Датчики температуры. типы, устройство, принцип работы. схемы подключения

Содержание

Подключение температурного датчика для котла

Все датчики температуры должны подключаться к термостату или специальному управляющему контроллеру, отвечающего за рабочие режимы котла. При этом необходимо тщательно изучить инструкцию по подключению, чтобы совпали требования к подсоединению с техническими характеристиками датчиков.

Обычно рекомендуется приобретать датчики, которые рекомендует производитель котла. Связано это с их высокой совместимостью и гарантией правильной работы

Если в продаже таковые отсутствуют, то нужно обращать внимание на сертифицированные аналоги

Подключение наружного датчика

Датчик наружной температуры для котла монтируется на внешней стороне стены дома с обязательным выполнением следующих требований:

  • необходимо исключить попадание прямых солнечных лучей на его поверхность;
  • поверхность контакта стены должна быть неметаллической;
  • прокладка кабеля в местах с повышенной влажностью, при наличии химических или биологических факторов, которые могут повредить изоляцию, запрещена;
  • высота расположения датчика на стене должна быть на уровне 2/3 высоты дома, если количество этажей до трёх, либо между вторым и третьим этажом, если здание многоэтажное;
  • необходимо исключить негативные факторы, снижающие чувствительность или точность измерения датчика.

Датчики температуры. типы, устройство, принцип работы. схемы подключения
Наружные датчик температуры для котла Подключение термодатчика осуществляется при выключенном электропитании котла. Для соединения применяется цельный кабель с сечением жил 0,5 мм2 и длиной до 30 м. Места подключения проводов к котлу и датчику должны быть загерметизированы и изолированы.

При подсоединении важно соблюдать полярность, в зависимости от типа термодатчика. Если участок кабеля проходит по улице, то его следует защитить специальной гофрированной трубкой. После выполнения всех монтажных работ, необходимо проверить их качество, а затем настроить термостат

Если были допущены ошибки, то их следует исправить, иначе велика вероятность поломок котла или недостаточного обогрева помещений

После выполнения всех монтажных работ, необходимо проверить их качество, а затем настроить термостат. Если были допущены ошибки, то их следует исправить, иначе велика вероятность поломок котла или недостаточного обогрева помещений.

Подключение комнатного датчика

Датчик комнатной температуры для котла монтируется на внешней стене здания с внутренней стороны помещения. Требования по выбору места следующие:

отсутствие поблизости источников тепла или холода; постоянный доступ к пространству помещения (отсутствие предметов декора, интерьера, которые могут заслонять датчик и влиять на достоверность измерений); высота от пола должна составлять 1,2-1,5 м; при монтаже электрических датчиков важно, чтобы поблизости не было источников электромагнитного излучения: проложенной электропроводки, установленных мощных электроприборов и т. п.

Комнатный датчик температуры для котла

Датчики температуры. типы, устройство, принцип работы. схемы подключения
Комнатный датчик температуры для котла

Способ подключения аналогичный методу для внешнего термодатчика, выполняется в соответствии с требованиями производителя котла. Может монтироваться в специально подготовленное углубление в стене или на поверхность, главное, чтобы чувствительный элемент не был закрыт снаружи.

Советуем изучить — Расшифровка обозначений пускателей ПМЛ

Подключение датчика для газового котла

Беспроводной датчик температуры для газового котла монтируется непосредственно на контроллер или на газовый клапан. Проводные термодатчики присоединяются способом, который предусмотрен производителем и описан в инструкции.

Подключение водяного термодатчика

Датчик температуры воды для котла в многоконтурной системе устанавливается на поверхность возвратной трубы отопления либо внутрь неё, а также допустима установка на циркуляционный насос. Такое положение обусловлено необходимостью исключения попадания обратно в котёл теплоносителя с высокой температурой.

В одноконтурной или однотрубной системе вариант установки датчика на возвратную трубу с теплоносителем запрещён. В случае повышения нагрева циркуляция перекроется и возникнет значительный градиент температур между дальними и ближними комнатами.

Датчики температуры

Многие системы Умный дом используют в своем составе различные датчики температуры. Применение данного оборудования необходимо во всех случаях, когда рабочие параметры системы тем или иным образом зависят от температурных факторов

Важно, чтобы тип и характеристики устройств соответствовали требованиям

Основные виды

На сегодняшний день выпускаются следующие виды температурных датчиков:

Термисторы . По сути, данный тип датчиков – это термометры сопротивления, изготовленные на основе смешанных оксидов переходных металлов. Термисторы делятся на два основных типа – PTC (с положительным коэффициентом) и NTC(с отрицательным коэффициентом температурного сопротивления). Наиболее распространены температурные датчики NTC. Термисторы РТС применяются исключительно в узких диапазонах температур (всего несколько градусов), поэтому, их использование чаще ограничивается системами контроля и сигнализации. В целом, термометры очень чувствительны к измеряемой температуре, но, к сожалению, этого нельзя сказать о линейности выходного сигнала.

Термопары . Данное оборудование является идеальным решением для измерения температуры в максимально широком диапазоне (до +2300°С). Оно отличается высокой точностью и вопроизводимостью

Но, важно отметить: термопары нуждаются в установке схем усиления сигнала, что необходимо для его последующей обработки.

Терморезистивные датчики. Принцип работы терморезистивных датчиков температуры (RTDs — Resistance Temperature Devices) основан на пропускании через них электрического тока.

Полупроводниковые датчики

Современные полупроводниковые датчики выполняют свои функции в широком диапазоне температур. Они имеют высокую точность. Устройства оснащены встроенной схемой усиления сигнала, что позволяет настраивать оборудование на требуемую температурную зависимость.

Согласно характеристикам и области применения, выделяют датчики температуры воздуха, жидкости и т.д. Кроме этого, датчик температуры воздуха может быть наружным (уличным) или внутренним (комнатным, устанавливаемым в помещениях).

Различают датчики температуры и по материалу исполнения чувствительного элемента, а также, типу корпусирования:

  • датчики с платиновым чувствительным элементом;
  • корпусированные датчики;
  • датчики с полупроводниковым чувствительным элементом.

Основные производители температурных датчиков для систем автоматизации умный дом – Siemens SBT, REGIN, S+S REGELTECHNIK, HONEYWELL и другие.

Характеристики

Датчики температуры наружного воздуха, жидкости (воды), комнатные устройства и т.д. имеют единый перечень наиболее важных характеристик

Планируя купить датчик температуры, следует обратить внимание на следующие параметры:

  • точность показателей (возможная/допускаемая погрешность);
  • диапазон измеряемых температур;
  • ориентировочный (гарантий) срок службы;
  • стандартизация характеристик (возможность взаимозаменяемости датчиков);
  • стойкость к температурным перегрузкам;
  • линейность выходных характеристик;
  • время отклика.

Будь то датчик наружной температуры воздуха или устройство, измеряющее параметры жидкости, данные характеристики должны обязательно учитываться при выборе и установке оборудования. В некоторых случаях можно предпочесть минимальное время отклика, в других – первостепенную роль играет широкий диапазон температур.

Датчики температуры: классификация и особенности

Наиболее важной характеристикой термодатчиков является диапазон измеряемых температур. Другие значимые параметры: класс точности и допуска прибора, быстродействие, помехоустойчивость, наработка на отказ, наличие защиты и т.д

Измерители температуры могут отличаться по принципу работы: термометры сопротивления, биметаллические, основанные на термопаре. Вне зависимости от типа устройства, поступающий от чувствительного элемента сигнал преобразуется в электрический ток, по величине которого прибором и определяется температура.

Популярные статьи  Eplan electric p8 — где купить, возможности

Датчики сопротивления (терморезистивные датчики)

Действие таких устройств основано на том, что электрическое сопротивление материалов (проводников или полупроводников) зависит от температуры. Чувствительным элементом в датчиках сопротивления является терморезистор, сопротивление которого и контролируется. К основным преимуществам терморезистивных датчиков относится высокая чувствительность (включая класс допуска АА), длительная стабильность результатов и простота устройства. Они подходят для использования в системах безопасности 2Н — 4.

Чаще всего в качестве материала для резистивных детекторов температуры применяется платина, отличающаяся длительной стабильностью и высокой прочностью. Для температур выше 600 °С обычно применяется вольфрам, однако датчикам на его основе свойственна нелинейность характеристик и дороговизна. Кроме этого для изготовления датчиков используются кремний и металл-оксиды.

Специальные полупроводниковые датчики

В полупроводниковых датчиках используется принцип изменения характеристик p-n перехода под влиянием температуры. Такие свойства характерны практически любому транзистору или диоду. Полупроводниковые детекторы дёшевы и просты в устройстве, отличаются линейностью характеристик. Они легко интегрируются в электрические схемы, поскольку их можно создавать непосредственно на кремниевой подложке.

Термопары (термоэлектрические датчики)

Принцип работы термопар заключается в способности двух соединённых между собой разных электрических проводников генерировать ЭДС на своих свободных концах. Разность потенциалов зависит от разности температур между местом соединения металлов и свободными концами. Область измеряемых температур зависит от типа используемых металлов и колеблется от -200 до 2200 °С. Неблагородные металлы дают возможность измерить температуру среды до 1100 °С, а благородные — до 1600 °С.

Термометры биметаллические

Для измерения температуры в биметаллических термометрах используется двухслойная пластина или пружина из свальцованных двух разных металлов. Коэффициент температурного расширения у материалов отличается, благодаря чему под действием температуры биметалл изгибается. К биметаллической винтовой пружине прикрепляется стрелка, которая под действием деформации пружины показывает текущую температуру на градуированной шкале. Биметаллические термометры являются самыми простыми приборами для измерения температуры.

Признаки неисправности датчика температуры охлаждающей жидкости

Зная признаки неисправности ДТОЖ, можно своевременно выявить поломку этого устройства, не допуская появления проблем с силовым агрегатом. Однако, здесь нужно отметить, что для получения более точного и объективного результата, внешнего осмотра и косвенных «симптомов» будет недостаточно, потребуется провести дополнительную диагностику.

Итак, признаки неисправности датчика температуры охлаждающей жидкости включают:

  • На приборной панели ТС горит Check Engine или появился значок термометра;
  • Заметно увеличился расход топлива — это связано с тем, что на ЭБУ поступает неверная информация о температуре охлаждающей жидкости и двигателя, следовательно, появляются проблемы с созданием оптимальной топливной смеси;
  • Двигатель плохо запускается, обороты скачут или плавают, мотор глохнет без видимых причин, на низких оборотах.
  • Нестабильная работа охлаждающего вентилятора, установленного на радиаторе авто. Это может проявляться по-разному. Например, вентилятор может не включаться даже при поездках на большие расстояния в жаркую погоду. В некоторых случаях он наоборот не выключается даже после того, как ДВС остыл.

Как видно, из перечисленных выше ситуаций основные признаки выхода из строя датчика ОЖ, могут свидетельство о поломках целого ряда других узлов, механизмов и систем транспортного средства. Но, как показывает практика, при снижении качества и эффективности охлаждения двигателя, стоит, прежде всего, проверить, как раз таки ДТОЖ, так как в более чем половине случаев проблема кроется именно в этом устройстве.

Причины поломки датчика температуры ОЖ

Конструкция температурного датчика отличается простотой и минимальным количеством составных элементов, благодаря чему его поломки встречаются крайне редко. Самой частой причиной выхода из строя детали является ее механическое повреждение или чрезмерный износ. Немало сложностей способна доставить коррозия, появившаяся на металлических элементах детали. Например, это случается из-за использования обычной воды вместо антифриза.

В числе наиболее распространенных причин неисправности датчика ОЖ специалисты обычны называют:

Повреждение корпуса — внешне это может проявляться в виде появившихся потеков охлаждающей жидкости. Также механическому повреждению подвержен рабочий элемент устройства или его контакты. Такая поломка приводит к тому, что ДТОЖ передает ЭБУ неверные показатели температуры. Окисление контактов — это может произойти из-за продолжительного использования датчика или в случае эксплуатации ТС в условиях высокой влажности воздуха. Окисление, появившееся на контактах, создает помехи для свободного прохождения электрического тока или приводит к значительному повышению сопротивления цепи. Механическое повреждение группы контактов (фишки) и обрыв контактов — ремонт в этом случае невозможен, только срочная замена вышедшей из строя детали. Нарушение изоляции проводов. Это может случиться из-за использования изоляционных материалов низкого качества, механического повреждения или износа. Неисправность требует скорейшего устранения

Это особенно важно для автомобилей, которые эксплуатируются в регионах с высокой влажностью воздуха

Если поврежден корпус, контакты или терморезистор ремонт механического ДТОЖ вряд ли возможен, более простым и безопасным решением станет полная замена устройства. Если же его работе мешают следы коррозии, окисления или нежелательного налета, для восстановления нормального функционирования детали будет достаточно почистить ее корпус, контакты и резьбу.

Можно ли ездить со сломанным датчиком или без него

Многие автовладельцы, заметившие явные или косвенные признаки неисправности ДТОЖ, задаются вполне логичным вопросом — как скоро нужно выполнить ремонт или замену сломанной детали. Здесь необходимо понимать, что основной задачей рассматриваемого устройства является запуск вентилятора охлаждения. Отсюда следует, что в случае выхода из строя датчика он не просто перестает показывать температуру, но и становится причиной того, что система принудительного охлаждения не срабатывает.

Результатом всей этой ситуации становится, как минимум вскипание антифриза, как максимум критический перегрев мотора и деформация прокладки ГБЦ. Отказ ДТОЖ также приводит к повышенному расходу топлива и нестабильной работе ДВС. Поэтому, менять датчик двигателя следует сразу после того, как были обнаружены неполадки в его работе. Не забывайте следить также за уровнями других жидкостей в системах, в частности, за уровнем масла в ГУР.

Проверка исправности ДТОЖ

Датчик температуры антифриза проверяется двумя основными способами: не снимая с автомобиля либо демонтируя с его посадочного места. Второй метод также разделен на два варианта диагностирования: с применением термометра и без него.

Если датчик не прикипел к резьбе, то его довольно просто снять рожковым ключом подходящим по размеру

Важно перед откручиванием отсоединить разъем контактов. Следующим шагом нужно проверить приходит ли питание от ЭБУ на датчик

Сделать это довольно просто имея универсальный тестер (мультиметр):

  1. отсоедините разъем от датчика;
  2. переведите режим измерения мультиметра на «20 В постоянное напряжение»;
  3. присоедините щупы к контактам клемм приходящим от ЭБУ.

Если мультиметра у вас под рукой нет исправность ЭБУ и проводки до него можно проверить просто сняв разъем с датчик температуры охлаждающей жидкости во время работы двигателя, автоматически включится вентилятор радиатора. Это произойдет потому что блок управления увидит разрыв цепи и перейдет в аварийный режим. Если этого не произошло то либо неисправен ЭБУ либо вентилятор охлаждения.

Проверка не снимая с автомобиля

Самый удобный способ, ведь не нужно проводить демонтаж с последующим монтажом. Проверка выполняется при помощи тестера, путем замера показаний на контактах датчика.

Чтобы обеспечить доступ к контактам, потребуется отсоединить клеммник от датчика. При выполнении работ на горячем двигателе будьте осторожны, ведь можно не только обжечься самому, но и оплавить корпус или щупы мультиметра.

Затем тестер переводится в положение измерения сопротивления и присоединяется к выходным контактам датчика. Стоит заметить, что у холодного двигателя значение показаний будет высоким, у горячего – значительно ниже.

Популярные статьи  Как подключить бра к сети?

Для общего понимания какие значения выдает датчик при разных температурах, как пример, ниже приведены данные для ВАЗ-2110. Показания других легковых машин сильно отличаться не будут.

Показания датчика в зависимости от изменения температуры

Температура жидкости, °С Сопротивление проводника, Ом Температура жидкости, °С Сопротивление проводника, Ом
5 7 280 45 1 188
10 5 670 50 973
15 4 450 60 667
20 3 520 70 467
25 2 796 80 332
30 2 238 90 241
40 1 459 100 177

Стоит отметить, что датчик ломается крайне редко, чаще встречаются ситуации, когда он выдает неверную информацию. Поэтому следует сравнить показания температуры на приборной панели с данными полученными от датчик температуры охлаждающей жидкости в соответствии с таблицей. Если данные отличаются тогда есть смысл снимать датчик и проводить его дальнейшую диагностику.

Проверка ДТОЖ с термометром

Для такой диагностики, необходимо снять датчик с его посадочного места. Как упоминалось выше, сделать это можно при помощи соответствующего гаечного ключа. Заодно можно почистить сам датчик, с резьбы на патрубке удалить налет и смазать ее, осмотреть контакты на наличие окислений и при необходимости удалить.

Затем набрать воду в электрочайник или в другую емкость, но в таком случае придется воспользоваться кипятильником. Помимо этого для измерения нужно взять мультиметр и перевести его переключатель в положение измерения сопротивления проводника.

Головка датчика опускается в воду, а к его контактам присоединяются щупы тестера. Также в емкость с датчиком помещается и термометр, для удобства измерений желательно электронный, но можно и ртутный.

Затем постепенно повышая температуру жидкости сравнивать показания датчика и электронного термометра в соответствии с таблицей. Для большей точности фиксировать показания лучше через каждые 5 градусов. В итоге Вы получите данные которые можно занести в таблицу. Их впоследствии можно сравнить с информацией предоставленной в технической документации к конкретной модели авто. На крайний случай можно сравнить с таблицей приведенной выше.

При проведении проверки допускаются небольшие отклонения от значений. Небольшие погрешности могут зависеть от разных условий и от самого датчика. Часто даже у датчиков температуры охлаждающей жидкости одной модели есть незначительные различия в показаниях при одинаковых условиях измерения.

Проверка без термометра

Такой метод не сильно отличается от предыдущего, только здесь не применяется термометр и показания снимаются одни раз.

Для проверки датчика его следует погрузить в емкость с водой и довести ее до кипения. Затем присоединить к выходным контактам щупы мультиметра и посмотреть, что он покажет.

Если ДТОЖ полностью исправен, то его сопротивление должно быть 177 Ом. Однако следует учитывать погрешности. К тому же щупы мультиметра тоже имеют свое сопротивление, да и температура воды может быть чуть ниже 100 градусов, а соответственно и сопротивление будет чуть больше.

Как снять датчик

Крепление может быть различным, поэтому, опять же, ищите информацию по конкретному авто. Но чаще всего он просто закручивается по резьбе. Тогда его корпус имеет шестигранную форму.Последовательность действий следующая:

  1. Отсоединяете «минусовую» клемму АКБ.
  2. Находите датчик.
  3. Отсоединяете проводку.
  4. Частично сливаете антифриз (если датчик находится достаточно высоко, это можно пропустить, уточняйте по конкретной модели). Также этого можно не делать, если разыскать заглушку (например, подходящий болт) и быстро поставить ее на место снятой детали.
  5. Выкручиваете датчик (если он на резьбе), или открепляете другим способом, предусмотренным конструкцией.

Какие признаки неисправности датчика существуют

Не исключены некоторые неисправности, связанные с датчиком для охлаждения жидкости, которые чреваты сбоями в работе двигателя. Большинство признаков говорят о поломке приора и необходимости его замены. Вот некоторые из признаков:

  • Вы видите, что топлива тратится больше, чем обычно;
  • Когда при холодном двигателе наблюдается плохой выхлоп;
  • Не осуществляется запуск мотора в морозную погоду.

Но не стоит сразу бросаться в магазин для приобретения нового датчика при обнаружении выше перечисленных проблем. Очень может быть, что неполадки связаны с плохим контактом или его повреждением, возможно, существуют проблемы в проводке или утечке жидкости.

Для того чтобы исключить возможные проблемы, устройство осматривается визуально, возможно, вы заметите коррозию или повреждение без снятия устройства и разборки всей системы.Для опытных автомобилистов даже при визуальном осмотре обнаруживаются источники проблемы.

Водители отмечают, что в некоторых случаях можно заметить, как начинает «колбасить» двигатель в охлажденном состоянии, а показатели холостых оборотов прыгают, с минимальных на максимальные значения. После нескольких минут проблема исчезает сама собой, именно такой казус красноречиво говорит о поломке датчика температуры ОЖ.

Датчики температуры. типы, устройство, принцип работы. схемы подключения

Датчик, является дорогой и важнейшей частью любого автомобиля, он требует к себе должного внимания. Чтобы не произошло закипание мотора, следует периодически отслеживать состояние прибора и его показания.

Полная проверка датчика

Для нее Вам понадобится, опять же, мультиметр и термометр, который можно погружать в воду и показывающий до 100°C. Порядок выполнения:

  1. Подсоединяете к контактам датчика провода мультиметра.
  2. Опускаете проверяемую деталь и градусник в емкость с водой.
  3. Нагреваете воду, отслеживая температуру и показания мультиметра.

Датчики температуры. типы, устройство, принцип работы. схемы подключения

Проверка датчика температуры охлаждающей жидкости

Как Вы уже видели из таблицы, сопротивление датчика меняется от температуры. Если они соответствуют таблице – он в порядке. При изменении значений сопротивления не должно быть резких скачков – это тоже признак неисправности. Если у Вас нет подходящего термометра, можно проводить проверку только при кипящей воде, то есть при 100°C. Сопротивление в таком случае приблизительно должно быть равно 180 Ом.

Подключение нескольких датчиков температуры DS18B20 к Ардуино

Все датчики DS18B20 подключаются параллельно, для них всех достаточно одного резистора. При помощи библиотеки OneWire можно одновременно считать все данные со всех датчиков. Если количество подключаемых датчиков более 10, нужно подобрать резистор с сопротивлением не более 1,6 кОм. Также для более точного измерения температуры нужно поставить дополнительный резистор на 100…120 Ом между выходом data на плате Ардуино и data на каждом датчике. Узнать, с какого датчика получено то или иное значение, можно с помощью уникального серийного 64-битного кода, который будет выдан в результате выполнения программы.

Для подключения температурных датчиков в нормальном режиме нужно использовать схему, представленную на рисунке.

Датчики температуры. типы, устройство, принцип работы. схемы подключения

В режиме паразитного питания схема выглядит иначе. Контакт Vdd практически не задействован, питание идет через выход data.

Устройство и принцип работы

Чуткость противопожарного оборудования и его своевременное срабатывание зависит от того как работает пожарный извещатель. Устройство датчика температуры включает:

  • блоки, реагирующие на изменение уровня тепла;
  • схему передачи сигнала к пускающему устройству.

Датчики температуры. типы, устройство, принцип работы. схемы подключенияУстройство датчика температуры

В схемах устройства используются различные принципы реагирования на рост теплового фона, в том числе:

  • колебания уровня электрического сопротивления в цепи под воздействием нагрева;
  • изменение потенциалов в месте соединения двух металлов с различным коэффициентом нагревания;
  • изменение формы и размеров термочувствительных деталей;
  • увеличение объема газа или жидких веществ при их нагревании;
  • колебания упругости материала под воздействием температуры;
  • сгорание или плавление вставок, не допускающих замыкания цепи в одноразовых датчиках;
  • нарушения в электромагнитном поле.

В интегральных приборах, реагирующих на резкое изменение температуры, схема работает благодаря наличию двух элементов внутри помещения и снаружи. Показания (импульсы) от них подаются на дифференциальный усилитель. Обычно разница температур стабильна и обеспечивает незначительную силу тока в цепи. При резком росте теплового фона в одном из устройств охраны сила тока мгновенно увеличивается и достигает уровня, способного активировать сигнализацию.

Популярные статьи  Антенна нтв плюс

Схема подключения

Двухпроводная схема подключения:

Двухпроводная схема подключения

Трехпроводная схема:

Трехпроводная схема

Четырехпроводная схема:

Четырехпроводная схема

Датчик температуры своими руками (процесс создания)

Несмотря на широкий выбор готовых изделий, некоторые умельцы предпочитают сделать датчик температуры для сигнализации своими руками. Технически это не сложная задача для тех, кто дружит с паяльником и разбирается в электрических схемах.

Наиболее простой способ – это использование терморезистора или полупроводниковых элементов, которые реагируют на изменение температуры с помощью колебаний сопротивления или увеличения силы тока. К сожалению, эти элементы трудно поддаются настройке на заданные температурные режимы, поэтому не гарантируется их надежное и точное срабатывание в случае возгорания.

Проще использовать в схеме уже готовые термодатчики, например:

  • LM335, предназначенный для использования в быту;
  • LM235, выпускаемый для нужд промышленности.

В схему помимо термодатчика подсоединяют:

  • потенциометр для настройки аппаратуры;
  • реле;
  • индикаторы;
  • блок питания;
  • корпус, для размещения и крепления схемы.

Заключение

Датчик температуры для охранной сигнализации определяет степень точности срабатывания и своевременность реагирования всей системы пожаротушения.

Датчики измерения температуры: типы, принцип работы

Датчики температуры. типы, устройство, принцип работы. схемы подключения

Классификация термодатчиков по принципу работы

По принципу измерения все датчики измерения температуры подразделяются на:

  • Термоэлектрические (термопары);
  • Терморезистивные;
  • Полупроводниковые;
  • Акустические;
  • Пирометры;
  • Пьезоэлектрические.

Датчики температуры. типы, устройство, принцип работы. схемы подключения

Термоэлектрические датчики температуры (термопары)

Принцип работы этой группы датчиков основан на том, что в замкнутых контурах проводников или полупроводников возникает электрический ток, если места спайки различаются по температуре.

Для измерения температуры, один конец термопары помещают в среду измерения, а другой служит для снятия значений.

Единственным, но существенным недостатком этого вида измерителей является их довольно большая погрешность, что недопустимо для многих технологических процессов.

Он применяется в металлообработке, и служит для контроля температуры подшипников. Диапазон измерения от -50 до +120 градусов по Цельсию, выходной сигнал для считывания – аналоговый.

Видео о датчиках температуры смотрите ниже:

Датчики температуры. типы, устройство, принцип работы. схемы подключения

Терморезистивные датчики

Как следует из названия, этот тип датчиков работает по принципу изменения сопротивления проводника при изменении его температуры. Благодаря простой и надежной конструкции, датчики этого типа широко применяются в электронике и машиностроении. Неоспоримым плюсом этих измерителей является высокая точность, чувствительность и простые устройства считывания.

Примером терморезистивного датчика может служить модель 700-101BAA-B00, которая имеет начальное сопротивление в 100 Ом, и диапазон измерений от -70 С° до +500 С°.

Выполнен он с применением платиновой пластинки и никелевых контактов. Широко используется в электронике и промышленных автоматах.

Датчики температуры. типы, устройство, принцип работы. схемы подключения

Полупроводниковые термодатчики

Этот тип датчиков работает на принципе изменения характеристик p-n перехода под воздействием температуры. Так как зависимость напряжения на транзисторе от температуры всегда пропорциональна, можно сделать датчик с высокой точностью измерения.

Несомненными плюсами такого решения является дешевизна, высокая точность данных, и линейность характеристик на всем диапазоне измерения.

Примером такого устройства может стать датчик LM75A. Температурный диапазон — от -55 С° до +150 С°, погрешность измерений – ±2 С°. Шаг измерения – всего 0,125 С°. напряжение питания – от 2.5 до 5.5 В, а время преобразования сигнала – до 0.1 секунды.

Акустические датчики температуры

Принцип работы этих устройств – разная скорость звука в среде при разной температуре. Зная изначальные данные, можно рассчитать изменения температуры по скорости прохождения звуковой волны в веществе.

Это бесконтактный метод, позволяющий измерять температуру в закрытых полостях, а также в среде, недоступной для прямого измерения.

Используются такие датчики в медицине и промышленности – там, где проникновение к измеряемому веществу невозможно.

Пирометры (тепловизоры)

Бесконтактный тип термодатчиков, считывающих излучение, которое исходит от нагретых тел. Этот тип устройств позволяет измерять температуру дистанционно, без приближения к среде, в которой производятся замеры. Это позволяет работать с большими температурами и сильно разогретыми объектами без опасного сближения.

Все пирометры по принципу работы подразделяют на интерферометрические, флуоресцентные и датчики на основе растворов, меняющих цвет в зависимости от температуры.

Пьезоэлектрические датчики температуры

Все датчики этого типа работают при помощи кварцевого пьезорезонатора. Вся суть работы – прямой пьезоэффект, то есть изменение линейных размеров пьезоэлемента под воздействием электрического тока.

При попеременной подаче разнофазного тока с определенной частотой, пьезорезонатор колеблется, при этом частота его колебаний зависит от температуры.

Зная эту зависимость, можно легко преобразовать данные о частоте колебаний резонатора в температуру.

Благодаря широкому диапазону измерений и высокой точности, такие датчики применяют в основном при проведении исследований и опытов, где нужна высокая надежность и долговечность.

Аналоговые полупроводниковые датчики

Типовая схема включения полупроводникового термометра с коррекцией 

Простые аналоговые полупроводниковые датчики практически в чистом виде реализуют идею измерения температуры, с помощью определения падения напряжения на p-n переходе. Для устранения всех отрицательных явлений, связанных с работой такого перехода, используется специальная схема, содержащая в своем составе два чувствительных элемента (транзистора) с различными характеристиками. Выходной сигнал формируется как разность падений напряжения на каждом чувствительном элементе. При вычитании значительно сокращаются негативные моменты. Дальнейшее повышение точности измерения осуществляется калибровкой датчика с помощью внешних цепей.

 Основной характеристикой датчика температуры является точность измерений. Для полупроводниковых моделей она колеблется от ±1°С до ±3.5°С. Самые точные модели редко обеспечивают точность лучше чем ±0.5°С. При этом данный параметр сильно зависит от температуры. Как правило, в суженном диапазоне от  -25° до 100°С точность в полтора раза выше, чем в полном диапазоне измерений -40°С до +125°С. Большинство аналоговых датчиков температуры, иначе называемых интегральными датчиками, содержит три вывода и включается по схеме диода. Третий вывод обычно используется для целей калибровки. Выходной сигнал датчика представляет собой напряжение, пропорциональное температуре. Величина изменения напряжения различна и, например, составляет 10мВ/градус. Для точного определения значения температуры необходимо знать падение напряжения при каком-либо ее фиксированном значении. Обычно в качестве такового используется значение начала диапазона измерений либо 0°С.

Примеры аналоговых датчиков температуры

Модель Диапазон измерений Точность Температурный коэффициент Производитель
LM35 от -55°С до +150°С  ±2°С  10 мВ/°С   National Semiconductor
LM135 от -50°С до +150°С  ±1.5°С  10 мВ/°С   National Semiconductor
LM335 от -40°С до +100°С  ±2°С  10 мВ/°С   National Semiconductor 
TC1047 от -40°С до +125°С  ±2°С  10 мВ/°С   Microchip
TMP37  от -40°С до +125°С  ±2°С 20 мВ/°С   Analog Devices

Кроме простых датчиков, производители предлагают также готовые интегральные системы термостатирования. Подобные микросхемы, например LM56 от National Semiconductor, оснащены выходом для управления нагрузкой. Температура срабатывания выхода задается в виде заводской установки, либо с помощью навесных элементов, подключаемых к специальным входам задания. Невысокое качество регулирования, обеспечиваемое данными элементами, компенсируется их простотой использования и сверхнизкой стоимостью готовых систем управления.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Денис Серебряков/ автор статьи
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: