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.
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
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
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Запускаем датчик скорости потока газа
Почти год назад была опубликована статья с обзором датчиков скорости потока газов и жидкостей производства компании IST-AG.
В прошлый раз у меня была возможность только на пальцах пояснить основной принцип работы этих элементов, зато сейчас я публикую вполне содержательный рассказ о термоанемометрическом датчике потока серии FS7.
Мы начнём с теоретической базы, а закончим видео, где с помощью велосипедного насоса и скотча демонстрируется работа прототипа измерительного устройства на базе FS7. Итак, все датчики потока производства IST используют тепловой принцип измерений — скорость потока рассчитывается либо из количества тепла, которое отдает потоку нагретое тело, либо из разницы показаний двух датчиков температуры, расположенных вдоль потока симметрично относительно нагретого тела. В первом случае датчик потока называется термоанемометрическим и не позволяет определять направление потока, а во втором случае датчик называется калориметрическим и позволяет определить и скорость, и направление потока. Сегодня мы говорим о чувствительных элементах самой простой конструкции — о термоанемометрических датчиках. Термоанемометрический чувствительный элемент состоит из датчика температуры и нагревательного элемента. В отсутствии потока температура нагревателя остается неизменной, 
а при наличии потока нагреватель начинает отдавать своё тепло окружающей среде.
Количество тепла, которое отдается потоку нагретым элементом, зависит от теплофизических характеристик среды, от параметров трубы и от скорости потока. Для приложений, где характеристики среды и размеры трубы известны, теплоотдача нагревателя может использоваться для расчета скорости потока. И датчик температуры, и нагреватель представляют собой платиновые термосопротивления — элементы, сопротивление которых практически линейно зависит от температуры среды. Всё что нужно знать термосопротивлениях — в статьях «Термосопротивления: теория» и «Термосопротивления: производственный процесс» Оба термосопротивления включаются в мостовую схему, которая в отсутствии потока уравновешена. Когда скорость потока увеличивается, нагреватель охлаждается, его сопротивление изменяется и мост разбалансируется. Сигнал разбаланса поступает на усилитель, выходной сигнал усилителя сообщает нагревателю более высокую температуру и приводит мост обратно в равновесное состояние. Величина напряжения, которое требуется чтобы уравновесить мост, является функцией от скорости потока. 
Процесс производства датчиков скорости потока IST очень похож на производство обычных термосопротивлений (датчиков температуры). На статью, посвященную производству тонкопленочных термосопротивлений, я ссылаюсь чуть выше. На керамическую подложку, обладающую низкой теплопроводностью, напыляются платиновые меандры — токопроводящие дорожки, из которых формируются два термосопротивления. Первое термосопротивление — нагреватель — имеет номинальное сопротивление R0 = 45 Ом, второе — датчик температуры — имеет номинальное сопротивление R0 = 1200 Ом. 
На подложку также наносятся необходимые соединения и контактные площадки для крепления выводов. Конструкция с обеих сторон покрывается пассивационным слоем из стекла, после чего к датчику крепятся выводы. Я не вижу смысла углубляться в физику и разбирать вывод формулы для расчета скорости потока, отмечу лишь основные законы, на которых эта формула базируется.
1. Уравнение теплового баланса — зависимость количества теплоты , которую отдал среде нагреватель, от разности температур нагревателя и среды , площади поверхности нагревателя и коэффициента теплообмена нагревателя .
- 2. Закон Кинга, связывающий количество теплоты с мгновенной скоростью потока
- , где
Формула для расчета скорости потока, в который помещен элемент FS7, является результатом преобразований и упрощений закона Кинга. Формула имеет следующий вид: — выходное напряжение схемы — напряжение при отсутствии потока (величина отражает — изначальную разницу между температурой нагревателя и температурой среды) — коэффициент, который зависит от профиля потока и от положения датчика; значение принадлежит диапазону (0.9…0.93) — коэффициент, для датчиков FS7 равный 0.51 — искомая скорость потока
В работе также используют обратную формулу .
Коэффициенты и подбираются в процессе калибровки датчика (см. ниже).
Датчик FS7 имеет три вывода: контакт нагревателя, контакт датчика температуры, земля.
Универсальной схемы включения датчика, как и детальных рекомендаций по его монтажу, нет. Причина очевидна — отношение скорости потока к напряжению зависит не только от геометрии чувствительного элемента, но и от параметров среды (температура, состав, давление, наличие механических частиц), а также от геометрии трубы, положения датчика в трубе и от профиля потока. В каждой конкретной задаче этот набор параметров будет отличаться, поэтому подбор номиналов для схемы включения и расчет коэффициентов для расчета скорости потока подбираются для каждой задачи отдельно. Однако всегда нужно от чего-то отталкиваться, в данном случае оттолкнуться лучше всего из схемы, приведенной в документации на FS7: Пример зависимости выходного напряжения от скорости потока: Для калибровки датчика используют три точки — нулевая скорость, максимальная скорость потока и точка посередине.
В отсутствии потока фиксируется значение . Пусть В.
При В и м/c формула принимает вид .
При В при м/c формула принимает вид
Получаем систему из двух уравнений с двумя неизвестными, из которой находим и .
Подставив значения , и напряжение в формулу , получим простое выражение для вычисления скорости потока.
Выпускается три стандартных исполнения датчика FS7, которые отличаются друг от друга наличием круглого пластмассового корпуса и рабочим диапазоном температур.
| FS7.0.1L.195 | FS7.0.4W.015 | FS7.A.1L.195 | |
| Диапазон измерений | 0…100 м/c | ||
| Разрешение | 0,01 м/c | ||
| Время отклика | ~200 мс | ||
| Диапазон рабочих температур | −20… +150 °C | −20… +400 °C | −20… +150 °C |
| Размеры элемента | 6.9 x 2.4 мм | ||
| Выводы | изолированные длиной 195 мм | не изолированные длиной 15 мм | изолированные длиной 195 мм |
| Размеры корпуса | — | Ø 6 мм, длина 14 мм | |
| Розничная цена | 21,29 EUR UPD от 4 июля 2017:16 EUR | 21,29 EUR | 25,44 EUR |
На этапе знакомства с датчиками серии FS7 можно также использовать готовый модуль FS-Flowmodul, на котором реализована схема включения. Плата FS-Flowmodul имеет три контакта для подключения датчика FS7 с одной стороны и контакты Питание, Земля и Выходной сигнал с другой стороны. Кроме прочего, плата оснащена потенциометром для подстройки выходного напряжения (см. резистор R2 на схеме включения). Важно отметить, что модуль не предназначен для использования в серийных устройствах. Плата может использоваться только на этапе прототипирования, когда кому-то проще собирать схему самостоятельно, а кому-то удобнее заплатить мне лишние 108 евро и получить готовую отладочную плату 🙂 Естественно, для демонстрации работоспособности датчика был выбран самый простой путь. Датчик подключается к FS-Flowmodul, а выход модуля — ко входу АЦП на управляющей плате. Отладочная плата построена на базе микроконтроллера от SiLabs и подключена к сенсорному TFT-дисплею от Riverdi.
Процессу создания программы для вывода информации на этот дисплей было посвящено целых пять статьей на хабре. Теперь к описанному ранее прототипу для измерения температуры и влажности добавился модуль для измерения скорости потока.
Кстати говоря, когда мы показываем этот прототип живьем, то для демонстрации работы датчиков на них достаточно просто подуть — от дыхания одновременно увеличиваются и влажность, и температура, и скорость потока. К сожалению, этот процесс никак не получается красиво снять на видео, поэтому работа датчика HYT-271 демонстрировалась на кружке кипятка, а для FS7 пришлось соорудить кустарный воздуховод из трубки для чистики аквариума, в которую с помощью велосипедного насоса подается воздух. Важно: датчик должен быть установлен по центру диаметра трубы, рабочей поверхностью ровно вдоль направления потока.
- Я допускаю некоторые упрощения при описании описании физических явлений, которые на практике работы с датчиками потока должны быть учтены. Цель сегодняшней публикации — продемонстрировать базовые принципы работы чувствительных элементов FS7. Однако если найдутся комментаторы, готовые раскрыть физику процесса поподробнее, то такие пояснения будут приняты автором с благодарностью, выраженной в скидке на покупку FS7.
- Вся информация, которую можно найти в интернете для flow sensor FS5, актуальна и для датчика FS7. В первую очередь рекомендую Application Note FS5 и статью, в которой кроме прочего есть описание профиля потока.
В заключении традиционно благодарю читателя за внимание и напоминаю, что вопросы по применению продукции, о которой мы пишем на хабре, можно также задавать на email, указанный в моем профиле.
upd: все упомянутые датчики и модули доступны со склада. Больше информации на efo-sensor.ru
Датчик температуры для котла отопления: как выбрать и установить
Датчик температуры для котла отопления (ДТ) — это устройство, как правило термопара либо резистивный первичный датчик, обеспечивающее замер температуры в водяном контуре агрегата и в дымоотводящем тракте на выходе из него с помощью электрического сигнала в читаемом исполнительным механизмом формате.
Виды термодатчиков
Функционирование измерителя зависит от напряжения на диоде измерительной цепи. Изменение температуры прямо пропорционально сопротивлению диода. Чем ниже температура, тем меньше сопротивление, и наоборот.
В теплоэнергетике в основном применяют два типа ДТ:
- Контактного типа, когда обеспечивается прямой контакт измеряемой среды с датчиком. Например, в водяной или газовой среде.
- Бесконтактного типа измеряют не саму температурную среду, а уровень выделяемого ею тепла или холода, посредством измерения излучения, которое она испускает.
Кроме того, ДТ подразделяются по принципу действия на такие группы датчиков: электронные, электрические, механические и резистивные. Дополнительно ДТ различают по варианту размещения:
- накладные, которые монтируют с обеспечением надежного контакта на поверхности с измеряемой средой;
- погружные — располагаются в толще среды с измеряемым температурным потоком;
- комнатные — датчик температуры воздуха, контролирующие Т внутреннего воздуха в отапливаемом помещении;
- наружные — измеряют температуру внешнего воздуха за отапливаемым объектом.
По способу определения температуры
К ним относятся простейшие термопары, состоящие из 2-х разнородных металлов, генерирующих электрическое напряжение прямо пропорционально изменению температуры и резистивный датчик температуры RTD.
Этот резистор изменяет собственное электросопротивление, которое прямо пропорционально изменению температуры. Конструктивно он выполнен из катушки с намотанным тонким проводом из меди, платины или никеля и керамического корпуса.
Гораздо реже применяются манометрические термодатчики, измеряющие давление газовой или жидкой среды в замкнутом сосуде.
Они способны измерять температуру немагнитным методом без использования источника тока, что позволяет их использовать для дистанционного контроля. Тем не менее они обладают чувствительностью значительнее меньше других модификаций ДТ и обладают эффектом инерционности.
Контактные датчики
Эта группа датчиков в котле отвечают за контроль по температуре нагреваемой воды, чтобы не допустить закипание ее выше 100 С, поэтому их еще называют датчиками перегрева. При достижении граничной температуры в отопительном контуре, ДТ расцепляет электроконтакты клапана-отсекателя, который перекрывает подачу газа в котел, после чего он отключается.
К этой группе датчиков относятся специальные погружные датчики температуры NTC с «позитивным температурным коэффициентом», контролирующих температуру внутри водяного контура газового котлоагрегата. Они работают на базе терморезисторов или биометрических пластин и хорошо совместимы с датчиками разрежения в топке.
Как выбрать термодатчик
ДТ — основные элементы автоматики безопасности и регулирования любого котла. Выбор их производиться заводом-изготовителем в составе системы защиты агрегата. Тем не менее существуют ситуации, когда это нужно выполнить самостоятельно, например, при реконструкции схемы теплоснабжения дома или установки в схему дополнительного бойлера косвенного нагрева воды.
Выбор датчик температуры для газового котла проводят с учетом таких показателей:
- ДТ должен быть чувствительным в рабочих температурных диапазонах и фиксировать все изменения нагреваемой среды с наименьшей задержкой, при высоких значениях температур, например, как в топке котла;
- учитывать специфику контролируемой среды и технологические особенности монтажа: погруженный либо фиксируемый на корпусе;
- учитывать все негативные воздействующие факторы и по возможности минимизировать их;
- учитывать конструктивные особенности ДТ: по напряжению, скорости передающего сигнала, допустимые погрешности при измерениях, области применения, максимальный срок службы, необходимость периодической проверки и аттестации прибора.
В то же время выбирая ДТ, требуется тщательным образом ознакомиться с инструкцией и схемой подключения, чтобы совпадали требования с уже установленным оборудованием на котле.
Как правило, положено заказывать измерители, которые советует производитель котлоагрегата, чтобы обеспечить совместимость элементов системы безопасности и гарантировать их безошибочную работу. В том случае, когда в торговой сети подобные модификации отсутствуют, следует выбирать из сертифицированных аналогов.
В каком месте установить
ДТ устанавливается предельно близко к контролируемому параметру. Так в двухконтурных котлах они размещаются на обратном перед входом в котел, на выходе из него в подающем трубопроводе, на выходе из агрегата в контуре ГВС.
ДТ по контролю за уходящей температуры дымовых газов, устанавливается на выходе из котла перед устьем дымовой трубы. Беспроводные ДТ для котлоагрегата размещаются прямо на контроллере либо на газовом клапане-отсекатель. Проводные — подключаются вариантом, обозначенным заводом-изготовителем оборудования.
Подключение датчика температуры
Котловые ДТ подключаются к определенному регулирующему контроллеру, который отвечает за основные температурные режимы агрегата и к термостату.
Комнатный датчик
ДТ для определения внутренней температуры в помещении, в системе регулирования режимами отопления, устанавливают на комнатной стенке при соблюдении следующих условий:
- Должны отсутствовать вблизи внешние источники тепловой энергии или охлажденного воздуха, например, от кондиционера;
- свободный доступ воздушных потоков к точке замера температуры, рядом с ДТ не должны быть установлены предметы мебели или шторы, способные заслонять его от конвективного теплообмена в комнате;
- ДТ устанавливается на расстоянии не менее 1.3 м от уровня пола;
- в зоне работы терморегулятора не должны быть ЭМ-излучения, электропроводки и любых мощных бытовых электрических приборов.
Допускается установка ДТ в выполненное углубление в стенке, при этом важно, чтобы термоэлемент не был сверху закрыт.
Подсоединение внешнего датчика
Датчик с наружи дома устанавливается в схеме погодозависимой автоматики котла и размещается на наружной стороне дома. Чтобы не исказить реальные показания температур наружного воздуха потребуется при его установки выполнить ряд условий:
- исключение прямого воздействие УФ- лучей на измерительную часть ДТ;
- контакт со стеной не должен быть металлическим;
- тщательно отнестись к условиям прокладки кабеля ДТ, особенно в местах подверженных воздействию химико-биологических источников, способных испортить изоляцию кабеля;
- уровень месторасположения ДТ на стенке обязан быть не выше 2/3 дома, а если здание трехэтажное, то между 2-м и 3-м этажом;
- нужно исключить все возможные отрицательные факторы, уменьшающие чувствительность либо точность замеров датчика, например, работу рядом установленного кондиционера или вентилятора, с большой скоростью движения воздушных масс.
Подключение датчика для газового котлоагрегата
Датчик температуры работающий в системе безопасности газового котла размещают на контроллер либо на клапан с газовой сети. При самостоятельном подключении вначале изучается схема, представленная заводом-изготовителем, выбирается место установки, маркировка и размещение контактной группы.
Алгоритм подключения датчика на газовый котел своими силами:
- Снимаю на газовом агрегате переднюю панель, чтобы открыть доступ к плате и контактной группе.
- Извлекаю перемычку, установленную заводом между клеммами.
- К данным клеммам подсоединяю нужные провода от контактов ДТ с полярностью указанной на схеме производителем оборудования.
- При установке беспроводного термодатчика к релейному блоку — подключаю 3-х жильный провод на 220 В с заземляющей линией.
Подсоединение водяного термодатчика
Датчик температуры для контроля нагрева воды в двухконтурном котле устанавливают безконтактного типа, на поверхности обратной трубы, а контактного — непосредственно вводят в трубопровод. В некоторых случаях разрешена установка ДТ на циркуляционном отопительном насосе, чтобы исключить попадание в котлоагрегат обратного теплоносителя, имеющего высокую температуру.
Для одноконтурного агрегата запрещено устанавливать датчик температур в обратный трубопровод, чтобы не перекрыть циркуляцию при высокой температуре обратки, что приведет к аварийной остановке котла или недогреву дальних комнат. В этом случае рекомендуется устанавливать ДТ на выходе горячей воды из котла, чтобы не допустить ее перегрева, когда котел может быть остановлен в аварийном порядке, например, из-за низкого разрежения в топке.
Датчик+ термостат
Это схема относится к энергоэффективным, поскольку управление котлом осуществляется по двум точкам контроля: температуре нагреваемой воды и внутреннего воздуха в помещении. Это особенно важно в моменты переходных климатических сезонов — весной и осенью, когда комнаты прогреваются не только от отопительной системы, но и от солнечных лучей.
Если котел работает только по температуре теплоносителя, то будет происходить процесс тактования котла, когда он будет постоянно включаться-отключаться, весьма вредно для его внутренних узлов и особенного для горелки.
При схеме работы от комнатного термостат, показатели которого более стабильны и меняются медленно, работа котла становится более стабильной и приносит реальную экономию на отопление до 20 %.
Правильная эксплуатация
При эксплуатации термодатчиков строго должна выполнятся инструкция завода-изготовителя котла и измерительного устройства. Для того чтобы обеспечить точность измерений чувствительный элемент должен обладать наибольшим контактом с измеряемой средой, кроме того потребуется своевременно проводить обслуживание измерительного устройства и его калибровку по срокам обозначенным инструкцией.
Специфика эксплуатации ДТ с соблюдением техники безопасности:
- ДТ устанавливается в ту среду, которая должна контролироваться и регулироваться по теплообмену;
- при установке должны быть исключены все негативные факторы, способные изменить показание датчика;
- запрещается эксплуатировать измеритель, с поврежденной изоляцией;
- запрещено выполнять самостоятельную разборку датчика;
- все ремонтные и обслуживающие операции выполняют при полном отключении сетей измерителя от напряжения 220В.
Неисправности
Высокотемпературные условия эксплуатации датчиков, особенно при нестабильных режимах работы котла, приводят к тому, что первичные измерители выходят из строя. Котел будет часто срабатывать на отключение при периодическом отказе термопары или диагностика работы котла будет сигнализировать ошибку, а приборы могут показывать «обрыв цепи».
Шаги по устранению неисправности датчика температуры:
- Чтобы отремонтировать ДТ проверяю правильность выводов -ve и + ve
- Убеждаюсь, что установлен кабель в соответствии с рекомендациями завода-изготовителя.
- Проверяю, отсутствие внешних источников тепла, способных исказить показания ДТ.
- Проверяю настройку регулятора температуры.
- Диагностирую возможные ошибки обрыва.
- Осматриваю датчик на предмет повреждений.
- Проверяю неисправную термопару мультиметром.
Датчик температур — основной измеритель в системе безопасности и управления котлом. Он выполняет не только защитную функцию, но и способствует до 30 % экономии тепловой энергии и расхода газа, поскольку не допускает режимов перегрева и тактования котла.
Современные российские требования по эксплуатации бытовых котлов обязывают всех производителей котлов устанавливать ДТ в систему безопасности и защиты, лучше если эта работа будет выполняться непосредственно на заводе.
Установка датчика температуры на газопроводе
Чтобы обеспечить правильность показаний и надежную работу местных приборов и датчиков, монтируемых непосредственно на технологическом оборудовании, необходимо знать и выполнять рекомендации, которые содержатся в инструкциях к этим приборам.
Жидкостные стеклянные термометры, подверженные механическим повреждениям, заключают в металлические оправы. Вместе с оправой термометр ввертывают в специальное гнездо (гильзу), приваренное в той части оборудования, где нужно измерять температуру.
Для улучшения теплопередачи оправу заполняют минеральным маслом. Место выхода термометра из оправы изолируют асбестовой ватой или шнуром. Гильзу вваривают под некоторым углом к трубе навстречу потоку жидкости или газа и возможно ближе к центру потока. На горизонтальных трубопроводах диаметром более 200 ммстеклянные термометры устанавливают вертикально.
Место установки должно быть доступно для обслуживания и иметь достаточное освещение.
При монтаже манометрических термометров необходимо соблюдать меры предосторожности против повреждения капилляра. Термобаллон может быть использован без дополнительной защитной гильзы, если измеряемая среда химически неагрессивна и не вызывает усиленной коррозии материала его оболочки.
Если применяют термобаллон с защитной оправой, то следует выполнять те же рекомендации, что и для стеклянных термометров.
Защитную гильзу заполняют машинным маслом или медными опилками для улучшения теплопередачи. Глубину погружения термобаллона выбирают, исходя из условий максимального приближения к центру потока.
Прокладывать капилляр нужно в отдалении от каких-либо нагревательных устройств.
В особо опасных местах капилляр предохраняют от механических повреждений посредством заключения его в трубу или под угольник. Капилляр по всей длине прикрепляют скобами к конструкциям или стене, по которой он проложен.
Термометры сопротивления и термопары обязательно помещают в защитные оправы.
Конструкция защитного чехла и материала, из которого он изготовляется, зависит от измеряемой среды и значения температуры: для низких температур достаточно латунной тонкостенной оправы, для температур выше 200°С применяют стальные оправы. При измерениях температуры расплавленного металла чувствительную часть термопар защищают наконечниками из огнеупорных материалов.
Выводные концы термометров сопротивления и электроды термопар изолируют друг от друга фарфоровыми бусами.
При температурах ниже 100° С можно применять изоляцию в виде пластмассовых трубок. Провода линии связи от термопар и термометров сопротивления к вторичным приборам должны быть также хорошо изолированы один от другого и от земли: сопротивление изоляции не менее 3—5 Мом.
Если на трассе линии возможны механические повреждения или сырость, необходимо заключить провода или кабели в трубы. Места соединений проводников обязательно пропаивают и тщательно изолируют.
Место установки термопары следует выбирать с таким расчетом, чтобы обеспечить наибольшее постоянство температуры окружающей среды вокруг свободных концов (холодного спая).
При монтаже на трубопроводах термопары и термометры сопротивления устанавливают перпендикулярно или наклонно к оси трубопровода. На изгибах трубопроводов удобно располагать гильзу навстречу потоку (рис. 1), что обеспечивает меньшие механические нагрузки на гильзу и достаточно хорошие условия теплопередачи.
Рисунок 1- Установка термопар и термометров сопротивления в трубопроводе
- а — радиальное; б — наклонное; в — в изгибе колена; г — в расширителе Рисунок 2 — Схема расположения чувствительного элемента преобразователя температуры
- Термометры сопротивления располагают так, чтобы средняя часть чувствительного элемента совпадала с осью трубопровода.
- Платиновые термометры сопротивления не рекомендуется монтировать в местах с повышенной вибрацией.
Жидкостные стеклянные манометры устанавливают в строго вертикальном положении в доступном для обслуживания и достаточно освещенном месте. Рабочая жидкость не должна иметь загрязняющих примесей и пузырьков воздуха. Подводящие трубки должны быть достаточно плотными.
Пружинные манометры, вакуумметры и мановакуумметры ввертывают в специальный наконечник импульсной трубки.
Наконечник снабжен трехходовым краном и дополнительным отверстием с резьбой для подключения контрольного манометра при периодических поверках. Ниппель манометра ввертывается в наконечник с помощью гаечного ключа.
Нельзя ввертывать манометр, прикладывая усилие к его корпусу, так как это может нарушить регулировку измерительного механизма вследствие де-
формации корпуса. Между ниппелем и наконечником зажимается уплотняющая прокладка из фибры, кожи, паронита, свинца или красной меди.
Материал для прокладки выбирают в зависимости от характера измеряемой среды и пределов измерения. Свинец и медь применяют при повышенной температуре и большом давлении.
Без особой необходимости медные и свинцовые прокладки использовать не следует, так как они требуют большой силы при затяжке.
Установка программ с помощью adb
Измерения температуры среды проводят на прямом участке в проточной части измерительного трубопровода перед или за суживающим устройством, предпочтение следует отдавать измерениям температуры за суживающим устройством.
При установке чувствительного элемента (преобразователя) термометра или его гильзы за суживающим устройством расстояние от места их расположения до суживающего устройства должно быть не менее 5D и не более 15D.
При установке чувствительного элемента термометра или его гильзы перед суживающим устройством расстояние от места их установки до суживающего устройства выбирают из таблицы.
Чувствительный элемент термометра устанавливают непосредственно в измерительный трубопровод или в гильзу на глубину (0,3–0,7)D. Наилучшим способом установки чувствительного преобразователя термометра (рис.
2, а) является его радиальное расположение на теплоизолированном участке измерительного трубопровода. Допускается наклонная (рис. 2, б, в) и другая установка чувствительного преобразователя термометра (рис.
2, г) при условии соблюдения требований по расстояниям от преобразователя до суживающего устройства.
источник
1 Область применения
Настоящий стандарт устанавливает типы, пределы применения, конструкцию и основные размеры устройств для установки приборов измерения температуры на сосудах, аппаратах и трубопроводах, применяемых в газовой, нефтехимической, химической и других отраслях промышленности на условное давление от 0,6 до 16,0 МПа и температуру не ниже минус 60 °С.
2 Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты:
ГОСТ 495-92 Листы и полосы медные. Технические условия.
ГОСТ 1050-88 Прокат сортовой, калиброванный, со специальной отделкой поверхности из углеродистой качественной конструкционной стал и. Общие технические требования.
ГОСТ 4543-71 Сталь легированная конструкционная. Марки и технические требования.
ГОСТ 5264-80 Ручная дуговая сварка. Соединения сварные. Основные типы, конструктивные элементы и размеры.
ГОСТ 8479-70 Поковка из конструкционной углеродистой и легированной стали. Общие технические требования.
ГОСТ 10549-80 Выход резьбы, сбеги, недорезы, проточки и фаски.
ГОСТ 12815-80 Фланцы арматуры, соединительных частей и трубопроводов на Ру от 0,1 до 20,0 МПа (от 1 до 200 кгс/см 2 ). Типы, присоединительные размеры и размеры уплотнительных поверхностей.
ГОСТ 12816-80 Фланцы арматуры, соединительных частей и трубопроводов на Ру от 0,1 до 20,0 МПа (от 1 до 200 кгс/см 2 ). Общие технические требования.
ГОСТ 12820-80 Фланцы стальные плоские приварные на Ру от 0,1 до 2,5 МПа (от 1 до 25 кгс/см 2 ). Конструкция и размеры.
ГОСТ 12821-80 Фланцы стальные приварные встык на Ру от 0,1 до 20,0 МПа (от 1 до 200 кгс/см 2 ). Конструкция и размеры.
ГОСТ 16037-80 Соединения сварные стальных трубопроводов. Основные типы, конструктивные элементы и размеры.
ГОСТ 21631-76 Листы из алюминия и алюминиевых сплавов. Технические условия.
ГОСТ 24705-81 Резьба метрическая. Основные размеры.
OCT 26-291-94 Сосуды и аппараты стальные сварные. Общие технические условия.
Загрузка...
