri prevádzke vykurovacích zariadení je potrebné kontrolovať stupeň ohrevu chladiacej kvapaliny, ako aj vzduch v miestnosti.Teplotné senzory pre vykurovanie pomáhajú zachytávať a prenášať informácie, z ktorých je možné vizuálne odčítať alebo ihneď odoslať do regulátora.

Odporúčame vám pochopiť, ako fungujú snímače teploty, aké typy monitorovacích zariadení existujú a aké parametre by ste mali brať do úvahy pri výbere zariadenia. Okrem toho sme pripravili pokyny krok za krokom, ktoré vám pomôžu nainštalovať snímač teploty na vykurovacie teleso sami.

Princíp činnosti tepelného snímača

Vykurovací systém môžete ovládať rôznymi spôsobmi, vrátane:

• automatické zariadenia na včasné zásobovanie energiou;
• bezpečnostné monitorovacie bloky;
• miešacie jednotky.

Pre správnu činnosť všetkých týchto skupín sú potrebné snímače teploty, ktoré poskytujú signály o prevádzke zariadení. Sledovanie hodnôt týchto zariadení nám umožňuje včas identifikovať chyby v systéme a prijať nápravné opatrenia.

Existuje mnoho typov zariadení používaných na zmiernenie horúčky. Môžu byť ponorené do chladiacej kvapaliny, používané v interiéri alebo umiestnené vonku

Snímač teploty môže byť použitý ako samostatné zariadenie, napríklad na sledovanie teploty v miestnosti, alebo môže byť integrálnou súčasťou komplexného zariadenia, napríklad vykurovacieho kotla.

Základom takýchto zariadení používaných v automatizovanom riadení je princíp premeny indikátorov teploty na elektrický signál. Vďaka tomu je možné výsledky merania rýchlo prenášať po sieti vo forme digitálneho kódu, čo zaručuje vysokú rýchlosť, citlivosť a presnosť merania.

Súčasne môžu mať rôzne zariadenia na meranie vykurovacieho stupňa konštrukčné prvky, ktoré ovplyvňujú množstvo parametrov: prevádzka v určitom prostredí, spôsob prenosu, spôsob vizualizácie a iné.

Typy zariadení na meranie teploty

Tepelné zariadenia možno klasifikovať podľa množstva dôležitých kritérií, vrátane spôsobu prenosu informácií, miesta a podmienok inštalácie, ako aj algoritmu na odčítanie.

Spôsobom prenosu informácií

Podľa spôsobu prenosu informácií sa senzory delia do dvoch veľkých kategórií:

• káblové zariadenia;
• bezdrôtové senzory.

Spočiatku boli všetky takéto zariadenia vybavené drôtmi, cez ktoré tepelné senzory komunikovali s riadiacou jednotkou a prenášali do nej informácie. Hoci takéto zariadenia teraz nahradili svoje bezdrôtové náprotivky, stále sa často používajú v jednoduchých obvodoch.

Drôtové snímače sú navyše v prevádzke presnejšie a spoľahlivejšie.

Na zabezpečenie konzistentnej prevádzky drôtového snímača používaného v kompozitnom zariadení sa odporúča kombinovať ho so zariadením od rovnakého výrobcu

V súčasnosti sa rozšírili bezdrôtové zariadenia, ktoré najčastejšie prenášajú informácie pomocou vysielača a prijímača rádiových vĺn. Takéto zariadenia môžu byť inštalované takmer kdekoľvek, vrátane samostatnej miestnosti alebo pod holým nebom.

Dôležité vlastnosti takýchto snímačov teploty sú:

• prítomnosť batérie;
• chyba meraní;
• rozsah prenosu signálu.

Bezdrôtové/káblové zariadenia sa môžu navzájom úplne nahradiť, existujú však určité zvláštnosti v ich fungovaní.

Podľa miesta a spôsobu umiestnenia

Na základe miesta montáže sú takéto zariadenia rozdelené do nasledujúcich typov:

• režijné náklady pripojené k vykurovaciemu okruhu;
• ponorné, v kontakte s chladiacou kvapalinou;
• vnútorné, umiestnené vo vnútri obytných alebo kancelárskych priestorov;
• vonkajšie, ktoré sa nachádzajú vonku.

Niektoré jednotky môžu používať niekoľko typov snímačov súčasne na reguláciu teploty.

Podľa mechanizmu na čítanie

Podľa spôsobu zobrazovania informácií môžu byť zariadenia:

• bimetalické;
• alkohol.

Prvá možnosť zahŕňa použitie dvoch dosiek vyrobených z rôznych kovov, ako aj číselníka. Keď teplota stúpa, jeden z prvkov sa deformuje a vytvára tlak na šípku. Údaje takýchto zariadení sa vyznačujú dobrou presnosťou, ale ich veľkou nevýhodou je ich zotrvačnosť.

Bimetalové a alkoholové termostaty sú často inštalované na vykurovacích zariadeniach, ako sú kotly. Umožňujú vám sledovať teplo, prekročenie ktorého môže mať fatálne následky.

Senzory, ktorých činnosť je založená na použití alkoholu, sú takmer úplne zbavené tohto nedostatku. V tomto prípade sa roztok obsahujúci alkohol naleje do hermeticky uzavretej banky, ktorá sa pri zahrievaní roztiahne. Dizajn je celkom elementárny, spoľahlivý, ale nie príliš vhodný na pozorovanie.

Rôzne typy snímačov teploty

Na meranie teploty sa používajú zariadenia s rôznym princípom činnosti. Medzi najobľúbenejšie zariadenia patria zariadenia uvedené nižšie.

Termočlánky: presné čítanie – ťažko interpretovateľné

Takéto zariadenie pozostáva z dvoch navzájom spájkovaných drôtov vyrobených z rôznych kovov. Teplotný rozdiel, ktorý sa vyskytuje 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-kostantan, železo-nikel, nikel-chróm a iné

Termočlánok sa považuje za vysoko presný snímač teploty, ale je dosť ťažké z neho získať presné údaje. Aby ste to dosiahli, musíte zistiť elektromotorickú silu (EMF) pomocou teplotného rozdielu zariadenia.

Aby bol výsledok správny, je dôležité kompenzovať teplotu studeného konca, napríklad pomocou hardvérovej metódy, pri ktorej sa druhý termočlánok umiestni do prostredia s vopred známou teplotou.

Metóda softvérovej kompenzácie spočíva v umiestnení ďalšieho snímača teploty do izokomory spolu so studenými spojmi, čo umožňuje regulovať teplotu s danou presnosťou.

Proces získavania údajov z termočlánku spôsobuje určité ťažkosti kvôli jeho nelinearite. Na zabezpečenie správnosti údajov GOST R 8.585-2001 zavádza polynómové koeficienty, ktoré vám umožňujú previesť EMF na teplotu, ako aj vykonávať spätné operácie.

Ďalším problémom je, že údaje sa merajú v mikrovoltoch, ktoré nie je možné previesť pomocou široko dostupných digitálnych prístrojov.Pre použitie termočlánku v konštrukciách je potrebné zabezpečiť presné, viacmiestne prevodníky s minimálnou hlučnosťou.

Termistory: jednoduché a jednoduché

Oveľa jednoduchšie je meranie teploty pomocou termistorov, ktoré sú založené na princípe závislosti odporu materiálov od teploty okolia. Takéto zariadenia, napríklad vyrobené z platiny, majú také dôležité výhody, ako je vysoká presnosť a linearita.

Za hlavný problém takýchto snímačov teploty možno považovať extrémne nízky teplotný koeficient odporu, ale stále je jednoduchšie ho presne zmerať, ako zistiť nízke hodnoty napätia termočlánkov.

Dôležitou charakteristikou rezistora je jeho základný odpor pri určitej teplote. Podľa GOST 21342.7-76 sa tento indikátor meria pri 0 ° C. V tomto prípade sa odporúča použiť niekoľko hodnôt odporu (Ohmy), ako aj T_ks - teplotný koeficient.

T indikátor_ks vypočítané podľa vzorca:

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

Kde:

• R_e – odpor pri aktuálnej teplote;
• R_0c – odolnosť pri 0°C;
• T_e - aktuálna teplota;
• T_0c – 0 °C.

GOST tiež poskytuje teplotné koeficienty poskytované pre rôzne meracie zariadenia vyrobené z medi, niklu, platiny a tiež uvádza polynómové koeficienty používané na výpočet teploty na základe hodnôt aktuálneho odporu.

Termistorové snímače sú široko používané v elektronickom a strojárskom priemysle vďaka svojej presnosti, citlivosti a jednoduchosti obsluhy.

Odpor môžete merať pripojením zariadenia k obvodu zdroja prúdu a meraním rozdielového napätia. Indikátory môžete sledovať pomocou integrovaných obvodov, ktorých analógový výstup sa rovná napájaciemu napätiu.

Tepelné senzory s takýmito zariadeniami možno bezpečne pripojiť k analógovo-digitálnemu prevodníku a digitalizovať ho pomocou osem alebo desaťbitového ADC.

Digitálny senzor pre simultánne merania

Digitálne snímače teploty sú tiež široko používané, napríklad model DS18B20, ktorý pracuje pomocou mikroobvodu s tromi výstupmi. Vďaka tomuto zariadeniu je možné súčasne snímať teplotu z niekoľkých paralelne pracujúcich snímačov s chybou iba 0,5°C.

Obľúbeným modelom je kombinovaný snímač teploty/vlhkosti SHT1, ktorý umožňuje merať teplo s presnosťou +2° a vlhkosť s presnosťou +5. Samotný výrobca však tvrdí, že existujú presnejšie a ekonomickejšie zariadenia

Medzi ďalšie výhody tohto zariadenia patrí aj široký rozsah prevádzkových teplôt (-55+125°C). Hlavnou nevýhodou je pomalá prevádzka: pre čo najpresnejšie výpočty zariadenie vyžaduje najmenej 750 ms.

Bezkontaktné irometre (termokamery)

Činnosť týchto bezkontaktných snímačov je založená na detekcii tepelného žiarenia vychádzajúceho z telies. Na charakterizáciu tohto javu sa používa množstvo energie uvoľnenej za jednotku času z jednotkového povrchu, ktoré spadá do rozsahu jednotkovej vlnovej dĺžky.

Podobné kritérium, ktoré odráža intenzitu monochromatického žiarenia, sa nazýva spektrálna svietivosť.

Existujú nasledujúce typy pyrometrov:

• žiarenie;
• jas (optický);
• farba.

Žiarenie pyrometre umožňujú meranie v rozsahu 20-25000°C, avšak na určenie teploty je dôležité vziať do úvahy koeficient nedokonalosti žiarenia, ktorého efektívna hodnota závisí od fyzikálneho stavu tela, jeho chemickej zloženie a ďalšie faktory.

Hlavným ovládacím prvkom snímača žiarenia je ďalekohľad, vo vnútri ktorého je batéria pozostávajúca zo sériového obvodu termočlánkov. Pracovné konce týchto zariadení sú umiestnené na plátku potiahnutom platinou (+)

Jasové (optické) pyrometre určený na meranie teplôt 500-4000°C. Poskytujú vysokú presnosť merania, ale môžu skresliť namerané hodnoty v dôsledku možnej absorpcie žiarenia z telies stredným médiom, cez ktoré sa vykonávajú pozorovania.

Farebné pyrometre, ktorých pôsobenie je založené na stanovení intenzity žiarenia na dvoch vlnových dĺžkach - najlepšie v červenej alebo modrej časti spektra, sa používajú na merania v rozsahu 800 až 0°C.

Ich hlavnou výhodou je, že neúplnosť žiarenia neovplyvňuje chyby merania. Okrem toho indikátory nezávisia od vzdialenosti od objektu.

Kremenné konvertory teploty (piezoelektrické)

Na meranie teploty v rozsahu -80 + 250°C môžete použiť kremenné prevodníky (piezoelektrické prvky), ktorých princíp činnosti je založený na frekvenčnej závislosti kremeňa od zahrievania. V tomto prípade je funkcia prevodníka ovplyvnená umiestnením rezu pozdĺž kryštálových osí.

Piezoelektrické (quartz) zariadenia sa najčastejšie používajú vo výskumnej práci, pretože takéto zariadenia sa vyznačujú rozšíreným rozsahom merania, spoľahlivosťou a vysokou presnosťou.

Piezoelektrické snímače sa vyznačujú jemnou citlivosťou, vysokým rozlíšením a 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

Prevádzka takýchto zariadení je zabezpečená odstránením rozdielu akustického potenciálu v závislosti od teploty rezistora.

Akustické metódy umožňujú meranie teploty v uzavretých priestoroch a prostrediach, kde nie je možné priame meranie. Podobné zariadenia našli uplatnenie v medicíne, podmorskom výskume, ako aj v priemysle.

Metóda merania s takýmito snímačmi je pomerne jednoduchá: je potrebné porovnať hluk produkovaný dvoma podobnými prvkami, z ktorých jeden má vopred známu teplotu a druhý má stanovenú teplotu.

Akustické snímače teploty sú vhodné pre meranie v rozsahu -270 - +1100°C. Zložitosť procesu zároveň spočíva v príliš nízkej hladine hluku: zvuky produkované zosilňovačom ju niekedy prehlušia.

NQR teplotné senzory

Podstatou činnosti jadrových štvorpólových rezonančných teplomerov je pôsobenie gradientu poľa, ktorý tvoria kryštálové mriežky a jadrový moment - indikátor spôsobený odchýlkou ​​náboja od symetrie gule.

V dôsledku tohto javu vzniká procesia jadier: jeho frekvencia závisí od gradientu mriežkového poľa.Hodnotu tohto ukazovateľa ovplyvňuje aj teplota: jej nárast spôsobuje pokles frekvencie NQR.

Hlavným prvkom takýchto snímačov je ampulka s látkou, ktorá je umiestnená v indukčnom vinutí pripojenom k ​​obvodu generátora.

Výhodou prístrojov je neobmedzená doba merania, spoľahlivosť a stabilná prevádzka. Nevýhodou je nelinearita meraní, ktorá si vyžaduje použitie konverznej funkcie.

Polovodičové zariadenia

Kategória zariadení, ktoré fungujú na základe zmien charakteristík p-n prechodu spôsobených vystavením teplotám. Napätie na tranzistore je vždy úmerné vplyvu teploty, čo uľahčuje výpočet tohto faktora.

Výhodou takýchto zariadení je vysoká presnosť údajov, nízka cena a lineárne charakteristiky v celom rozsahu merania. Je vhodné namontovať takéto zariadenia priamo na polovodičový substrát, vďaka čomu sú vynikajúce pre mikroelektroniku.

Objemové prevodníky na meranie 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.

Na umožnenie vizuálnej kontroly teploty je väčšina teplotných snímačov umiestnených v miestnostiach vybavená displejmi, ktoré zobrazujú aktuálne hodnoty

Je dôležité mať na pamäti, že merania kvapalín takýmito prístrojmi sú limitované ich teplotou varu a mrazu a merania plynov ich prechodom do kvapalného stavu.Chyba merania spôsobená vplyvom prostredia je pre tieto zariadenia pomerne malá: pohybuje sa medzi 1-5%.

Výber snímačov teploty

Pri výbere takýchto zariadení sa berú do úvahy faktory ako:

• teplotný rozsah, v ktorom sa vykonávajú merania;
• potreba a možnosť ponorenia snímača do objektu alebo prostredia;
• podmienky merania: na meranie v agresívnom prostredí je lepšie uprednostniť bezkontaktnú verziu alebo model umiestnený v kryte odolnom proti korózii;
• životnosť zariadenia pred kalibráciou alebo výmenou - niektoré typy zariadení (napríklad termistory) rýchlo zlyhajú;
• technické údaje: rozlíšenie, napätie, rýchlosť signálu, chyba;
• hodnota výstupného signálu.

V niektorých prípadoch je dôležitý aj materiál tela zariadenia a pri použití v interiéri sú dôležité aj rozmery a prevedenie.

Odporúčania pre inštaláciu vlastnými rukami

Takéto zariadenia sú široko používané na rôzne účely: sú vybavené radiátormi, vykurovacími kotlami a inými domácimi spotrebičmi.

Pred začatím inštalácie by ste si mali pozorne prečítať pokyny: označujú nielen inštalačné vlastnosti (napríklad rozmery na pripojenie k potrubiu), ale aj prevádzkové pravidlá, ako aj teplotné limity, pre ktoré je meracie zariadenie vhodné.

Je potrebné vziať do úvahy aj veľkosť objímky, ktorá sa môže pohybovať medzi 120-160 mm.

Uvažujme o dvoch najbežnejších prípadoch inštalácie snímača teploty.

Pripojenie zariadenia k radiátoru

Nie je potrebné vybaviť všetky vykurovacie zariadenia termostatom. Podľa predpisov senzory sú nainštalované na batérii, ak jeho celkový výkon presahuje 50 % tepla generovaného podobnými systémami.Ak sú v miestnosti dva ohrievače, potom sa termostat inštaluje iba na jeden, ktorý má vyšší výkon.

Snímač teploty je povinnou súčasťou regulátorov teploty, ktoré vám umožňujú znížiť alebo zvýšiť vykurovanie radiátorov, vyhrievaných podláh a iných vykurovacích zariadení.

Ventil zariadenia je inštalovaný na prívodnom potrubí v mieste, kde je radiátor pripojený k vykurovacej sieti. Ak nie je možné vložiť ho do existujúceho reťazca, musí sa prívodné vedenie demontovať, čo môže spôsobiť určité ťažkosti.

Na vykonanie tejto manipulácie musíte použiť nástroj na rezanie rúr, zatiaľ čo inštalácia tepelnej hlavy sa dá ľahko vykonať bez špeciálneho vybavenia. Akonáhle je snímač namontovaný, stačí zarovnať značky na tele a prístroji, potom je hlava upevnená hladkým ručným stlačením.

Inštalácia snímača teploty vzduchu

Takéto zariadenie je inštalované v najchladnejšej obývacej izbe bez prievanu (v hale, kuchyni alebo kotolni je jeho inštalácia nežiaduca, pretože môže spôsobiť poruchy v prevádzke systému).

Pri výbere miesta sa musíte uistiť, že zariadenie nie je vystavené slnečnému žiareniu a v blízkosti by nemali byť žiadne vykurovacie zariadenia (ohrievače, radiátory, potrubia).

Pre klasický vykurovací systém postačuje jeden termostat, pri kolektorovom okruhu je vhodné použiť viacero snímačov, ktorých počet sa zhoduje s počtom miestností. To vám umožní individuálne regulovať teplotu v oddelených priestoroch.

Zariadenie sa pripája podľa pokynov uvedených v technickom liste pomocou svoriek alebo kábla, ktorý je súčasťou súpravy.

Ak potrebujete sledovať teplotu snímač teploty v „teplej podlahe“ môžu byť umiestnené hlboko v betónovom potere. V tomto prípade na ochranu môžete použiť vlnitú rúrku s jedným uzavretým koncom a šikmým ohybom.

Posledná funkcia umožňuje v prípade potreby odstrániť poškodené zariadenie a nahradiť ho novým.

Inštalácia zariadenia sa vykonáva takto:

1. V stene je vytvorený výklenok na montáž nástavca.
2. Predná časť je odstránená z teplotného snímača, po ktorom je zariadenie inštalované na pripravenej ploche.
3. Ďalej je vykurovací kábel pripojený ku kontaktom, zatiaľ čo svorky sú pripojené k snímačom.

Poslednou fázou je pripojenie napájacieho kábla a inštalácia predného panela na jeho miesto.

Schéma zapojenia termostatu pre vykurovací kotol je podrobne popísaná v tento článok.

Ak má zariadenie, ktorého funkčnosť vyžaduje vnútorné pripojenie snímačov, zložitý dizajn, je lepšie kontaktovať špecialistov.

Závery a užitočné video na túto tému

Video nižšie podrobne popisuje, ako nainštalovať tepelné zariadenia na vykurovací kotol:

Je montáž snímačov na prívodnom a vratnom potrubí odlišná?

Snímače teploty sa široko používajú v rôznych priemyselných odvetviach aj na domáce účely. Veľký sortiment podobných zariadení, ktoré sú založené na rôznych princípoch fungovania, vám umožňuje vybrať si najlepšiu možnosť riešenia konkrétneho problému.

V domoch a apartmánoch sa takéto zariadenia najčastejšie používajú na udržiavanie príjemnej teploty v priestoroch, ako aj na reguláciu vykurovacích systémov - radiátorov, vyhrievaných podláh.

Chcete niečo dodať alebo máte otázky týkajúce sa výberu a inštalácie snímača teploty? Môžete zanechať komentáre k publikácii, zapojiť sa do diskusií a podeliť sa o svoje vlastné skúsenosti s používaním takýchto zariadení. Kontaktný formulár sa nachádza v dolnom bloku.