Принцип работы температурного датчика: Возможности и принцип действия температурных датчиков с аналоговым выходом

Содержание

Датчик температуры охлаждающей жидкости: назначение, устройство, принцип работы

Работа мотора в машине сопряжена с постоянным процессом сгорания топливной смеси. Из-за чего двигатель внутреннего сгорания (ДВС) может перегреться и выйти со строя. Для предотвращения подобных инцидентов ДВС принудительно охлаждается посредством циркуляции специальной жидкости.  А вот контроль за ее состоянием производит датчик температуры охлаждающей жидкости (ДТОЖ).

Назначение

Такой датчик предназначен для контроля состояния двигателя авто посредством фиксации температурных изменений жидкости охлаждения. С этой целью его размещают в антифризе, где происходит непосредственное взаимодействие чувствительного элемента и слоя охлаждающей жидкости. Также заметьте, что в некоторых автомобилях размещают два сенсора по отношению ко входному и выходному патрубку системы охлаждения, за счет чего компьютер производит сравнение показаний.

Датчик передает данные измерений на блок управления для дальнейшей регулировки работы системы. Логический блок принимает решение о продолжении работы автомобиля в том же режиме или об уменьшении параметра, влияющего на фактора нагрева. Помимо электронных моделей, существуют и механические сенсоры, которые предназначены не для взаимодействия с логическим блоком, а для вывода информации на термометр в салоне. В случае с механическими моделями водитель сам принимает решение об изменении режима вождения или полной остановке агрегата.

В зависимости от модели машины, датчик предназначается для выполнения таких функций:

  • Контроль температуры в конкретный момент времени для системы охлаждения.
  • Влияние на выбор режима работы, в зависимости от сложившейся ситуации.
  • Подача сигнала к аварийному включению или отключению мотора, при резком нарастании или падении температуры.
  • Контроль опережения или запаздывания зажигания – позволяет регулировать интенсивность выброса выхлопных газов и нагрузку на поршневую систему.
  • Подача сигнала на обогащение топливной смеси в случае недопустимого снижения температуры охлаждающей жидкости.

Устройство и принцип работы

В отличии от устаревших моделей, современные приспособления для контроля температуры, основываются на работе термистора. В соответствии с п.22 ГОСТ 21414-75 это такой нелинейный резистор, который изменяет величину собственного омического сопротивления, в зависимости от степени нагрева или охлаждения.

Рис. 1. Устройство датчика температуры охлаждающей жидкости

Для датчика температуры охлаждающей жидкости применяются резистивные элементы с отрицательным температурным коэффициентом. Это обозначает, что в отличии от классических проводниковых материалов, где с нагреванием омическое сопротивление возрастает, повышение температуры датчика приводит к уменьшению сопротивления.

К примеру, измеряя показания при +20 ºС сопротивление термистора будет составлять 3,5 кОм. При нагревании антифриза до +90 ºС сопротивление датчика упадет до отметки 0,24 кОм. Но, существуют и исключения, к примеру, у автомобилей марки Renault датчик имеет положительный температурный коэффициент.

Принцип действия датчика температуры охлаждающей жидкости базируется на следующей схеме:

Рис. 2. Принцип действия датчика температуры охлаждающей жидкости
  1. В состоянии покоя двигателя  охлаждающая жидкость будет иметь сопоставимую с окружающей средой температуру. Сопротивление термистора датчика Rt останется на максимальной отметке и поданное напряжение практически не выдаст ток в цепь индикации логического блока.
  2. При замыкании контактов V в замке зажигания вместе с запуском двигателя будет подано напряжение от аккумулятора А на датчик температуры. По мере нарастания оборотов, сопротивление  термистора Rt будет снижаться в соответствии с его характеристикой.
  3. В случае превышения допустимого предела температур, Rt  перейдет в режим проводимости. В соответствии с законом Ома величина тока, протекающего через термистор, возрастет. Сигнал придет на логический блок и будет подана команда для снижения объема, впрыскиваемого топлива, или уменьшение числа оборотов коленчатого вала.
  4. При снижении оборотов и мощности мотора, со временем камера сгорания охладится и ДВС придет в норматив температуры. Охлаждающая жидкость остынет и у термистора Rt снова возрастет сопротивление. Величина тока в цепи индикации логического блока снова уменьшится, и автомобиль перейдет в нормальный режим работы.

В зависимости от величины падения напряжения на термисторе датчика Rt, будет оцениваться текущий температурный режим. В данном примере мы рассмотрели электрический метод измерения, но у некоторых типов датчиков может применяться и механический, работающий за счет температурного расширения.

Где находится?

Для производства каких-либо операций с датчиком температуры охлаждающей жидкости необходимо четко представлять себе место его установки. Следует отметить, что точка установки будет отличаться в зависимости от модели автомобиля. Поэтому для поиска лучше обратиться к инструкции производителя, где указана позиция соприкосновения с охлаждающей жидкостью.

Рис. 3. Место установки датчика температуры охлаждающей жидкости

Наиболее распространенным местом установки является:

  1. головка блока цилиндров или выпускной патрубок;
  2. верхний шланг радиатора;
  3. корпус термостата;
  4. в некоторых ситуациях может устанавливаться два датчика температуры– на входе и на выходе.

Место установки предусматривает обеспечение контакта чувствительного элемента с охлаждающей жидкостью. Но, в случае утечки антифриза из системы, контакт может  нарушиться и контроль температуры прекратиться. В результате этого вы получите некорректные показания, что может повлечь сбой в работе системы.

Признаки поломки

Как и неисправности любого устройства в автомобиле, выход со строя сенсора температуры охлаждающей жидкости может привести к нежелательным последствиям.

При движении машины поломка может проявляться как:

  1. проблематичный запуск мотора в холодную погоду;
  2. нетипичные звуки от выхлопных газов только запущенного мотора;
  3. при достижении максимальной температуры мотор глохнет;
  4. не запускается вентилятор охлаждения при нагревании ДВС;
  5. превышение расхода топлива сверх установленной нормы.

Современные авто выводят данные о нарушении температуры охлаждающей жидкости на дисплей. Причиной неисправности может стать как механическая поломка (сорванная резьба, растрескивание корпуса, перегорание термистора), так и электрическая (короткое замыкание в измерительной цепи или обрыв провода). Чтобы убедиться в правильности вашего предположения, проверьте датчик, и, при необходимости замените его новым.

Проверка и замена

Следует отметить, что появление характерных признаков может обуславливаться и другими поломками. К примеру, поломкой вентилятора охлаждения или нехваткой охлаждающей жидкости. Поэтому для начала необходимо проверить работоспособность и правильность показаний  датчика температуры охлаждающей жидкости.

На практике существует довольно большое число методов, одни из которых вы можете реализовать в домашних условиях. Другие, как съем осциллограммы, вам проведут только на станциях техобслуживания. Самостоятельно произведите внешний осмотр датчика охлаждающей жидкости – на нем должны отсутствовать следы ржавчины, подтеки антифриза, трещины и прочие следы.

Если внешне датчик исправен, проверьте его с помощью мультиметра, для этого:

  • Отсоедините шлейф от контактов датчика – вам необходимо получить доступ для проведения замеров.
Рис. .4. Отсоедините шлейф от контактов датчика
  • Измерения производятся изначально при холодном ДВС. Если это условие не обеспечено, выкрутите датчик с посадочного места и опустите чувствительный элемент в холодную воду.
Рис. 5. Выкрутите датчик с посадочного места
  • Подключите щупы мультиметра к выводам датчика и замерьте величину омического сопротивления.
Рис. 6. Подключите щупы к выводам датчика
  • Затем запустите ДВС и дождитесь включения вентилятора охлаждения, если вы выкрутили датчик температуры, поместите его в кипяток. Повторно замерьте величину переходного сопротивления.
Рис. 7. Опустите датчик в горячую воду и повторно измерьте сопротивление
  • Сравните полученные данные сопротивления для вашей модели автомобиля. К примеру, ниже приведена такая таблица:

Таблица: зависимость сопротивления и падения напряжения датчика температуры от степени нагрева

Температура ОЖ (°С)Сопротивление (Ом)Напряжение (В)
 4800 — 66004,00 — 4,50
1040003,75-4,00
202200 — 28003,00 — 3,50
3013003,25
401000-12002,50 — 3,00
5010002,5
608002,00-2,50
80270 — 3801,00-1,30
110 0,5
 разрыв цепи5,0 ±0,1

В рассматриваемом примере в холодном состоянии при +10 ºС сопротивление будет составлять 4000 Ом. После того, как вы опустите его  в кипяток, исправный датчик будет иметь сопротивление в пределах 200 – 270 Ом. Если показания кардинально отличаются, налицо поломка сенсора, в таком случае его необходимо заменить.

Для замены датчика температуры охлаждающей жидкости из системы охлаждения слейте антифриз. Отключите шнур питания, если еще не отсоединили его. Затем, при помощи торцевого или рожкового ключа выкрутите сам сенсор.

Установите новый датчик охлаждающей жидкости в посадочное место, обязательно наденьте прокладку. Плотно зажмите его ключом по резьбе до упора.

Рис. 8. Плотно зажмите ключом новый датчик

Замена окончена, можете подключить питающий шнур и залить обратно охлаждающую жидкость.

Список использованных источников

  • Диана Скляр «Ремонт и обслуживание автомобилей для чайников» 2012
  • Коробейник А.В. «Ремонт автомобилей. Практический курс» 2003
  • Твег Росс «Система впрыска бензина. Устройство, обслуживание, ремонт» 2003
  • Березин С.В. «Справочник автомеханика» 2008

Датчик температуры: контроль температурного режима двигателя

Датчик температуры: контроль температурного режима двигателя

В каждом автомобиле есть простой, но важный датчик, помогающий контролировать работу двигателя — датчик температуры охлаждающей жидкости.

О том, что такое датчик температуры, какую он имеет конструкцию, на каких принципах основана его работа, и какое место он занимает в автомобиле — читайте в статье.


Что такое датчик температуры

Датчик температуры охлаждающей жидкости (ДТОЖ) — электронный датчик, предназначенный для измерения температуры охлаждающей жидкости (ОЖ) системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания. Данные, полученные с помощью датчика, используются для решения нескольких задач:

• Визуальный контроль температуры силового агрегата — данные с датчика выводятся на соответствующий прибор (термометр) на приборной панели в салоне автомобиля;
• Корректировка работы различных систем двигателя (питания, зажигания, охлаждения, рециркуляции отработанных газов и других) в соответствии с его текущим температурным режимом — информация с ДТОЖ подаются на электронный блок управления (ЭБУ), который вносит соответствующие корректировки.

Датчики температуры ОЖ используются во всех современных автомобилях, они имеют принципиально одинаковую конструкцию и принцип работы.


Типы и конструкция датчиков температуры

В современных транспортных средствах (а также и в различных электронных устройствах) используются датчики температуры, чувствительным элементом в которых выступает терморезистор (или термистор). Терморезистор (термистор) — полупроводниковый прибор, электрическое сопротивление которого зависит от его температуры. Существуют термисторы с отрицательным и положительным температурным коэффициентом сопротивления (ТКС), у приборов с отрицательным ТКС сопротивление падает с ростом температуры, у приборов с положительным ТКС — напротив, повышается. Сегодня чаще всего применяются термисторы с отрицательным ТКС, как более удобные и дешевые.

Конструктивно все автомобильные ДТОЖ принципиально одинаковы. Основу конструкции составляет металлический корпус (баллон) из латуни, бронзы или иного коррозионностойкого металла. Корпус выполнен таким образом, что его часть контактирует с потоком охлаждающей жидкости — здесь располагается термистор, который дополнительно может прижиматься пружиной (для более надежного контакта с корпусом). В верхней части корпуса располагается контакт (или контакты) для включения датчика в соответствующую цепь электросистемы транспортного средства. На корпусе также нарезана резьба и выполнен шестигранник под ключ для монтажа датчика в систему охлаждения двигателя.

Датчики температуры отличаются способом подключения к ЭБУ:

• Со стандартным электрическим разъемом — на датчике выполнен пластиковый разъем (или колодка) с контактами;
• С винтовым контактом — на датчике выполнен один контакт с зажимным винтом;
• Со штыревым контактом — на датчике предусмотрен один контакт в виде штыря или лопатки.

Датчики второго и третьего вида имею только один контакт, в роли второго контакта выступает корпус датчика, соединенный с «массой» электросистемы автомобиля через двигатель. Такие датчики чаще всего используются на коммерческих и грузовых автомобилях, на специальной, сельскохозяйственной и иной технике.

Датчик температуры ОЖ монтируется в самой горячей точке системы охлаждения мотора — в выпускном патрубке головки блока цилиндров. На современных автомобилях часто устанавливается сразу два или даже три ДТОЖ, каждый из которых выполняет свою функцию:

• Датчик термометра (указателя температуры ОЖ) — наиболее простой, имеет невысокую точность, так как он помогает лишь визуально оценить температуру силового агрегата;
• Датчик ЭБУ на выходе из головки блока — наиболее ответственный и точный датчик (с погрешностью 1-2,5°C), позволяющий отслеживать изменения температуры в несколько градусов;
• Датчик на выходе из радиатора — вспомогательный датчик невысокой точности, обеспечивающий своевременное включение и отключение электрического вентилятора охлаждения радиатора.

Несколько датчиков дают больше информации о текущем температурном режиме силового агрегата и позволяют надежнее контролировать его работу.


Принцип работы и место датчика температуры в транспортном средстве

В общем случае принцип работы датчика температуры прост. На датчик подается постоянное напряжение (обычно 5 или 9 В), на термисторе в соответствии с законом Ома (за счет его сопротивления) напряжение падает. Изменение температуры влечет за собой изменение сопротивления термистора (при росте температуры — сопротивление снижается, при понижении температуры — повышается), а значит, и падение напряжения в цепи датчика. Измеряемая величина падения напряжения (а точнее — фактическое напряжение в цепи датчика) как раз и используется термометром или ЭБУ для определения текущей температуры двигателя.

Для визуального контроля температуры силового агрегата в цепь датчика подключается специальный электрический прибор — логометрический термометр. В приборе используется две или три электрических обмотки, между которыми расположен подвижный якорь со стрелкой. Одна или две обмотки создают постоянное магнитное поле, а одна обмотка включена в цепь датчика температуры, поэтому ее магнитное поле изменяется в зависимости от температуры ОЖ. В результате взаимодействия постоянных и переменных магнитных полей в обмотках заставляет якорь проворачиваться вокруг оси, что влечет за собой изменение положение стрелки термометра на его циферблате.

Для контроля функционирования мотора на различных режимах и управления его системами показания датчика подаются на электронный блок управления через соответствующий контроллер. Измерение температуры производится по величине падения напряжения в цепи датчика, для этого в памяти ЭБУ присутствуют таблицы соответствия величины напряжения в цепи датчика и температуры двигателя. На основе этих данных в ЭБУ запускаются различные алгоритмы работы основных систем двигателя.

На основе показаний ДТОЖ осуществляется корректировка работы системы зажигания (изменение угла опережения зажигания), питания (изменение состава топливно-воздушной смеси, ее обеднение или обогащение, управление дроссельным узлом), рециркуляции отработавших газов и других. Также ЭБУ в соответствие с температурой двигателя устанавливает частоту вращения коленвала и другие характеристики.

Датчик температуры на радиаторе охлаждения работает аналогичным образом, с его помощью осуществляется управление электровентилятором. На некоторых автомобилях этот датчик может работать в паре с основным для более точного управления различными системами двигателя.

Датчик температуры играет важную роль в любом транспортном средстве с ДВС, в случае поломки его необходимо как можно скорее заменить — только в этом случае будет обеспечена нормальная работа силового агрегата на любых режимах.

Другие статьи

#Бачок ГЦС

Бачок ГЦС: надежная работа гидропривода сцепления

14.10.2020 | Статьи о запасных частях

Многие современные автомобили, особенно грузовые, оснащаются гидравлическим приводом выключения сцепления. Достаточный запас жидкости для работы главного цилиндра сцепления хранится в специальном бачке. Все о бачках ГЦС, их типах и конструкции, а также о выборе и замене этих деталей читайте в статье.

Температурный датчик для отопления: зота и другие термодатчики

Большинство нагревательных приборов, так или иначе, связаны в своей работе с датчиками. Измерители контролируют степень нагрева, а также воздух и воду обогреваемую ими. Приборы обрабатывают получаемые с измерителей сигналы и следуют согласно запрограммированным инструкциям. Так они поддерживают комфортное отопление в помещении.

Принцип работы

Система отопления контролируется несколькими методами:

 Загрузка …
  • автоматика, запрограммированная на определенную энергоподачу;
  • блоки безопасности;
  • смесительные узлы.

Контроль всех методов осуществляется через датчики, ведущие соответствующие измерения и передающие в главный блок для обработки сигнала.

К таким блокам относится термодатчик, или программатор. Они применяются для автоматической регулировки работы котла или иного устройства поддержания климата.

Виды устройств измерения температуры

Классификация термоприборов происходит по важным для них показателям:

  1. По принципу трансляции сигнала.

К таким приборам относятся проводные и беспроводные. Проводные непосредственно связаны с отапливающим устройством проводами. Беспроводные аппараты напротив подают радиосигнал без помощи проводов. Проводные аппараты, как правило, обладают большей точностью показаний и надежностью в эксплуатации.

Для работы беспроводного устройства, как правило, необходимо дополнительно установить в отопительную систему приемную антенну. Подобные радио приборы можно монтировать практически везде, они намного удобней в использовании по сравнению с проводными аналогами.

Главнейшими параметрами термодатчика являются:

  • присутствие аккумулятора;
  • погрешность измерений;
  • дальность приема сигнала.
  1. По форме размещения.

Датчики могут быть накладными, закрепляемыми вдоль линии отопления и помогать работе электрокотлов. Погружные контактируют с подогреваемым элементом. Комнатные находятся внутри помещений и измеряют их температуру внутри. Внешние располагаются снаружи здания или отапливаемого объекта. Нередко применяются одновременно несколько видов для повышения эффективности общей работы.

  1. По принципу снятия измерений.

К таким относятся биметаллические и спиртовые.

В первом случае используется пара пластин из разного металла и стрелочный индикатор. В случае повышения температуры одна из пластин деформируется, осуществляя давления на стрелку-индикатор. Показания приборов обладают высокой точностью, однако слабым местом будет инертность.

Датчик температуры погружной ESMU

Во втором случае используется спиртосодержащий раствор, надежно запертый в колбе. Раствор расширяется при нагреве. Конструкция проста, но неудобна для наблюдений.

Типы термодатчиков

Существуют следующие виды распространенных приборов:

Полезная информация
1Термопары

Они состоят из пары спаянных между собой проволок из разных металлов. Разница температур между холодным и теплым концом проволоки является причиной возникновения слабого тока величиной зависящей от вида металла.

Термопара является высокоточной системой измерения изменений в температуре, однако снять вычисления с нее является сложной задачей. Сложностью является, в том числе создание специальных условий для обоих концов термопары и специальные системы измерений, сам процесс снятия температуры которых, связан с возможными помехами от других источников.

  • Терморезисторы.

Значительно проще в использовании, чем термопара. В основу измерений заложен принцип изменения сопротивления материалов в зависимости от температуры окружения. Приспособления сделанные, как правило, из платины обладают высокой точностью и простотой измерений.

Подключая прибор к цепи источника тока, и замеряя его диф. напряжение, получить значение сопротивления. Такой прибор можно легко подключить к преобразователям полученных значений в цифру осуществляя тем самым тепловой контроль через главный процессор.

Популярная ныне модель, созданная в виде платы с тремя выходами. Выходы осуществляют измерение температурных показаний с нескольких датчиков одновременно, с погрешностью всего в 0.5 градусов. Также к достоинствам этого прибора относят большой диапазон рабочей температуры, а к недостатку относят медлительную работу. Такие измерители часто используются в отопительной системе.

Они в свою очередь делятся на три разновидности: радиационные, оптические, цветовые.

Разницей между собой как различиями, так и преимуществами является возможность помех извне на их измерения. Дальность измерений. Химические и физические факторы. Каждый из них имеет место быть в определенных условиях применения и при определенных потребностях.

Принцип работы основан на частотной зависимости кварца с нагревом. К их достоинствам относят высокую точность и разрешение. Длительный срок работы и возможность широкого применения. Считается что за ними технологии будущего.

Работают на разнице акустических потенциалов в зависимости от градусов резистора.

Способ применения прост. Диапазон и качество измерений высокого уровня. Однако большое количество помех способных повлиять на измерения прибора чаще всего сводят его работу на нет.

Существует еще много видов термодатчиков основанных на разных принципах, и существующих под разные запросы, однако они уже не так распространены в бытовых условиях.

Бытовые варианты использования

В быту чаще всего датчики используются в единой системе с климатическим оборудованием. Будь то кондиционер или котел, осуществляющий отопительную работу.

Термодатчики в этих системах используются повсеместно. Они устанавливаются на радиаторы и осуществляют измерения нагрева воды и поддержания ее температуры на заданном уровне. Датчики температур могут быть установлены внутри и снаружи дома, для измерения разниц температур, регулировки мощности обогревательного оборудования, а также для продолжительности и интервалах работы системы.

Особую популярность сейчас получили датчики, идущие в паре с системой «теплый пол». Они отвечают за нагрев пола, температуру на участках пола, поддержания ее на комфортном уровне.

Большинство бытовых датчиков просты в монтировании. Используются людьми даже без специального образования и познаний в их работе. Как правило, для их монтирования, например для котла отопления, хватает паспорта идущего с ними в комплекте или обучающего ролика в интернете. Однако в сложных системах типа «теплого пола» рекомендуется всё же доверить его монтаж специалистам, чтобы не пришлось все переделывать с нуля.

zОтопление

Зота – это ведущий отечественный бренд, выпускающий отопительные системы. Завод расположен в Красноярске, что говорит само за себя. Продукция, выпускаемая заводом, отвечает качествам и требованиям даже жителей Сибири.

Зота выпускает не только распространённые повсеместно газовые котлы, но и угольные (работающие на угле и дереве). Модели полностью соответствуют потребительским запросам и технически устроены, так чтобы их обслуживание было максимально простым.

Если в случае с газовыми котлами обслуживание особое не требуется. И зота изначально обеспечивает свои котлы термодатчиками для автоматического регулирования температуры, то с угольными всё не так просто.

Также как и печь в бане, или в старом деревенском срубе, ее необходимо чистить от скоплений золы и копоти. Для этого устройство печи сделано удобным образом, позволяя без труда вытащить поддон со скопившей золой и выкинуть ее. А для удобной прочистки отверстий от копоти, отверстия имеют идеальный размер под стандартный ершик. Металлический ершик позволяет без труда прочистить все проходы котла.

Зота выпускает как автоматические, так и механические модели котлов. Однако в случае если вы приобрели механический котел, компания допускает, что в будущем вы захотите расширить его функционал, и дополнительные датчики что вы не взяли сразу, легко интегрируются в систему при последующей покупке.

В результате это обеспечивает легкий монтаж приборов, и бесперебойную работу самой системы. В том числе использование датчиков родного производителя значительно упрощает их настройку, и имеет заранее подготовленный паспорт и инструкцию эксплуатации и настройки.

Рекомендуем купить

Итог

Температурный датчик для отопления необходим для создания идеального климата в вашем доме. Сейчас всё чаще люди перебираются в загородные дома, или частный сектор, где полностью отказываются от проведения базового отопления, в виду дорогой стоимости его проведения, и неудобства в использовании.

Котлы для дома и кондиционеры для офисов являются идеальным ответом на все вопросы. Однако их работа не будет полноценной без использования измерителей температуры. Датчики позволяют экономить на расходах топлива, электроэнергии. Повышают КПД системы, в общем, снижают ее износ и повышают уровень комфорта за счет своей автоматической работы в том числе. Устанавливая датчики температуры, вы избавляете себя от необходимости вспоминать об отоплении на долгое время, вплоть до всего отопительного сезона.

YouTube responded with an error: The provided API key has an IP address restriction. The originating IP address of the call (87.236.20.136) violates this restriction.

Датчики температуры в автомобиле: общая информация. Как устроены температурные датчики: какие они бывают

Температурные датчики – элементы электрических цепей, изменяющие свое сопротивление в зависимости от температуры.

Классификация:
По принципу работы:
Термовыключатели – работают по принципу ключа – при изменении температуры происходит скачкообразное изменение сопротивления:
1. при достижении определённой температуры сопротивление падает с единицы практически до нуля – термовыключатели работающие на замыкание.
2. при достижении определённой температуры сопротивление возрастает с нуля до единицы – термовыключатели работающие на размыкание.
Терморезисторы – меняют свое сопротивление постепенно в зависимости от температуры.
— терморезисторы с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления (термисторы или NTC (Negative Temperature Coefficient) ). С увеличением температуры их сопротивление уменьшается.
— терморезисторы с положительным температурным коэффициентом сопротивления (позисторы или PTC (Positive Temperature Coefficient) — позисторы). С увеличением температуры их сопротивление возрастает.

По выполняемой функции:
1. Датчики включения вентилятора.
2. Датчики на температурную стрелку.
3. Датчики на систему впрыска.

Термовыключатели
Термовыключатели устанавливаются на большом круге циркуляции, как правило, на радиаторе охлаждения, либо рядом с ним.
Термовыключатели делятся на два вида:
— включения аварийной индикации
— включения вентилятора охлаждения

Температурные датчики — важные детали системы управления двигателем, участвующие в экономии топлива и уменьшении вредных выбросов. Вместе с другими датчиками, температурные датчики передают электронному блоку управления двигателем (ЭБУ / ECU) данные, необходимые для управления впрыском топлива.

Существует несколько основных типов датчиков:
1. Датчики температуры охлаждающей жидкости. Их функция заключается в измерении температуры охлаждающей жидкости. Эти датчики устанавливаются в малом круге циркуляции охлаждающей жидкости и передают данные напрямую в ЭБУ. Диапазон измеряемых температур колеблется от -40 градусов до + 130 градусов.
2. Датчики температуры входящего воздуха. Устанавливаются на впускном тракте. Эти датчики измеряют температуру поступающего в двигатель воздуха, эти данные, в сочетании с данными, поступающими с датчика расхода воздуха, позволяют ЭБУ более точно рассчитывать массу поступившего в двигатель воздуха. Диапазон измеряемых температур колеблется от -40 градусов до + 120 градусов.
3. Датчики наружной температуры. Функция этих датчиков аналогична функции датчиков температуры входящего воздуха. Отличие заключается в месте установки. Они устанавливаются не во впускном тракте.

В основе конструкции температурного датчика лежит терморезистор – полупроводник, электрическое сопротивление, которого изменяется в зависимости от температуры. По типу изменения сопротивления от температуры выделяют два типа терморезисторов:
— терморезисторы с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления (термисторы или NTC (Negative Temperature Coefficient) — термисторы).
— терморезисторы с положительным температурным коэффициентом сопротивления (позисторы или PTC (Positive Temperature Coefficient) — позисторы).

Терморезисторы с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления:
Их сопротивление определяется по формуле:

Rt – сопротивление терморезистора
R25 – сопротивление терморезистора при 25 градусах
B – константа (зависит от свойств материала из которого изготовлен терморезистор)
T – температура терморезистора
Из формулы видно, что чем выше температура, тем меньше сопротивление терморезистора.

График изменения сопротивления позистора в зависимости от температуры:

Устройство автомобильного датчика температуры охлаждающей жидкости:

Connector – электрический разъем для присоединения датчика к электропроводке автомобиля.
Metal body – корпус датчика
Gasket – уплотняющая прокладка
Thermistor — термистор

При неисправности термодатчика нужно проверить состояние разъема и корпуса датчика, при наличии повреждений требуется заменить датчик на новый.

Причины поломки термодатчиков:
— механическое повреждение датчика
— перегрев датчика

Признаки выхода из строя термодатчика:
— повышенный расход топлива
— потеря мощности
— перегрев двигателя
— включение аварийной индикации на приборной панели
— затруднённый запуск двигателя
— увеличение токсичности выхлопных газов

Обслуживание:
Требуется проверять работу температурных датчиков каждые 25000км. В случае нарушения работы датчика его необходимо заменить на новый. В случае с датчиками температуры воздуха необходимо проводить регулярную очистку его от загрязнений, затрудняющих его работу.

Термодатчики охлаждающей жидкости затягиваются с усилием 30-50 Nm. Герметизирующую прокладку нельзя использовать повторно. Каждый раз при монтаже датчика требуется использовать новую прокладку.

 

Как и зачем измерять температуру: датчики температуры


НОВИНКА!

  • Статьи »
  • Как и зачем измерять температуру: датчики температуры

 

Датчики температуры широко применяются на различных промышленных предприятиях. С их помощью происходит измерение температуры в системах автоматического контроля и регулировка технологических процессов. Задача температурных датчиков состоит в получении данных об измеряемой величине, преобразовании и передаче полученных сигналов. Самым распространенным видом температурных датчиков являются термопары, кроме того, к датчикам температуры относят термисторы, пирометры, интегральные датчики и термостаты и т.п..

Зачем измерять температуру

О необходимости проведения измерений люди задумались очень давно. И чем дальше уходила наука, тем более точные измерения требовались ученым. Так постепенно возникали и усовершенствовались приборы для измерения температуры, влажности, давления, движения, скорости и многие другие.

Температура — один из основных параметров, который необходимо было научиться измерять и держать под контролем. Если не брать во внимание привычные домашние термометры, то гораздо более сложные и высокоточные измерители температуры можно встретить на любом промышленном предприятии.

Практически невозможно назвать технологический процесс, который люди не стремились бы автоматизировать. Но любая автоматизация требует контроля, который осуществляется путем измерения различных физических величин, будь то давление, скорость, влажность или температура. Кстати, на температурные измерения приходится добрая половина подобных измерений. Так, на средней атомной станции наберется около полутора тысяч контрольных точек, а на опасном химическом производстве таких измерителей температуры еще больше.

Безопасность превыше всего.

Как измеряют температуру

Температуру измеряют при помощи датчиков. Датчик — это специальное устройство, которое способно воспринимать внешние физические воздействия и преобразовывать их в электрический сигнал. В частности, температурные датчики являются преобразователями температуры.

Полученный в результате температурного воздействия на датчик электрический сигнал может быть преобразован через специальные электронные устройства в напряжение, ток или заряд, т.е. в определенный формат выходного сигнала.

Существует большое количество типов температурных датчиков, которые отличаются как физическими принципами работы, так и материалами, из которых они изготавливаются. Часто датчики температуры размещают в труднодоступных местах, например, в атомных реакторах или плавильных печах. Но при помощи температурных датчиков решаются и гораздо более простые повседневные задачи, например, с их помощью происходит регулировка температуры воды в отопительной системе, без них не обходятся даже современные стиральные машины, электрические духовые шкафы или варочные панели.

Такое разнообразие функций и задач, которые выполняют датчики температуры, сказывается на их ассортименте. В зависимости от назначения и области применения конкретного датчика он будет обладать определенным набором технических характеристик.

Датчики температуры могут существенно отличаться друг от друга, прежде всего, диапазоном измерений, точностью, помехоустойчивостью и быстродействием. Тем не менее, все температурные датчики работают по одному принципу: принципу преобразования. Другими словами, измеряемая температура при помощи первичного преобразователя преобразуется в электрическую величину.

Почему именно в электрическую? Во-первых, электрический сигнал можно довольно просто передавать на большие расстояния. Во-вторых, электрический сигнал легко обрабатывать, что обеспечивает высокую точность измерений.

Классификация датчиков температуры

Можно найти множество классификаций температурных датчиков разной степени дифференциации. Мы предлагаем разделить датчики на две группы: пассивные и активные.

Пассивный датчик не требует дополнительный источник энергии. Пассивные датчики, как правило, максимально просты с точки зрения конструкции. Основным функциональным элементом в них является сенсор (термосопротивление). В результате воздействия температуры, терморезистор меняет свое сопротивление.

Чтобы получить показания проведенных температурных измерений, к пассивным датчикам дополнительно подключают преобразователи температуры. Существует специальная тарировочная таблица, в которой указаны значения термосопротивлений в Ом относительно температуры. Прибор сопоставляет полученное значение терпосопротивления с указанным в таблице и отражает показания на своем дисплее или в виде аналогового, цифрового сигнала. К пассивным датчикам температуры, представленным на нашем сайте, прилагается руководство по эксплуатации, в котором можно посмотреть таблицу сопротивлений, например, здесь.

Стандартная таблица термосопротивлений выглядит так:

Temp, oC Pt100 Pt500 Pt1000 Ni1000

Ni1000

TK5000

Ohm

NTC

1kOhm

Ohm

NTC

1,8kOhm

Ohm

NTC

2kOhm

Ohm

NTC

3kOhm

Ohm

NTC

5kOhm

Ohm

NTC

8kOhm

kOhm

-50 80,31 401,55 803,10 743,00 790,88 32886,00   77977,20 200338,00 333914,00 537,83
-40 84,27 421,35 842,70 791,00 830,83 18641,00   43039,60 100701,00 167835,00 269,71
-30 88,22 441,10 882,20 842,00 871,69 10961,00   24651,20 53005,00 88342,00 141,72
-20 92,16 460,80 921,60 893,00 913,48 6662,00   14614,90 29092,00 48487,00 77,70
-10 96,09 480,45 960,90 946,00 956,24 4175,00 8400,00 8946,90 16589,00 27649,00 44,27
0 100,00 500,00 1000,00 1000,00 1000,00 2961,00 5200,00 5642,00 9795,20 16325,40 26,13
10 103,90 519,50 1039,00 1056,00 1044,79 1781,00 3330,00 3656,90 5971,12 9951,80 15,92
20 107,79 538,95 1077,90 1112,00 1090,65 1205,00 2200,00 2431,10 3748,10 6246,80 9,99
21 108,18 540,90 1081,80 1117,80 1095,32 1164,00 2120,00 2344,88 3598,48 5997,44 9,59
22 108,57 542,85 1085,70 1123,60 1099,99 1123,00 2040,00 2258,66 3448,86 5748,08 9,19
23 108,96 544,80 1089,60 1129,40 1104,65 1082,00 1960,00 2172,44 3299,24 5498,72 8,80
24 109,35 546,75 1093,50 1135,20 1109,32 1041,00 1880,00 2086,22 3149,62 5249,36 8,40
25 109,74 548,70 1097,40 1141,00 1113,99 1000,00 1800,00 2000,00 3000,00 5000,00 8,00
26 110,13 550,63 1101,26 1147,00 1118,71 966,84 1736,00 1930,90 2883,36 4805,60 7,69
27 110,51 552,56 1105,12 1153,00 1123,44 933,68 1672,00 1861,80 2766,72 4611,20 7,38
28 110,90 554,49 1108,98 1159,00 1128,26 900,52 1608,00 1792,70 2650,08 4416,80 7,06
29 111,28 556,42 1112,84 1165,00 1132,89 867,36 1544,00 1723,60 2533,44 4222,40 6,75
30 111,67 558,35 1116,70 1171,00 1137,61 834,20 1480,00 1654,50 2416,80 4028,00 6,44
40 115,54 577,70 1155,40 1230,00 1185,71 589,20 1040,00 1150,70 1597,50 2662,40 4,26
50 119,40 597,00 1194,00 1291,00 1234,97 424,00 740,00 816,40 1080,30 1800,49 2,88
60 123,34 616,20 1232,40 1353,00 1285,44 310,40 540,00 590,10 746,12 1243,53 1,99
70 127,07 635,00 1270,00 1417,00 1337,14 231,00 402,00 433,90 525,49 875,81 1,40
80 130,89 654,45 1308,90 1483,00 1390,12 174,50 306,00 324,20 376,85 628,09 1,01
90 134,70 673,50 1347,00 1549,00 1444,39 133,60 240,00 245,80 274,83 458,06 0,73
100 138,50 692,50 1385,00 1618,00 1500,00 103,70 187,00 189,00 203,59 339,32 0,54
110 142,29 711,00 1422,00 1688,00 1556,98 81,40 149,00 147,10 153,03 255,03 0,41
120 146,06 730,00 1460,60 1760,00 1615,36 64,70 118,00 115,90 116,58 194,30 0,31
130 149,82 749,10 1498,20 1883,00 1675,18 51,90 95,00   89,95 149,91 0,24
140 153,58 767,90 1535,80 1909,00 1736,47 42,10 77,00   70,22 117,04 0,19
150 157,31 786,55 1573,10 1987,00 1799,26 34,40 64,00   55,44 92,39 0,15

 

Temp. oC

NTC

10kOhm

kOhm

NTC

15kOhm

NTC

20kOhm

NTC

30kOhm

NTC

47kOhm

Ohm

NTC

50kOhm

Ohm

KTY81-210

Ohm

KTY11-6

Ohm

KTY81-110

Ohm

KTY81-121

Ohm

NTC

10kPRE

kOhm

LM235Z

mVoit

-50 667,83   1667,57 2497,83 3152,41 4168,93 1068,65 1035,91 515,00 510,00 441,30 2232,00
-40 335,67   813,44 1219,17 1595,52 2033,61 1158,95 1139,27 567,00 562,00 239,80 2332,00
-30 176,68   415,48 622,94 843,12 1038,70 1269,25 1250,39 624,00 617,00 135,20 2432,00
-20 96,97   221,30 331,88 463,40 553,24 1385,15 1396,25 684,00 677,00 78,91 2532,00
-10 55,30   122,47 183,70 264,03 306,18 1508,65 1495,86 747,00 740,00 47,54 2632,00
0 32,65   70,20 105,31 155,48 175,51 1639,60 1630,21 815,00 807,00 29,49 2732,00
10 19,90 30,40 41,56 62,35 94,38 103,90 1778,10 1772,32 886,00 877,00 18,79 2832,00
20 12,49 18,80 25,35 38,02 58,91 63,49 1924,15 1922,17 961,00 951,00 12,26 2932,00
21 11,99 18,12 24,28 36,42 56,53 60,79 1939,32 1937,74 968,80 958,80 11,81 2942,00
22 11,49 17,44 23,21 34,81 54,15 58,09 1954,49 1953,30 976,60 966,60 11,36 2952,00
23 11,00 16,76 22,14 33,21 51,76 55,40 1969,66 1968,87 984,40 974,40 10,90 2962,00
24 10,50 16,08 21,07 31,60 49,38 52,70 1984,83 1984,43 992,20 982,20 10,45 2972,00
25 10,00 15,40 20,00 30,00 47,00 50,00 2000,00 2000,00 1000,00 990,00 10,00 2982,00
26 9,61 14,72 19,18 28,77 45,15 47,94 2015,56 2015,95 1008,00 997,80 9,64 2992,00
27 9,22 14,04 18,36 27,53 43,29 45,88 2031,12 2031,91 1016,00 1005,60 9,28 3002,00
28 8,84 13,36 17,53 26,30 41,44 43,83 2046,68 2047,86 1024,00 1013,40 8,91 3012,00
29 8,45 12,68 16,71 25,06 39,58 41,77 2062,24 2063,82 1032,00 1021,20 8,55 3022,00
30 8,06 12,00 15,89 23,83 37,73 39,71 2077,80 2079,77 1040,00 1029,00 8,19 3032,00
40 5,32 7,80 10,21 15,32 24,75 25,53 2238,90 2245,17 1122,00 1111,00 5,59 3132,00
50 3,60 5,20 6,72 10,08 16,60 16,80 2407,60 2418,21 1209,00 1196,00 3,89 3232,00
60 2,49 3,60 4,52 6,78 11,36 11,30 2583,80 2599,06 1299,00 1286,00 2,76 3332,00
70 1,75 2,50 3,10 4,65 7,92 7,75 2767,50 2787,65 1392,00 1378,00 1,99 3432,00
80 1,26 1,80 2,12 3,25 5,63 5,42 2958,80 2983,99 1490,00 1475,00 1,46 3532,00
90 0,92 1,30 1,54 2,31 4,06 3,85 3152,50 3188,08 1591,00 1575,00 1,08 3632,00
100 0,68 1,00 1,12 1,67 2,98 2,79 3363,90 3399,91 1696,00 1679,00 0,82 3732,00
110 0,51   0,82 1,32 2,21 2,05 3577,75 3619,50 1805,00 1786,00 0,62 3832,00
120 0,39   0,61 0,91 1,67 1,52 3799,10 3846,83 1915,00 1896,00 0,48 3932,00
130 0,30   0,46 0,69 1,27 1,15 4028,05 4081,91 2023,00 2003,00 0,38 4032,00
140 0,23   0,35 0,53 0,98 0,88 4188,10 4324,74 2124,00 2103,00 0,30 4132,00
150 0,18   0,27 0,41 0,77 0,68 4397,70 4575,31 2211,00 2189,00 0,24 4232,00

Пассивные датчики, в свою очередь, делятся на два типа: датчики с положительным температурным коэффициентом и датчики с отрицательным температурным коэффициентом. В первом случае с увеличением температуры сопротивление повышается, а во втором, наоборот, снижается, т.е. чем выше становится температура, тем меньше становится сопротивление. Классическим примером первой группы датчиков являются датчики с элементами Pt100, Pt1000, Ni1000, Ni1000Tk5000 и др. Датчики, принадлежащие ко второй группе, имеют общее название NTC.

В нашем каталоге вы найдете множество пассивных датчиков температуры, среди них: контактные и накладные, наружные, байонетные, ввинчиваемые, кабельные, канальные. ручные прокалывающие, маятниковые, погружные и многие другие. Чтобы вам было проще определиться с выбором, скажем несколько слов о каждом из представленных видов датчиков.

Тип датчика Сфера использования
Контактный Для измерения температуры плоских поверхностей. Например, его применяют в теплицах, когда нужен постоянный контроль температуры оконного стекла во избежание его запотевания.
Накладной Также измеряет температуру твердой поверхности. Предназначен, в частности, для измерения температуры теплоносителя в трубах и контроля температуры обратной воды на выходе калорифера или охладителя.
Наружный Измеряет температуру воздуха вне помещения. Устойчив к изменениям погоды и воздействию окружающей среды.
Байонетный Датчик с байонетным соединением для подключения к промышленному оборудованию без дополнительных инструментов. Такие датчики могут быть использованы при производстве пластмасс и в других промышленных областях.
Ввинчиваемый Предназначен для контроля температуры жидкостей и газов в резервуаре или трубопроводе, в системах кондиционирования, отопления и охлаждения.
Ручной-прокалывающий Измеряет температуру вязкопластичных веществ, таких как укладываемый асфальт. Может использоваться в пищевой промышленности, сельском хозяйстве, производстве строительных материалов.
Кабельный Предназначен для измерения температуры в газовых средах в системах кондиционирования, отопления и охлаждения.
Канальный Измеряет температуру газовой среды. Чаще всего применяется в системах кондиционирования и вентиляции, крепится в резервуаре или трубе.
Маятниковый Измеряет температуру посекционно в больших помещениях и помещениях с высокими потолками, в том числе в галереях, хранилищах и конференц-залах.
Погружной Используется для измерения температуры газов и жидкостей в трубах и резервуарах, в частности, для контроля температуры в обратной линии. Обычно не предназначен для работы в агрессивной среде.

Контактные датчики температуры лучше всего подходят для измерения температуры на плоских поверхностях. Они могут быть оснащены магнитом или крепежным колпаком для более надежного крепления к поверхности.

Например:

Датчик температуры с магнитным держателем, кабельный

Модель: OF4/E

  • -40…+400°C
  • PT100, PT500, PT1000
  • мощный магнит 90N
  • силиконовый кабель
  • IP65
Контактный датчик температуры OF4/E идеально подходит для измерения температуры плоской металлической поверхности в диапазоне -40…+400°C.читать подробнее…

Накладные датчики также измеряют температуру поверхности. Чаще всего такие датчики применяются в сфере отопления и вентиляции. Как правило, они крепятся к поверхности при помощи винтового хомута, а прочный корпус обеспечивает работу датчика даже в жестких условиях эксплуатации.

Например:

Накладной датчик температуры, кабельный

Модель: LF1/E

  • -50. ..+180°C
  • Pt100, Pt1000, Ni1000, KTY, NTC, LM235Z
  • винтовой хомут в комплекте
  • силиконовый кабель
  • IP65
Накладной датчик температуры LF1/E предназначен для измерения температуры поверхности и широко применяется в сфере HVAC (отопление, вентиляция и климатизация).читать подробнее…

Наружные датчики измеряют температуру наружного воздуха, они также облачены в прочный корпус и устойчивы к воздействию окружающей среды. Крепятся такие датчики обычно прямо на стену здания с помощью винтов.

Например:

Датчик температуры наружного воздуха

Модель: AF2/E

  • -50…+190°C
  • Pt100, Pt1000, Ni1000, KTY, NTC, LM235Z
  • вынесенный изм. элемент
  • IP65
Датчик температуры наружного воздуха серии AF2/E имеет прочный, устойчивый к воздействию окружающей среды корпус и предназначен для использования как снаружи, так и внутри помещений.  читать подробнее…

Байонетные датчики температуры чаще всего применяются на промышленных предприятиях, в частности, на предприятиях по производству пластмасс. С их помощью измеряют температуру в твердых телах и подшипниках скольжения.

Например:

Байонетный датчик температуры с заостренным 120° наконечником

Модель: BF1/E

  • -30…+350°C
  • Pt100, Pt500, Pt1000
  • 120° изм. наконечник
  • стекловолоконный кабель
  • IP54
Датчик температуры BF1/E имеет байонетное соединение и заостренный на 120° измерительный наконечник. Предназначен для измерения температуры в диапазоне от -30 до +350°C.читать подробнее…

Ввинчиваемые, кабельные, канальные, погружные температурные датчики и термометры сопротивления могут изготавливаться из различных материалов, они измеряют температуру жидкостей и газов в определенных диапазонах. Основная сфера их применения — отопление, вентиляция, климатизация.

Например:

Ввинчиваемый датчик температуры, кабельный

Модель: EF5/E

  • -50…+180°C
  • Pt100, Pt500, Pt1000, Ni1000, KTY, NTC…
  • силиконовый кабель
  • макс. давление 40 бар
  • резьба G1/2″
  • IP65
Предназначен для контроля температуры жидкостей и газов с максимальным рабочим давлением 20 бар. Диапазон измерения: -50…+180°C.читать подробнее…

Ручные прокалывающие датчики чаще всего можно встретить на предприятиях пищевой промышленности, при производстве строительных материалов или в сельском хозяйстве. Они идеально подходят для быстрого и точного измерения температуры вязкопластичных средств.

Например:

Ручной прокалывающий датчик температуры, рукоятка и кабель из ПТФЭ

Модель: HET/E

  • -50. ..+250°C
  • Pt100, Pt500, Pt1000
  • рукоятка/кабель из ПТФЕ
  • влаго/паронепроницаем
  • IP65
Ручной прокалывающий датчик температуры HEТ/E с диапазоном измерения -50…+260°C идеально подходит для быстрого и точного измерения температуры вязкопластичных средств.читать подробнее…

Датчик температуры маятникового типа и датчики теплового излучения способны измерять температуру в высоких и объемных помещениях. Это может быть необходимо для контроля температуры в выставочных залах, хранилищах и других подобных помещениях, где важно поддерживать определенных температурный режим.

Как и все измерители температуры, пассивные датчики классифицируются по точности. В качестве примера приведем таблицу классов точности самых распространенных сопротивлений:

Обозначение Диапазон Макс. отклонение
Сопротивление   Класс В DIN Класс А 1/5 DIN Класс В
Pt 100Ω при -200oC ±1,3 К    
  при -100oC ±0,8 К    
  при -50oC   ±0,25 К*  
  при 0oC ±0,3 К ±0,15 К ±0,06 К
  при +100oC ±0,8 К ±0,35 К ±0,16 К
  при +200oC ±1,3 К ±0,55 К ±0,26 К
  при +300oC ±1,8 К ±0,75 К ±0,36 К
  при +400oC ±2,3 К    
Обозначение Диапазон Макс. отклонение
NTC датчик (10К при 25 oC) -20…0oC ±0,4 К
  0…+70oC ±0,4 К
  +70…+125oC ±0,6 К

Каждый из представленных в каталоге датчиков имеет определенный набор технических характеристик, главной из которых является сопротивление терморезистора (сенсора). Наши специалисты с радостью помогут вам в выборе подходящего датчика.

Важно отметить, что немецкая компания FuehlerSysteme может изготовить для вас датчики по вашим чертежам и с учетом ваших пожеланий, в том числе в минимальных количествах, т.е. небольшими партиями. Например, это могут быть термопары, пассивные датчики и т.п. Мы уже не раз выполняли подобные заказы. Нам по силам: изменить диаметр и длину измерительной части, увеличить до необходимого длину кабеля и подобрать его изоляцию. Возможно изготовление индивидуальных модификаций по вашим чертежам.

Схема работы проста:

  • вы отправляете нам запрос на разработку датчика по вашим уникальным параметрам;
  • мы обсуждаем детали заказа и проясняем все детали;
  • мы делаем вам предложение на разработку датчика;
  • разрабатываем и утверждаем образцы;
  • изготавливаем требуемую партию товара по согласованным образцам.

Таким образом, выполнение индивидуального заказа делится на шесть этапов, это позволяет осуществлять постоянный контроль за ходом работ.

 

Вне зависимости от того, выберете ли вы типовую продукцию из нашего каталога или сделаете заказ на индивидуальную разработку, мы гарантируем немецкое качество товаров.

Эта статья была написана для того, чтобы вы смогли найти в ней полезную для себя информацию. Наши специалисты с радостью ответят на все ваши вопросы и помогут подобрать приборы, ориентируясь на стоящие перед вами задачи. Вы можете обратиться к нам по телефонам 812) 340-00-38, 340-00-57.

 

Полупроводниковые датчики температуры

Полупроводниковые датчики температуры

Полупроводниковые датчики температуры предназначены для измерения температуры от -55° до 150°С. В этот диапазон попадает огромное количество задач, как в бытовых, так и в промышленных приложениях. Благодаря высоким характеристикам, простоте применения и низкой стоимости полупроводниковые датчики температуры оказываются очень привлекательными для применения в микропроцессорных устройствах измерения и автоматики.

Принцип работы

Полупроводниковые датчики температуры

Физический принцип работы полупроводникового термометра основан на зависимости от температуры падения напряжения на p-n переходе, смещенном в прямом направлении. Данная зависимость близка к линейной, что позволяет создавать датчики, не требующие сложных схем коррекции. В качестве чувствительных элементов на практике используются диоды, либо транзисторы, включенные по схеме диода. Для проведения измерений, необходимо протекание стабильного тока через чувствительный элемент. Выходным сигналом является падение напряжения на датчике.

Схемы, использующие одиночный p-n переход, отличаются низкой точностью и большим разбросом параметров, связанных с особенностями изготовления и работы полупроводниковых приборов. Поэтому промышленность выпускает множество типов специализированных датчиков, имеющих в своей основе вышеописанный принцип, но дополнительно оснащенных цепями, устраняющими негативные особенности и значительно расширяющими функционал приборов.

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.

Полупроводниковые датчики с цифровым выходом

Технология изготовления полупроводниковых термометров позволяет размещать их на кристаллах интегральных микросхем. Температурные датчики можно встретить в составе микропроцессоров и микроконтроллеров, служебных мониторов микропроцессорных систем, а также в других измерительных устройствах, например датчиках влажности. Возможен и противоположный вариант — добавления различных элементов к датчикам. Примером подобных изделий могут служить датчики температуры с цифровым выходом. В отличие от аналоговых вариантов, эти устройства содержат встроенный АЦП и формирователь сигналов какого-либо стандартного интерфейса. Наибольшую популярность получили интерфейсы SPI, I2C и 1-Wire. Использование термометров с цифровым выходом значительно упрощает схемотехнику измерительного устройства, при незначительном увеличении стоимости относительно аналоговых вариантов. Также использование стандартных интерфейсов позволяет интегрировать датчики в различные системы управления или подключать несколько датчиков на одну шину. Программирование протокола обмена с большинством датчиков не представляется сложной задачей, что обусловило огромную популярность применения этих элементов в любительской практике и мелкосерийном производстве.

Примеры датчиков температуры с цифровым выходом 

Модель 

Диапазон

Точность

Разрешение

Интерфейс

Производитель 

 LM75

от -55°С до +125°С

±3°С

 9 бит

I2C 

 National Semiconductor

LM76 

от -55°С до +150°С

±1. 5°С 

13 бит 

 I2C

 National Semiconductor

DS18B20

от -55°С до +125°С

±2°С 

9-12 бит 

1-Wire 

MAXIM 

DS1621

от -55°С до +125°С

±1°С 

 9 бит

 I2C

 MAXIM

DS1722 

от -55°С до +120°С

±2°С 

 12 бит

SPI 

Dallas Semiconduction

MCP9800

от -55°С до +125°С

±3°С 

12 бит 

 I2C

 Microchip

MSP9808 

от -40°С до +125°С

±1°С 

12 бит 

 I2C

 Microchip

ADT7320 

от -40°С до +150°С

±0. 25°С 

 16 бит

 SPI

Analog Devices

Характеристики интегральных датчиков температуры с цифровым выходом в целом соответствуют характеристикам аналоговых вариантов. При этом в виду применения АЦП, добавляется такой параметр, как разрешение выходных данных. Сегодня можно встретить датчики с разрешением от 9 до 16 бит. Часто данный параметр указывается в виде температуры, определяемой младшим разрядом АЦП. Например, для высокоточного датчика LM76, предоставляющего пользователю 13-битные данные, он составляет 0.0625°С. Не следует путать этот параметр с точностью измерений, так как вес младшего разряда АЦП определяет только точность работы аналогово-цифрового преобразователя, без учета характеристики датчика. Для того же LM76, заявленная точность измерений не превышает ±1°С.

Типовая схема использования цифрового датчика температуры

Кроме непосредственного измерения температуры, многие цифровые датчики обладают дополнительными функциональными возможностями. Наибольшее распространение получил дополнительный выход термостатирования, позволяющий использовать микросхемы без внешних устройств управления. Также можно встретить входы подключения дополнительных внешних температурных датчиков и дискретные порты ввода вывода. 

Другие статьи:

Датчики температуры. Общий обзор.

Термометр на микроконтроллере PIC12F629

Терморегулятор на микроконтроллере PIC16F676

You have no rights to post comments

Датчик температуры: принцип работы, измерения и температурный диапазон

Современное производство просто немыслимо без автоматизации различных технологических процессов. Начиная от атомной станции и заканчивая автомобилями, везде можно обнаружить элементы автоматического контроля и регулирования необходимых параметров. Давление, угловая и линейная скорости, температура и многие другие параметры необходимо контролировать для более эффективной работы всего производства или машины.

Среди общего многообразия контролируемых параметров около половины занимает измерение и контроль температуры. Причём одной из наиболее важных деталей всей системы является датчик. Исходя из того, что условия и диапазоны температур могут сильно варьироваться, датчики и первичные преобразователи исполняются с различными свойствами и качествами в зависимости от технологических требований.

Сам по себе датчик измерения температуры является устройством, способным получать измеряемую величину и преобразовывать её в сигнал для последующей обработки и регулировании контролирующим прибором. Проще говоря, он является преобразователем одной величины (температуры) в другую величину (электрический ток, сопротивление), которую способен обработать прибор (к примеру, регулятор температуры) и на основании полученных данных выполнить действия, для которых создаётся сам этот прибор. К примеру, при достижении температуры выше заданной прибор может отключить исполнительный механизм для остановки источника (среды) нагрева.

Виды датчиков температуры

Ввиду того что условия и диапазоны измерений для разных задач могут сильно отличаться, а требования к измерению различных температурных параметров быть разными, соответственно, и для выполнения тех или иных задач термопреобразователь должен соответствовать этим условиям и определённым требованиям. Поэтому они могут быть разными и использовать в работе различные свойства материалов. Таким образом, датчики бывают:

  • Полупроводниковые;
  • Терморезистивные;
  • Акустические;
  • Термоэлектрические;
  • Пьезоэлектрические;
  • Пирометры.

Коротко опишем особенности каждого из них, чтобы можно было представлять, в каких случаях необходимо использовать тот или иной прибор.

Полупроводниковые термоэлектрические

Термопреобразователи этого типа востребованы в производствах, так как являются недорогими и довольно точными приборами с низкой погрешностью. Под воздействием температуры такой датчик регистрирует изменения в свойствах p-n перехода. Здесь может использоваться практически любой диод или же биполярный транзистор. Высокая точность полупроводниковых термодатчиков достигается за счёт зависимости напряжения на транзисторе от абсолютной температуры.

Терморезистивные термоэлектрические преобразователи

Основными положительными сторонами подобных термодатчиков является их долговечность, стабильность и высокая чувствительность. Они прекрасно вписываются практически в любую схему.

Работа таких термопреобразователей основывается на изменении сопротивления под действием температуры на проводник или полупроводник. Проще говоря, они содержат в своей конструкции терморезистор, который реагирует на изменение замеряемой среды.

В зависимости от материала, используемого в терморезистивных термодатчиках, их разделяют на:

  1. Кремниевые резистивные, которые отличаются долговременной стабильностью и высокой точностью.
  2. Резистивные детекторы температуры, отличающиеся высокой стабильностью, прочностью и точностью. В основе их работы заложена способность металлов изменять своё сопротивление при воздействии температуры. Чаще в таких датчиках используют платину или медь, а при контроле особо высоких температур — вольфрам. Единственным их недостатком является относительно высокая стоимость.
  3. Работа термисторов основана на использовании металлооксидных соединений. Применяют их лишь для замеров абсолютных температур. Основным из минусов можно выделить необходимость калибровки и недолговечность.

Акустические бесконтактные устройства

Такой тип температурного датчика применяется преимущественно для измерения высоких температур. Принцип действия их основан на изменении характеристик звука при различных температурах. Состоит такой термодатчик из приёмника и излучателя. Звук, проходя через исследуемую среду, попадает в приёмник, где фиксируются его параметры, и на их основе определяется температура.

Акустические термодатчики часто используются в медицине и там, где невозможно измерить температуру контактными способами. Одним из основных их недостатков является низкая точность измеряемых температур и высокая погрешность вследствие дополнительных особенностей.

Термоэлектрические датчики

Термоэлектрические датчики, или, проще говоря, термопары отличаются широким спектром измеряемых показателей — от -200 до 2200 градусов Цельсия. При этом их возможности зависят от использованных материалов. Так, термопары из неблагородных металлов позволяют измерять температуру до 1100 °C, с благородными до 1600 °C, а для замера особо высоких терморежимов используются термопары с тугоплавкими металлами типа вольфрама.

Принцип работы термоэлектрических датчиков основан на эффекте Зеебека, т. е. используются спаи разнородных металлов, образующих замкнутый контур, в котором возникает электрический ток, когда места спаев имеют различную температуру. Состоит термопара из двух концов: рабочий и свободный. Первый погружается непосредственно в рабочую среду, а второй нет. Таким образом, возникает разность температур, что отображается в виде выходного напряжения, которое фиксируется мультивольтметром, зачастую входящим в комплект с термоэлектрическим датчиком.

Пьезоэлектрические кварцевые приборы

Принцип работы датчика температуры пьезоэлектрического основан на использовании кварцевого пьезорезонатора. Используемый в нём пьезоматериал исполняет роль резонатора. Когда на него подаётся электрический ток, то этот материал начинает колебаться при воздействии разных терморежимов, и частота колебаний также изменяется, что и положено в основу пьезоэлектрических датчиков.

Бесконтактные термопреобразователи пирометры

Бесконтактные датчики, способные фиксировать тепловое излучение от нагретых тел, называются пирометрами. Удобство подобных приборов заключается в том, что нет необходимости помещать его непосредственно в среду. Однако без прямого контакта точность их показаний относительно низка, ведь здесь могут присутствовать побочные явления, влияющие на показания.

Существует три типа пирометров:

  1. Интерферометрические пирометры испускают два луча, которые проходят один через среду, а второй является контрольным. Два этих луча попадают на кремниевый чувствительный элемент, после чего сравнивается преломление и длина лучей, непосредственно зависящие от нагрева среды.
  2. Флуоресцентные термодатчики работают по более сложному принципу: на поверхность, где необходимо замерить количество тепла, наносятся компоненты на основе фосфора. После этого объект подвергается ультрафиолетовому импульсному излучению, в результате чего происходят определённые реакции, а излучение подвергается анализу.
  3. Датчики, которые содержат растворы, способные менять окраску под воздействием температур. Хлорид кобальта, применяемый в подобных пирометрах, при контакте с измеряемой средой способен изменять цветовой спектр в зависимости от степени нагрева. Таким образом, величина света, проходящего через раствор, позволяет измерять необходимые термопараметры.

Правила выбора

Все вышеперечисленные датчики превосходно выполняют свои функции в заданных пределах. Однако нужно понимать, что выбирать и использовать их необходимо исходя из требований в конкретно взятом случае.

Поэтому при выборе того или иного термопреобразователя стоит уделять внимание следующим моментам:

  1. Величина температурного диапазона.
  2. Возможность погрузить датчик в измеряемую среду. Если такая возможность отсутствует, то стоит прибегнуть к помощи пирометров или акустических датчиков.
  3. Условия измерения являются одним из наиболее важных моментов при выборе датчика. Здесь стоит учитывать не только агрессивность среды, но и такие параметры, как: давление, влажность и т. д. Поэтому выбирать стоит либо бесконтактные датчики, либо в коррозиестойких корпусах.
  4. Природа выходного сигнала всегда также должна учитываться. Ведь одни термопреобразователи могут сразу пересчитать сигнал в градусы, а другие выдают его лишь в величине тока.
  5. Некоторые датчики довольно нестабильны и недолговечны, что также стоит брать во внимание. Поэтому если требуется долгая работа без замены и калибровки, то этот нюанс также должен быть учтён.
  6. Нелишним будет при выборе датчика под определённые потребности обращать внимание и на время срабатывания, разрешение и погрешность, рабочее напряжение питания, тип корпуса.

Учтя все вышеперечисленные нюансы, можно подобрать датчик, полностью соответствующий по своим характеристикам в отдельно взятой ситуации и для конкретно поставленных задач.

Датчики температуры

: типы, принцип работы и применение | by Encardio rite

Датчики температуры: типы, принцип работы и применение

10 июля 2019 г.

Мы все используем датчики температуры в повседневной жизни, будь то термометры, бытовые водонагреватели, микроволновые печи и т. д. или холодильники. Обычно датчики температуры имеют широкий спектр применения, в том числе в области геотехнического мониторинга.

Датчики температуры — это простой прибор, который измеряет степень тепла или холода и преобразует ее в считываемые единицы.Но задумывались ли вы, как измеряется температура почвы, скважин, огромных бетонных дамб или зданий? Что ж, это достигается с помощью некоторых специализированных датчиков температуры.

Датчики температуры предназначены для регулярной проверки бетонных конструкций, мостов, железнодорожных путей, грунта и т. Д.

Здесь мы расскажем вам, что такое датчик температуры, как он работает, где он используется и каковы его разные типы.

Что такое датчики температуры?

Датчик температуры — это устройство, обычно термопара или резистивный датчик температуры, которое обеспечивает измерение температуры в читаемой форме с помощью электрического сигнала.

Термометр — это самая основная форма измерителя температуры, которая используется для измерения степени жара и прохлады.

Измерители температуры используются в геотехнической области для контроля бетона, конструкций, почвы, воды, мостов и т. Д. На предмет структурных изменений в них из-за сезонных колебаний.

Термопара (Т / С) изготовлена ​​из двух разнородных металлов, которые генерируют электрическое напряжение прямо пропорционально изменению температуры. RTD (резистивный датчик температуры) представляет собой переменный резистор, который изменяет свое электрическое сопротивление прямо пропорционально изменению температуры точным, воспроизводимым и почти линейным образом.

Что делают датчики температуры?

Датчик температуры — это устройство, предназначенное для измерения степени жара или прохлады объекта. Работа измерителя температуры зависит от напряжения на диоде. Изменение температуры прямо пропорционально сопротивлению диода. Чем ниже температура, тем меньше сопротивление, и наоборот.

Сопротивление диода измеряется и преобразуется в считываемые единицы измерения температуры (Фаренгейт, Цельсий, Цельсия и т. Д.) и отображается в числовой форме над блоками считывания. В области геотехнического мониторинга эти датчики температуры используются для измерения внутренней температуры таких конструкций, как мосты, плотины, здания, электростанции и т. Д.

Для чего используется датчик температуры? | Каковы функции датчика температуры?

Ну, существует много типов датчиков температуры, но наиболее распространенный способ их классификации основан на режиме подключения, который включает в себя контактные и бесконтактные датчики температуры.

Контактные датчики включают в себя термопары и термисторы, поскольку они находятся в прямом контакте с объектом, который они должны измерять. Между тем, бесконтактные датчики температуры измеряют тепловое излучение, выделяемое источником тепла. Такие измерители температуры часто используются в опасных средах, таких как атомные электростанции или тепловые электростанции.

В геотехническом мониторинге датчики температуры измеряют теплоту гидратации в массивных бетонных конструкциях. Их также можно использовать для мониторинга миграции грунтовых вод или просачивания.Одна из наиболее распространенных областей, где они используются, — это отверждение бетона, потому что он должен быть относительно теплым, чтобы схватиться и затвердеть должным образом. Сезонные колебания вызывают расширение или сжатие конструкции, тем самым изменяя ее общий объем.

Как работает датчик температуры?

Основным принципом работы датчиков температуры является напряжение на выводах диода. Если напряжение увеличивается, температура также повышается, за чем следует падение напряжения между выводами транзистора базы и эмиттера в диоде.

Кроме того, Encardio-Rite имеет датчик температуры с вибрирующей проволокой, который работает по принципу изменения напряжения в результате изменения температуры.

Измеритель температуры с вибрирующей проволокой разработан по принципу, согласно которому разнородные металлы имеют разный линейный коэффициент расширения при изменении температуры.

Он в основном состоит из магнитной растянутой проволоки с высокой прочностью на разрыв, два конца которой прикреплены к любому разнородному металлу таким образом, что любое изменение температуры напрямую влияет на натяжение проволоки и, следовательно, на ее собственную частоту вибрации .

В случае измерителя температуры Encardio-Rite разнородным металлом является алюминий (алюминий имеет больший коэффициент теплового расширения, чем сталь). Поскольку сигнал температуры преобразуется в частоту, используется тот же блок считывания. другие датчики с вибрирующей проволокой также могут использоваться для контроля температуры.

Изменение температуры регистрируется специально созданным датчиком вибрирующей проволоки Encardio-rite и преобразуется в электрический сигнал, который передается в виде частоты на устройство считывания.

Частота, пропорциональная температуре и, в свою очередь, напряжению σ в проволоке, может быть определена следующим образом:

f = 1/2 [σg / ρ] / 2l Гц

Где :

σ = натяжение проволоки

g = ускорение свободного падения

ρ = плотность проволоки

l = длина проволоки

Какие существуют датчики температуры?

Доступны датчики температуры различных типов, форм и размеров.Есть два основных типа датчиков температуры:

Датчики температуры контактного типа : Есть несколько измерителей температуры, которые измеряют степень нагрева или охлаждения объекта, находясь в непосредственном контакте с ним. Такие датчики температуры относятся к категории контактных. Их можно использовать для обнаружения твердых тел, жидкостей или газов в широком диапазоне температур.

Датчики температуры бесконтактного типа : Эти типы измерителей температуры не находятся в прямом контакте с объектом, а измеряют степень тепла или холода посредством излучения, испускаемого источником тепла.

Контактные и бесконтактные датчики температуры подразделяются на:

Термостаты

Термостат представляет собой датчик температуры контактного типа, состоящий из биметаллической полосы, состоящей из двух разнородных металлов, таких как алюминий, медь, никель. , или вольфрам.

Разница в коэффициенте линейного расширения обоих металлов заставляет их производить механическое изгибающее движение, когда они подвергаются нагреву.

Термисторы

Термисторы или термочувствительные резисторы — это те резисторы, которые изменяют свой внешний вид при изменении температуры. Термисторы изготовлены из керамического материала, такого как оксиды никеля, марганца или кобальта, покрытого стеклом, что позволяет им легко деформироваться.

Большинство термисторов имеют отрицательный температурный коэффициент (NTC), что означает, что их сопротивление уменьшается с увеличением температуры. Но есть несколько термисторов с положительным температурным коэффициентом (PTC), и их сопротивление увеличивается с повышением температуры.

Резистивные датчики температуры (RTD)

RTD — это точные датчики температуры, которые состоят из проводящих металлов высокой чистоты, таких как платина, медь или никель, намотанных в катушку.Электрическое сопротивление RTD изменяется аналогично сопротивлению термистора.

Термопары

Один из наиболее распространенных датчиков температуры включает термопары из-за их широкого рабочего диапазона температур, надежности, точности, простоты и чувствительности.

Термопара обычно состоит из двух соединений разнородных металлов, таких как медь и константан, которые сварены или обжаты вместе. Один из этих переходов, известный как холодный спай, поддерживается при определенной температуре, в то время как другой является измерительным спаем, известным как горячий спай.

Под воздействием температуры на переходе возникает падение напряжения.

Термистор с отрицательным температурным коэффициентом (NTC)

Термистор в основном является чувствительным к температуре .. (Подробнее)

Как работают датчики температуры?

Как работают датчики температуры? Это устройства для измерения температуры с помощью электрических сигналов. Датчик состоит из двух металлов, которые генерируют электрическое напряжение или сопротивление при изменении температуры.Температурный датчик играет решающую роль в поддержании определенной температуры в любом оборудовании, используемом для приготовления чего угодно, от лекарств до пива. Для производства таких типов контента точность и оперативность регулирования температуры и температуры имеют решающее значение для обеспечения идеального конечного продукта. Температура — это наиболее распространенный вид физических измерений в промышленных приложениях. Точные измерения жизненно важны для обеспечения успеха этих процессов. Есть много не столь очевидных приложений, в которых используются датчики температуры.Плавление шоколада с использованием доменной печи, управление воздушным шаром, замораживание веществ в лаборатории, запуск автомобиля и обжиг печи.

Датчики температуры бывают разных форм, которые используются для различных методов управления температурой. Существует две категории датчиков температуры: контактные и бесконтактные. Контактные датчики используются в основном во взрывоопасных зонах.

Ниже приведены контактные датчики температуры:

Датчик температуры сопротивления (RTD) известен как термометр сопротивления и измеряет температуру по сопротивлению элемента RTD температуре.Металл может быть изготовлен из разных материалов, включая платину, никель или медь. Однако платина является наиболее точной и поэтому требует более высокой стоимости.

Термопара — это датчик, состоящий из двух проводов с двумя разными металлами, соединенными в двух точках. Напряжение между двумя проводами отражает изменение температуры. Хотя точность может быть немного ниже, чем у RTD, они имеют самый широкий диапазон температур от -200 ° C до 1750 ° C и, как правило, более экономичны.

Термистор отображает точное, предсказуемое и большое изменение изменения различных температур. Это большое изменение означает, что температура отражается очень быстро, но при этом очень точно. Термистор NTC с таким большим и быстрым дизайном требует линеаризации, поэтому здесь требуется некоторая математика.

Термометр — это обычно то, о чем мы думаем, когда думаем о температуре, особенно о стеклянной трубке, наполненной ртутью. Однако существует несколько типов термометров: Стеклянный термометр: как указано выше, стеклянная трубка из ртути / этанола.В настоящее время этанол является основной жидкостью, используемой в этих термометрах.
Биметаллический термометр: термометр этого типа состоит из соединенного датчика и стержня. Наконечник датчика имеет пружину, прикрепленную к стержню, ведущему к стрелке датчика. Пружина находится внутри чувствительного конца стержня. Когда к чувствительной катушке прикладывается тепло, в катушке создается движение, в результате чего стрелка манометра перемещается, отображая тем самым температуру.
Газовый и жидкостный термометр: Эти термометры похожи по принципу действия.Есть колба, наполненная газом или жидкостью. Он расположен внутри чувствительного конца зонда. При нагревании газ расширяется / жидкость нагревается, что сигнализирует прикрепленному стержню о необходимости перемещения иглы до измеряемой температуры.
Цифровой термометр. В цифровом термометре используется датчик, например термопара или резистивный датчик температуры (RTD). Температура измеряется с помощью зонда (чувствительный конец) и отображается в цифровом виде.

Ниже приведен бесконтактный датчик температуры

Инфракрасные датчики определяют температуру на расстоянии, измеряя тепловое излучение, испускаемое объектом или источником тепла. Они часто применяются при высоких температурах или в опасных средах, когда вам необходимо поддерживать безопасное расстояние от конкретного тела. Тепловизионные и инфракрасные датчики являются наиболее распространенным типом бесконтактных датчиков температуры и используются в следующих случаях: Обнаружение лихорадки или когда целевой объект движется (например, на конвейерной ленте или в движущемся оборудовании), если это большое расстояние, если есть опасная окружающая среда (например, высокое напряжение) или при очень высоких температурах, когда контактный датчик не будет работать должным образом.

Чтобы упростить, датчик температуры делает именно это, он определяет температуру любого содержимого, которое необходимо измерить, будь то твердые вещества, жидкости или газы.

Типы датчиков температуры и принципы их работы

Температура — это наиболее часто измеряемая величина окружающей среды. Этого можно было ожидать, поскольку на большинство физических, электронных, химических, механических и биологических систем влияет температура. Определенные химические реакции, биологические процессы и даже электронные схемы лучше всего работают в ограниченном диапазоне температур.Температура — одна из наиболее часто измеряемых переменных, поэтому неудивительно, что существует множество способов ее измерения. Измерение температуры может осуществляться либо посредством прямого контакта с источником тепла, либо удаленно, без прямого контакта с источником, используя вместо этого излучаемую энергию. Сегодня на рынке представлен широкий спектр датчиков температуры, включая термопары, датчики температуры сопротивления (RTD), термисторы, инфракрасные и полупроводниковые датчики.

5 типов датчиков температуры

  • Термопара : это тип датчика температуры, который изготавливается путем соединения двух разнородных металлов на одном конце.Присоединенный конец называется ГОРЯЧИМ СОЕДИНЕНИЕМ. Другой конец этих разнородных металлов упоминается как ХОЛОДНЫЙ КОНЕЦ или ХОЛОДНЫЙ СПАС. Холодный спай образуется в последней точке материала термопары. Если есть разница в температуре между горячим и холодным спаями, создается небольшое напряжение. Это напряжение называется ЭДС (электродвижущая сила), и его можно измерить и, в свою очередь, использовать для обозначения температуры.
Термопара
  • RTD — это датчик температуры, сопротивление которого изменяется в зависимости от температуры.Обычно RTD изготавливаются из платины, хотя устройства из никеля или меди не редкость, они могут принимать различные формы, например, проволочную намотку или тонкую пленку. Чтобы измерить сопротивление RTD, подайте постоянный ток, измерьте результирующее напряжение и определите сопротивление RTD. RTD демонстрируют довольно линейное сопротивление температурным кривым в их рабочих областях, и любая нелинейность очень предсказуема и воспроизводима. В оценочной плате PT100 RTD используется RTD для поверхностного монтажа для измерения температуры.Внешний 2-, 3- или 4-проводный датчик PT100 также может использоваться для измерения температуры в удаленных районах. Для смещения RTD используется источник постоянного тока. Чтобы уменьшить саморазогрев из-за рассеивания мощности, величина тока умеренно низкая. Схема, показанная на чертеже, является источник постоянного тока используется опорное напряжение, один усилитель и PNP-транзистор.
  • Термисторы : Подобно RTD, термистор представляет собой датчик температуры, сопротивление которого изменяется в зависимости от температуры.Однако термисторы изготавливаются из полупроводниковых материалов. Сопротивление определяется таким же образом, как и RTD, но термисторы демонстрируют сильно нелинейную зависимость сопротивления от температуры. Таким образом, в рабочем диапазоне термисторов мы можем наблюдать большое изменение сопротивления при очень небольшом изменении температуры. Это делает устройство высокочувствительным, идеально подходящим для приложений уставок.
  • Semiconductor датчики : Они подразделяются на различные типы, такие как выход напряжения, выход тока, цифровой выход, кремниевый выход сопротивления и датчики температуры диодов. Современные полупроводниковые датчики температуры обеспечивают высокую точность и высокую линейность в рабочем диапазоне от 55 ° C до + 150 ° C. Внутренние усилители могут масштабировать выходной сигнал до удобных значений, например, 10 мВ / ° C. Они также используются в схемах компенсации холодного спая для термопар с широким диапазоном температур. Краткие сведения об этом типе датчика температуры приведены ниже.

ИС датчиков

Существует широкий спектр ИС датчиков температуры, которые позволяют упростить самый широкий спектр задач по мониторингу температуры.Эти кремниевые датчики температуры существенно отличаются от вышеупомянутых типов по нескольким важным параметрам. Во-первых, это диапазон рабочих температур. ИС датчика температуры может работать в номинальном диапазоне температур ИС от -55 ° C до + 150 ° C. Второе важное отличие — это функциональность.

Кремниевый датчик температуры представляет собой интегральную схему и, следовательно, может включать в себя обширную схему обработки сигналов в том же корпусе, что и датчик. Нет необходимости добавлять схемы компенсации для датчика температуры ICS.Некоторые из них представляют собой аналоговые схемы с выходом напряжения или тока. Другие комбинируют аналоговые чувствительные схемы с компараторами напряжения для обеспечения функций оповещения. Некоторые другие микросхемы датчиков сочетают в себе схему аналогового считывания с цифровыми входами / выходами и регистрами управления, что делает их идеальным решением для систем на основе микропроцессоров.

Цифровой выходной датчик обычно содержит датчик температуры, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), двухпроводной цифровой интерфейс и регистры для управления работой ИС.Температура постоянно измеряется и может быть считана в любое время. При желании хост-процессор может дать команду датчику контролировать температуру и установить высокий (или низкий) выход на выходном контакте, если температура превышает запрограммированный предел. Также можно запрограммировать более низкую пороговую температуру, и хост может быть уведомлен, когда температура упадет ниже этого порога. Таким образом, цифровой выходной датчик может использоваться для надежного контроля температуры в микропроцессорных системах.

Датчик температуры

Указанный выше датчик температуры имеет три клеммы и требуется максимум 5.Питание 5 В. Этот тип датчика состоит из материала, который работает в зависимости от температуры для изменения сопротивления. Это изменение сопротивления воспринимается схемой и рассчитывает температуру. Когда напряжение увеличивается, повышается и температура. Мы можем увидеть эту операцию с помощью диода.

Датчики температуры напрямую подключены к входу микропроцессора и, таким образом, способны напрямую и надежно взаимодействовать с микропроцессорами. Сенсорный блок может эффективно взаимодействовать с недорогими процессорами без необходимости в аналого-цифровых преобразователях.

Примером датчика температуры является LM35 . Серия LM35 представляет собой прецизионные датчики температуры с интегральной схемой, выходное напряжение которых линейно пропорционально температуре по Цельсию. LM35 работает при температуре от -55˚ до + 120˚C.

Базовый датчик температуры по шкале Цельсия (от + 2˚C до + 150˚C) показан на рисунке ниже.

Характеристики датчика температуры LM35:
  • Калибровка непосредственно в ˚ Цельсия (Цельсия)
  • Номинальные параметры для полного диапазона л от −55˚ до + 150˚C
  • Подходит для удаленного применения
  • Низкая стоимость благодаря обрезке на уровне пластины
  • Работает от 4 до 30 В
  • Низкое самонагревание,
  • ± 1 / 4˚C типовой нелинейности
Работа LM35:
  • LM35 можно легко подключить так же, как и другие встроенные- датчики температуры контура.Его можно приклеить или установить на поверхность, и его температура будет в пределах 0,01 ° C от температуры поверхности.
  • Это предполагает, что температура окружающего воздуха примерно такая же, как температура поверхности; если бы температура воздуха была намного выше или ниже температуры поверхности, фактическая температура штампа LM35 была бы промежуточной между температурой поверхности и температурой воздуха.
Датчики температуры широко используются в системах управления окружающей средой и процессами, а также в испытаниях, измерениях и коммуникациях.Цифровой датчик температуры — это датчик, который выдает 9-битные показания температуры. Цифровые датчики температуры обеспечивают превосходную точность, они предназначены для считывания от 0 ° C до 70 ° C, и возможно достижение точности ± 0,5 ° C. Эти датчики полностью согласованы с цифровыми показаниями температуры в градусах Цельсия.
  • Цифровые датчики температуры: Цифровые датчики температуры устраняют необходимость в дополнительных компонентах, таких как аналого-цифровой преобразователь, в приложении, и нет необходимости калибровать компоненты или систему при определенных эталонных температурах, если это необходимо, при использовании термисторов.Цифровые датчики температуры решают все, что позволяет упростить базовую функцию контроля температуры.

Основными преимуществами цифрового датчика температуры являются его точность вывода в градусах Цельсия. Выходной сигнал датчика представляет собой сбалансированное цифровое показание. Для этого нет никаких других компонентов, таких как аналого-цифровой преобразователь, и он намного проще в использовании, чем простой термистор, который обеспечивает нелинейное сопротивление при изменении температуры.

Примером цифрового датчика температуры является DS1621, который обеспечивает 9-битное показание температуры.

Характеристики DS1621:
  1. Никаких внешних компонентов не требуется.
  2. Измеряется диапазон температур от -55 ° C до + 125 ° C с шагом 0,5 °.
  3. Выдает значение температуры в 9-битном формате.
  4. Широкий диапазон питания (от 2,7 В до 5,5 В).
  5. Преобразует температуру в цифровое слово менее чем за одну секунду.
  6. Параметры термостата определяются пользователем и являются энергонезависимыми.
  7. Это 8-контактный DIP.
Описание контактов:
  • SDA — 2-проводный последовательный ввод / вывод данных.
  • SCL — 2-проводные последовательные часы.
  • GND — Земля.
  • TOUT — Выходной сигнал термостата.
  • A0 — Ввод адреса чипа.
  • A1 — Ввод адреса чипа.
  • A2 — Ввод адреса чипа.
  • VDD — Напряжение питания.
Работа DS1621:
  • Когда температура устройства превышает заданную пользователем температуру HIGH, тогда выход TOUT активен. Выход будет оставаться активным, пока температура не упадет ниже заданной пользователем температуры LOW.
  • Заданные пользователем настройки температуры сохраняются в энергонезависимой памяти, поэтому их можно запрограммировать перед установкой в ​​систему.
  • Показание температуры предоставляется в виде 9-битного считывания с дополнением до двух, путем выдачи команды READ TEMPERATURE при программировании.
  • 2-проводной последовательный интерфейс используется для ввода в DS16121 для настроек температуры и вывода показаний температуры с DS1621

Автор фотографии:


Датчики пламени | Принцип работы датчика температуры и его применение • Зонды пламени

Наиболее часто измеряемой величиной окружающей среды является «Температура». Этого можно ожидать, поскольку на большинство систем, таких как физические, химические, электронные, механические и биологические системы, влияет температура.Определенные химические эффекты, биологические процессы и даже электронные схемы лучше всего работают в ограниченном диапазоне температур. Температура является одной из наиболее часто вычисляемых переменных, и измерение может производиться либо через прямой контакт с основанием нагрева, либо дистанционно, без прямого контакта с основанием, используя вместо этого излучаемую энергию. Сегодня на рынке представлено большое количество датчиков температуры, включая термопары, датчики температуры сопротивления (RTD), термисторы, инфракрасные и полупроводниковые датчики.

Что такое датчик температуры?

Обычно датчик температуры представляет собой термопару или резистивный датчик температуры (RTD), который измеряет температуру от определенного источника и преобразует собранную информацию в понятный для прибора или наблюдателя тип. Датчики температуры используются в нескольких приложениях, а именно в системах контроля окружающей среды в системах высокого напряжения и переменного тока, в лабораторных устройствах, на предприятиях пищевой промышленности, в системах обработки химикатов, системах управления, в автомобильном мониторинге под капотом и т. Д.

Датчик температуры

Наиболее частым типом датчика температуры является термометр, используемый для определения температуры твердых тел, жидкостей и газов. Он также в основном используется в ненаучных целях, так как не очень точен. Различные типы датчиков классифицируются по чувствительной способности датчика, а также по диапазону применения. К различным типам датчиков температуры относятся следующие.

Датчик температуры LM35

LM35 — это один из видов широко используемых датчиков температуры, который можно использовать для измерения температуры с помощью электрического o / p, соответствующего температуре (в ° C).Он может точнее измерять температуру по сравнению с термистором. Этот датчик генерирует более высокое выходное напряжение, чем термопары, и может не нуждаться в усилении выходного напряжения. LM35 имеет выходное напряжение, пропорциональное температуре по Цельсию. Масштабный коэффициент составляет 0,01 В / ° C.

Датчик температуры LM35

LM35 не требует внешней калибровки и поддерживает точность +/- 0,4 ° C при комнатной температуре и +/- 0,8 ° C в диапазоне от 0 ° C до + 100 ° C .Еще одной важной характеристикой этого датчика является то, что он потребляет от источника питания всего 60 микроампер и имеет низкую способность к самонагреванию. Датчик температуры LM35 доступен во многих различных корпусах, таких как металлический корпус T0-46, подобный транзистору, пластиковый транзисторный корпус TO-92, 8-выводный корпус SO-8 для поверхностного монтажа, небольшой контур.

Первоисточник: https://www.efxkits.us/lm35-temperature-sensor-circuit-working/

Основы датчика температуры

— NI

Теория работы термопар

Термопары

работают по принципу, известному как эффект Зеебека. Когда два провода, сделанные из разнородных металлов, соединяются и нагреваются на одном конце, образуется термоэлектрическая цепь, которая вызывает измеряемый перепад напряжения, известный как напряжение Зеебека на «холодном» конце. Данная пара металлов различается по температурному диапазону, чувствительности и погрешности в зависимости от свойств этих металлов.

Рисунок 1: Иллюстрация эффекта Зеебека

Каждый тип термопары состоит из уникальной пары металлов.Вам необходимо понимать рабочие характеристики термопары, которую вы выбираете для измерения температуры. Некоторые термопары предлагают широкий температурный диапазон за счет очень нелинейной зависимости напряжения от температуры, тогда как другие обеспечивают меньший (но более линейный) температурный диапазон.

Типы термопар

Как упоминалось выше, вы можете выбирать из множества типов и конструкций термопар. Типы обычно обозначаются буквенным обозначением, например E, J или K. Тип термопары определяет металлы, используемые для создания термопары; следовательно, он также определяет рабочий диапазон, точность и линейность термопары. На следующих графиках показаны зависимости напряжения различных типов термопар в диапазоне температур.

Рисунок 2: Температурный отклик различных типов термопар

В дополнение к типу термопары необходимо выбрать конфигурацию оболочки. Некоторые из этих вариантов показаны на Рисунке 3, включая заземление, изолированное, герметичное и открытое.

Рисунок 3: Варианты оболочки термопары

Каждая конфигурация имеет преимущества и недостатки в отношении времени отклика, помехоустойчивости и безопасности. Таблица 1 дает обзор влияния каждого варианта конфигурации.

Конфигурация соединения

Преимущества

Недостатки

Открытый

Самый быстрый ответ (~ 0. От 1 до 2 с)

Контур заземления и потенциал шума

без химической защиты

Наиболее подвержены физическому урону

Открытый борт

Быстрый отклик (~ 15 с)

Контур заземления и потенциал шума

без химической защиты

склонен к физическому урону

Герметичный и заземленный

Физико-химическая защита

Медленный отклик (~ 40 с)

Контур заземления и потенциал шума

Герметичный и изолированный

Физико-химическая защита

электрическая защита (предотвращает контуры заземления и шум)

Самый медленный ответ (~ 75 с)

Таблица 1: Обзор конфигураций спая термопар

Датчик температуры

: типы, принцип работы, преимущества

Здесь мы подробно остановимся на датчиках температуры. Датчик температуры — это электронное оборудование, которое определяет температуру окружающей среды и преобразует входящие данные в электронные выходные данные для управления записью или сигналом изменений температуры. Есть несколько типов датчиков температуры. Некоторым из них необходим прямой контакт с идентифицируемой физической целью, которая используется как контактные датчики температуры. Напротив, другие измеряют температуру целей косвенно, что описывается как бесконтактные датчики температуры.Здесь мы хотим представить вам, что такое датчик температуры и каковы его принципы работы, каковы области применения и каковы его различные типы.

Что такое датчик температуры?

Датчики температуры — это простые устройства, которые определяют степень холода или тепла и превращают ее в простое устройство. Но задумывались ли вы когда-нибудь о том, как определяется температура почвы, земляных скважин, больших бетонных плотин или домов? Что ж, это делается с помощью некоторых датчиков температуры. Посетите здесь, чтобы наглядно увидеть, что такое датчик температуры.

Мы используем их в различных областях нашей повседневной жизни, например, в бытовых водонагревателях, холодильниках, микроволновых печах или в виде термометров. Как правило, они имеют широкий спектр применения, и геотехническая контролирующая зона является одним из них. Они используются в этой области для контроля состояния бетонных конструкций, мостов на грунте или воде и т. Д., Для структурных изменений в них в соответствии с сезонными изменениями.

Различные типы датчиков температуры (Ссылка: Learningeng.com )

Датчики температуры созданы для контроля регулярных проверок специальных конструкций, таких как автомобильные мосты, железнодорожные пути, бетонные или грунтовые дамбы и т. Д. Термометр — это наиболее распространенная их форма, применяемая для измерения степени температуры повсюду.

Принципиальная схема термопары

(Ссылка: us.flukecal.com )

Термопара — еще один их распространенный пример. Термопара, или сокращенно Т / С, построена из двух разных металлов, которые создают электрическое выходное напряжение в прямой зависимости от изменения температуры.Другой их пример — датчик температуры сопротивления (RTD). RTD — это переменный резистор, который изменяет свое электрическое сопротивление непосредственно при изменении температуры. Измерение RTD слишком повторяемое, точное и почти линейное.

Рабочий датчик температуры

Как обсуждалось ранее, датчик температуры — это прибор, который предназначен для определения состояния прохлады или жара в объекте. Принцип работы этого датчика основан на напряжении на его диоде.Изменение температуры напрямую связано с сопротивлением этого диода.

Сопротивление диода определяется и преобразуется в простые и удобочитаемые значения температуры, такие как градусы Фаренгейта, Кельвина или Цельсия, и демонстрируются в понятных форматах вместо считываемых значений. Эти датчики температуры используются для измерения внутренней температуры различных конструкций, например, электростанций. Щелкните здесь, чтобы увидеть, какова пропорция изменения сопротивления диода и температуры.

Основным принципом работы датчиков температуры является изменение напряжения на выводах MOSFET. Если напряжение уменьшается, температура также уменьшается в соответствии с падением напряжения между эмиттером в полевом МОП-транзисторе и выводами базового датчика.

Кроме того, некоторые устройства имеют в структуре датчика вибрирующую проволоку, которая работает по принципу изменения напряжения с последующими изменениями температуры. Вибрирующая проволока моделируется в зависимости от функции различных металлов.Они имеют различные линейные коэффициенты в зависимости от температуры их расширения.

В основном они включают магнитную проволоку с высокой прочностью на разрыв. Две секции предназначены для разнородных металлов, поэтому любое изменение температуры напрямую влияет на натяжение проволоки и, следовательно, на ее основную частоту вибрации.

В современных и высокотехнологичных датчиках температуры основным металлом является алюминий, поскольку алюминий имеет больший коэффициент теплового воздействия, чем сталь. Поскольку знак температуры преобразуется в частоту, считываемые значения, используемые для других вибрационных датчиков, также могут использоваться для контроля температуры.

Датчики температуры Formula

Частота, связанная с температурой, также пропорциональна натяжению «σ» в проволоке, может быть описана следующим образом:

f = 1/2 * [σg / ρ] / 2L (Гц)

Где:

σ = натяжение проволоки

ρ = плотность проволоки

L = длина провода

g = ускорение свободного падения

Типы датчиков температуры

Датчики температуры бывают различных типов, размеров и форм.Однако есть две основные классификации: контактные и бесконтактные датчики.

Датчики контактного типа

— это группа датчиков, которые определяют степень температуры в объекте, используя прямой контакт с ним. Их можно использовать для определения жидкостей, твердых тел или газов в широком диапазоне температур. Среди них термопары и термисторы. Термопары обычно дешевы, поскольку их модель и основные материалы просты. Другой распространенный их тип — термистор. В термисторах сопротивление уменьшается с увеличением температуры.

Бесконтактные датчики

не контактируют с объектом. Таким образом, они измеряют температуру, используя излучение источника тепла. Самый распространенный из них — инфракрасный (ИК) датчик. ИК-излучение обнаруживает энергию объекта удаленно и посылает сигнал электронной схеме, которая определяет температуру объекта по специальной калибровочной диаграмме.

Контактные и бесконтактные датчики подразделяются на следующие общие датчики, которые кратко описаны.

Термостаты

Термостат — это датчик контактного типа, содержащий биметаллическую секцию, изготовленную из двух разных металлов, таких как алюминий, никель, вольфрам или медь.

Типы датчиков температуры: Термостат

Основной принцип работы термостатов основан на различии коэффициентов линейного расширения металлов. Таким образом, он заставляет их создавать механическое движение из-за повышения температуры.

Термисторы

Термочувствительные резисторы или термисторы являются особыми датчиками из-за изменения их внешнего вида из-за изменения температуры.Термисторы изготовлены из керамических материалов, таких как оксиды определенных металлов, покрытых стеклом. Это позволит им просто формироваться.

Типы датчиков температуры: Термистор PTC

Некоторые термисторы являются NTC и имеют отрицательный температурный коэффициент. Поэтому в некоторых учебниках они будут введены как отдельная группа датчиков. Мы обсудим их ниже полностью. Но есть много термисторов, которые имеют положительный температурный коэффициент. Они представлены как PTC, и их сопротивление увеличивается при повышении температуры.

Датчик температуры резистивный ТС

— это датчики температуры, которые изготовлены из прецизионных проводящих металлов, таких как платина, покрытых катушкой. Электрическое сопротивление RTD изменяется из-за колебаний температуры.

Типы датчиков температуры: RTD

Термопары

Термопара является одним из самых популярных датчиков температуры благодаря широкому диапазону температур, точности, чувствительности, надежности и простоте.

Типы датчиков температуры: Термопара

Термопара обычно включает две секции из разнородных металлов, таких как константан и медь, соединенных сваркой. Одна из этих секций, обозначенная как холодный спай, имеет определенную температуру, а другая, обозначенная как горячий спай, предназначена для процесса измерения.

Термистор с отрицательным температурным коэффициентом (NTC)

NTC — это особый тип термисторов, который в основном напрямую реагирует даже на несколько изменений температуры.Отрицательный коэффициент означает, что термистор имеет большое сопротивление при низких температурах. Поэтому при повышении температуры сопротивление сразу начинает падать.

Типы датчиков температуры: Термистор NTC

Можно сказать, что даже небольшое изменение температуры может быть точно обнаружено термисторами с отрицательным температурным коэффициентом в соответствии с большим изменением сопротивления на градус Цельсия в них. Тем не менее, они требуют линеаризации из-за экспоненциального принципа действия.Обычно они работают при температуре от -50 до 250 ° C.

Полупроводниковые датчики

Датчик температуры на основе полупроводника работает с двумя комбинированными схемами или ИС. В их состав входят два подобных полевых МОП-транзистора с высокой чувствительностью. Они точно обеспечивают электрические характеристики, включая напряжение и ток, для измерения изменений температуры. Они имеют примерно линейный выходной сигнал, но менее точны при температуре от 1 до 5 ° C. Они также показывают самое медленное время отклика от 5 до 60 с между датчиками температуры в своем температурном диапазоне.

Применение датчика температуры

Как упоминалось ранее, существуют различные типы датчиков температуры, и наиболее распространенный метод классификации их применения зависит от способа подключения, который содержит контактные и бесконтактные датчики. Контактные датчики, такие как термисторы и термопары, напрямую связаны с объектом, который они хотят измерить, в то время как бесконтактные датчики обнаруживают тепловое излучение, испускаемое источником тепла. Основное применение этих датчиков температуры — в опасных местах, таких как атомные электростанции.

Датчики температуры определяют теплоту гидратации в бетонных конструкциях при геотермальном контроле. Их также можно использовать для контроля миграции просачивающихся или грунтовых вод. Один из самых распространенных способов их использования — это отверждение бетона. Он должен быть теплым, чтобы правильно формировать и лечить. Сезонная модификация вызывает расширение конструкции и изменяет ее общий объем.

Другие области применения датчика температуры:

  • Датчики температуры используются для проверки предположений модели, что улучшит экономичность и безопасность конструкции.
  • Они могут определять температуру горных пород для определения резервуаров для хранения сжиженных газов и процесса замерзания грунта.
  • Датчики температуры могут также использоваться в наземных скважинах и водохранилищах и для измерения температуры воды.
  • Они используются для интерпретации температуры в плотинах, чтобы уменьшить напряжение при колебаниях объема и контролировать колебания температуры на других установленных приборах, таких как твердение бетона.

Преимущества датчиков температуры Датчики температуры

имеют ряд преимуществ по сравнению с другими практическими приборами.

  • Датчики температуры недорогие, точные и чрезвычайно надежные в повторяющихся экспериментах.
  • Они подходят как для встраиваемого, так и для поверхностного монтажа.
  • У них более быстрое время отклика из-за меньшей тепловой массы.
  • Тип вибрирующей проволоки обычно полностью взаимозаменяемый. Это означает, что один индикатор можно использовать для всех датчиков. Он также имеет особую технологию для проверки долговременной стабильности, простого и быстрого вывода.
  • Обычно они имеют степень защиты IP-68 благодаря своему водонепроницаемому корпусу.
  • У них есть индикаторы, которые подходят для прямого представления температуры. Таким образом, их можно использовать для удаленного обнаружения и регистрации данных.
  • Их датчики температуры имеют точную линейность и низкий гистерезис.
  • Наконец, следует сказать, что датчики температуры полностью герметичны. Они полностью герметизированы с помощью электронно-лучевой сварки с чистым вакуумом внутри.

Датчики температуры — Coastal Wiki

Введение

Определение температуры

Температура — понятие, которое сложно определить.Обычно температура является качественной мерой для классификации того, как материя кажется горячей или холодной. Точнее говоря, материя состоит из движущихся частиц (молекул), каждая молекула имеет свою скорость движения, кинетическую энергию. Температура — это физический параметр, который описывает среднюю кинетическую энергию молекул, это не мера самой энергии, но она пропорциональна средней кинетической энергии молекул. Это означает, что чем горячее молекулы, тем больше они движутся и тем выше температура.Напротив, когда молекулы вообще не движутся, то есть их кинетическая энергия равна нулю, поэтому температура равна 0ºK (абсолютный ноль, -273,15ºC).

Датчики

Тип Термометрическая переменная
жидкость в стекле объем
газ постоянного объема давление
биметаллическая лента шаг катушки
резистор электрический сопротивление
термопара напряжение
Различные типы термометров и соответствующие термометрические переменные


Термометр — это прибор, который измеряет температуру. Однако невозможно напрямую измерить кинетическое состояние молекул, вместо этого термометры измеряют параметры, которые изменяются пропорционально кинетическому состоянию молекул, называемые термометрическими переменными; Таким образом, существует несколько различных методов измерения температуры в зависимости от термометрической переменной. Наиболее часто используемые датчики температуры в океанографии — это датчики температуры сопротивления (RTD) и термисторы. [1]

Различные шкалы температур

Температурные шкалы

Пример резистивного датчика температуры (RTD)

Температурные шкалы основаны на «стандартных точках температуры», точках, в которых происходит явление при постоянной температуре.Шкала Фаренгейта была разработана Даниэлем Габриэлем Фаренгейтом (в 1724 году), предположительно, на основе самой низкой температуры, достигнутой в то время (0 ° F), и использования 180 градусов между точкой замерзания и точки кипения воды, 32 ° F и 212 ° F соответственно. Как видно выше, шкала Кельвина (K) основана на абсолютном нуле со 100 градусами между точкой замерзания и точкой кипения воды. Нулевое значение шкалы Цельсия основано на температуре замерзания воды, а диапазон градусов такой же, как в Кельвине.Единицы СИ представлены в Кельвинах (К), а наиболее часто используемой шкалой является Цельсий.

РДТ

Принцип, лежащий в основе этого датчика, заключается в том, что чистые металлы изменяют свое удельное сопротивление в зависимости от температуры предсказуемым образом. RTD сконструированы из металлов, удельное сопротивление которых линейно увеличивается с температурой. Используемые металлы должны иметь высокую температуру кипения, быть доступными в чистом виде, быть устойчивыми к коррозии (химическая стабильность) и иметь легко воспроизводимые электрические свойства.Наиболее часто используемый металл — платина, но также используются медь и никель.

Термисторы

Термисторы — это термочувствительные резисторы. Принцип работы этого датчика во многом аналогичен принципу действия RTD, однако термисторы отличаются от RTD тем, что материал, используемый в термисторе, как правило, представляет собой керамику или полимер, а в RTD используются чистые металлы, а также, в отличие от RTD, сопротивление термистора уменьшается с увеличением температуры. Температурный отклик также отличается; RTD полезны в более широких диапазонах температур, тогда как термисторы обычно обеспечивают более высокую точность в ограниченном диапазоне температур, обычно от -90 ° C до 130 ° C.

Термопары

Схема термопары Термопары

основаны на эффекте Зеебека: два разнородных металла, имеющих разные температуры, соединенные вместе по крайней мере в двух разных точках (эталон и точка измерения), создают электродвижущую силу, пропорциональную температуре. Разные пары металлов дают разный выход (т. Е. Диапазоны температур). Термопары не так точны, как термисторы или RTD, но могут снимать показания в очень высоких диапазонах температур (более 2000 ° C). Они используются, например, в высокотемпературных датчиках, прикрепленных к ROV, при исследовании гидротермальных жерл. f>

Калибровка

Калибровка необходима для проверки работоспособности датчика / прибора и обеспечения того, чтобы датчик сохранял свои рабочие характеристики в течение долгого времени. Термометры сопротивления и термисторы калибруются путем построения графиков зависимости температуры от сопротивления и последующего сравнения их с международным стандартом (IPTS-68, ITS-90). Термопары калибруются аналогичным образом путем построения калибровочного графика с напряжением и температурой при измерении эталонной температуры с точным термометр или с помощью «стандартной точки температуры».Поскольку фактический датчик не может быть откалиброван, калибровка выполняется по сигнальному выходу.

Примеры инструментов:

CTD — термисторы / RTD

Цепь Т — термисторы

XBT — термисторы

HT зонды — термопары

См.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *