Датчик температуры на трубу отопления – Как выбрать и установить датчики температуры для отопления

Температура — важный параметр для многих систем. Например, в системах отопления отсутствие контроля температуры может привести к закипанию и котла и даже его взрыву. Контроль температуры помогает экономить электроэнергию, которую затрачивает электрический котел. Термостат котла может держать систему отопления в режиме максимальной экономии энергии (режим защиты от размораживания). В общем, знать и контролировать температуру важно и полезно. Советую этим не пренебрегать, на этом пока что все. Жду ваших вопросов по теме статьи.

znayteplo.ru

Датчики температуры :: Системы отопления водоснабжения :: Статьи :: Сибирское Инженерное Бюро

Контроль над температурой составляют основу многих технологических процессов. Измерение температуры жидкости, газа, твердой поверхности или сыпучего порошка – каждый случай имеет свою особенность, которую необходимо понимать, чтобы измерения максимально соответствовали поставленной задаче. Существует множество датчиков температуры, построенных с использованием различных физических законов. Одни из них прекрасно справляются с конкретной задачей по измерению температуры, другие предназначены для универсального использования. В данной статье описаны основные типы датчиков для измерения температуры, их особенности, слабые и сильные стороны, задачи, для которых они предназначены.

 

Если рассматривать датчики температуры для промышленного применения, то можно выделить их основные классы: кремниевые датчики температуры, биметаллические датчики, жидкостные и газовые термометры, термоиндикаторы, термисторы, термопары, термометры сопротивления, инфракрасные датчики температуры.

 

Кремниевые датчики температуры используют зависимость сопротивления полупроводникового кремния от температуры. Диапазон измеряемых температур для таких датчиков составляет от -50 С до +150 С. Внутри этого диапазона кремниевые датчики температуры показывают хорошую линейность и точность. Возможность производства в одном корпусе такого датчика не только самого чувствительного элемента, но так же и схем усиления и обработки сигнала, обеспечивает датчику хорошую точность и линейность внутри температурного диапазона. Встроенная в такой датчик энергонезависимая память позволит индивидуально откалибровать каждый прибор. Большим плюсом можно назвать большое разнообразие типов выходного интерфейса: это может быть напряжение, ток, сопротивление, либо цифровой выход, позволяющий подключить такой датчик к сети передачи данных. Из слабых мест кремниевых датчиков температуры можно отметить узкий температурный диапазон и относительно большие размерами по сравнению с аналогичными датчиками других типов, особенно термопарами. Кремниевые датчики температуры применяются в основном для измерения температуры поверхности, температуры воздуха, особенно внутри различных электронных приборов. Например можно назвать температурные регистраторы компании Dallas semiconductor выпускаемые под маркой THERMOCHRON. Регистраторы имеют кремниевый датчик температуры, микросхему обработки сигнала и память для сохранения результатов.

 

Биметаллический датчик температуры, как следует из названия, сделан из двух разнородных металлических пластин, скрепленных между собою. Различные металлы имеют различный коэффициент расширения при той или иной температуре. Например, константан практически не расширяется при температуре, железо, напротив испытывает заметное расширение. Если полоски из этих металлов скрепить между собой и нагреть (или охладить), то они изогнутся. В биметаллических датчиках пластинки замыкают или размыкают контакты реле, или двигают стрелку индикатора. Диапазон работы биметаллических датчиков от -40 С до +550 С. Биметаллические датчики используют для измерения поверхности твердых тел, реже для измерения температуры жидкости. Основным преимуществом датчиков является простота и надежность конструкции, возможность работы без электрического тока, низкая стоимость. Вместе с тем, биметаллические датчики температуры имеют большой разброс характеристик, а так же большой гистерезис переключения, особенно при низких температурах. Основные области применения биметаллических температурных датчиков – автомобильная промышленность, системы отопления и нагрева воды.

 

Жидкостные и газовые термометры наиболее старые типы датчиков температуры. Первая шкала температуры была предложена Фаренгейтом в начале 18-го века именно для жидкостного термометра. Жидкостные термометры используют эффект расширения жидкостей при повышении температуры. В качестве жидкостей используется спирт или ртуть в диапазоне комнатных температур. Для измерений низких температур, например в криогенной технике, может быть использован жидкий неон, а для измерения высоких температур обычно используют галлий, который находится в жидком состоянии уже от 20 С. В газовых термометрах используется эффект расширения, при переходе вещества из жидкого в газообразное состояние. Газ давит через мембрану и замыкает электрические контакты. Диапазон измерений для жидкостных и газовых термометров от -200 С до +500 С. Термометры этого класса обычно применяются для визуального контроля температуры, либо в качестве термостатов в различных нагревателях и холодильной технике.

 

Термоиндикаторы – это особые вещества, изменяющие свой цвет под воздействием температуры. Такое изменение цвета может быть как обратимым, так и необратимым. В диапазоне комнатных температур используются термоиндикаторы на основе жидких кристаллов. Они плавно изменяют свой цвет при изменении температуры. Изменения эти, как правило, обратимые. Производятся они в виде пленки, часто с клейкой подложкой, и служат для оперативного визуального контроля температуры. Для низких и высоких температур производятся в основном необратимые термоиндикаторы. То есть, если температура хотя бы один раз превысила допустимую, то индикатор необратимо меняет свой цвет. Такие термоиндикаторы используют, например, для контроля за замороженными продуктами. Если в процессе хранения или транспортировки температура хоть раз была выше допустимой, то изменившаяся окраска термоиндикатора сообщит об этом. Основное достоинство термоиндикаторов низкая стоимость. Их можно использовать как одноразовые датчики температуры.

 

Термисторы. В этом классе датчиков используется эффект изменения электрического сопротивления материала под воздействием температуры. Обычно в качестве термисторов используют полупроводниковые материалы, как правило, оксиды различных металлов. В результате получаются датчики с высокой чувствительностью. Однако большая нелинейность позволяет использовать термисторы лишь в узком диапазоне температур. Термисторы имеют невысокую стоимость и могут изготавливаться в миниатюрных корпусах, позволяя увеличить тем самым быстродействие. Существует два типа термисторов, использующих положительный температурный коэффициент – когда электрическое сопротивление растет с повышением температуры и использующих отрицательный температурный коэффициент – здесь электрическое сопротивление падает при повышении температуры. Термисторы не имеют определенной температурной характеристики. Она зависит от конкретной модели прибора и области его применения. Основными достоинствами термисторов является их высокая чувствительность, малые размеры и вес, позволяющие создавать датчики с малым временем отклика, что важно, например, для измерения температуры воздуха. Безусловно, невысокая стоимость так же является их достоинством, позволяя встраивать датчики температуры в различные приборы. К недостаткам можно отнести высокую нелинейность термисторов, позволяющую их использовать в узком температурном диапазоне. Использование термисторов так же ограничено в диапазоне низких температур. Большое количество моделей с различными характеристиками и отсутствие единого стандарта, заставляет производителей оборудования использовать термисторы только одной конкретной модели без возможности замены.

 

Инфракрасные датчики температуры или пирометры измеряют температуру поверхности на расстоянии. Принцип из работы основан на том, что любое тело при температуре выше абсолютного нуля излучает электромагнитную энергию. При низких температурах это излучение в инфракрасном диапазоне, при высоких температурах часть энергии излучается уже в видимой части спектра. Интенсивность излучения напрямую связана с температурой нагретого объекта. Диапазон измерений температур бесконтактными датчиками от -45 С до +3000 С. Причем в диапазоне высоких температур инфракрасным датчикам нет конкуренции. Для измерения в различных диапазонах температур используются различные участки инфракрасного спектра. Так при низких температурах это обычно диапазон длин волн электромагнитного излучения 7 – 14 микрон. В диапазоне средних температур это может быть 3 – 5 микрон. При высоких температурах используется участок о районе 1 микрон. Однако и здесь есть свои особенности, связанные с решением конкретной задачи. Так для измерения температуры тонких полимерных пленок используются датчики, работающих на длинах волн 3,43 или 7,9 микрометров, а для измерения температуры стекла используют датчики, работающие в диапазоне 5 микрон. Для правильного измерения температуры необходимо еще ряд факторов. Прежде всего это излучательная способность. Она связана с коэффициентом отражения простой формулой: E = 1 – R, где Е – излучательная способность, R – коэффициент отражения. У абсолютно черного теля излучательная способность равна 1. У большинства органических материалов, таких как дерево, пластик, бумага, излучательная способность находится в диапазоне 0,8 – 0,95. Металлы, особенно полированные напротив имеют низкую излучательную способность, которая в этом случае будет 0,1 – 0,2. Для правильного измерения температуры необходимо определить и установить излучательую способность измеряемого объекта. Если значения будут выбраны неправильно, то температура будет измеряться неверно. Обычно показания занижаются. Так, если металл имеет излучательную способность 0,2, а на датчике установлен коэффициент 0,95 (он обычно используется по умолчанию), то при наведении на нагретый до 100 С металлический объект датчик будет показывать температуру около 25 С. Корректировать излучательную способность можно определив ее для различных материалов по справочнику, либо измеряя температуру поверхности альтернативным способом, например термопарой, вносить необходимые поправки. Хорошие результаты при не очень высоких температурах дает окраска специальной термостойкой, черной краской измеряемой поверхности. Второй важной характеристикой инфракрасного датчика является оптическое отношение – это отношение расстояния до объекта измерений к размеру области с которой эти измерения ведутся. Например оптическое отношение 10:1 означает, что на расстоянии 10 метров размер площади, с которой ведется измерение температуры составляет 1 метр. Современные инфракрасные датчики температуры имеют оптическое отношение достигающие 300:1. Основные достоинства инфракрасных датчиков температуры: малое время отклика. Это самые быстродействующие датчики температуры. Возможность измерения температуры движущихся объектов. Измерения температуры в труднодоступных и опасных местах. Измерение высоких температур, там, где другие датчики уже не работают. К достоинствам можно отнести то, что отсутствует непосредственный контакт с объектом и соответственно не происходит его загрязнения. Это может быть важно в полупроводниковой промышленности или фармацевтике.

 

Термометры сопротивления это резисторы, изготовленные из платины, меди или никеля. Это могут быть проволочные резисторы, либо металлический слой может быть напыленным на изолирующую подложку, обычно керамическую или стеклянную. Платина чаще всего применяется в термометрах сопротивления из-за ее высокой стабильности и линейности изменения сопротивления с температурой. Медь используется в основном для измерения низких температур, а никель в недорогих датчиках для измерения в диапазоне комнатных температур. Для защиты от внешней среды платиновые термометры сопротивления помещают в защитные металлические чехлы и изолируют керамическими материалами, такими как оксид алюминия или оксид магния. Такая изоляция снижает так же воздействие вибрации и ударов на датчик. Однако вместе с дополнительной изоляцией растет и время отклика датчика на резкие температурные изменения. Платиновые термометры сопротивления одни из самых точных датчиков температуры. Кроме того, они стандартизированы, что значительно упрощает их использование. Стандартно производятся датчики сопротивлением 100 и 1000 Ом. Изменение сопротивления таких датчиков с температурой дается в любых тематических справочниках в виде таблиц или формул. Диапазон измерений платиновых термометров сопротивления составляет -180 С +600 С. Несмотря на изоляцию, стоит оберегать термометры сопротивления от сильных ударов и вибрации.

 

Термопары представляют собой две проволоки из различных металлов, сваренных между собой на одном из концов. Термоэлектрический эффект открыл немецкий физик Зеебек в первой половине 19-го века. Он открыл, что если соединить два проводника из разнородных металлов таким образом, что бы они образовывали замкнутую цепь и поддерживать места контактов проводников при разной температуре, то в цепи потечет постоянный ток. Экспериментальным путем были подобраны пары металлов, которые в наибольшей степени подходят для измерения температуры, обладая высокой чувствительностью, временной стабильностью, устойчивостью к воздействию внешней среды. Это например пары металлов хромель-аллюмель, медь-константан, железо-константан, платина-платина/родий, рений-вольфрам. Каждый тип подходит для решения своих задач. Термопары хромель-алюмель (тип К) имеют высокую чувствительность и стабильность и работают до температур вплоть до 1300 С в окислительной или нейтральной атмосфере. Это один из самых распространенных типов термопар. Термопара железо-константан (тип J) работает в вакууме, восстановительной или инертной атмосфере при температурах до 500 С. При высоких температурах до 1500 С используют термопары платина- платина/родий (тип S или R) в керамических защитных кожухах. Они прекрасно измеряют температуру в окислительной, нейтральной среде и вакууме.

 

Заключение

 

Будь то платиновый термометр сопротивления, термопара, инфракрасный датчик, кремниевый датчик или термистор, каждый из них обладает рядом уникальных свойств, позволяющих наилучшим образом решить задачу по измерению температуры. Высокая точность и стабильность отличают платиновые термометры сопротивления. Достоинством кремниевых датчиков так же является высокая точность, пусть и в узком температурном диапазоне. Термисторы обладают высокой чувствительностью и невысокой ценой, что позволяет встраивать их в различные электронные приборы. Инфракрасные датчики температуры позволяют измерить быстропротекающие температурные процессы и объекты с очень высокой температурой. К достоинствам термопар несомненно можно отнести точность и стабильность показаний в широком диапазоне температур, их устойчивость в неблагоприятным воздействиям внешней среды.

 

Источник: http://www.sensor.ru/

www.sibin.su

Как подключается термостат для отопления к котлу и его виды

Никто не будет возражать, что постоянная температура в жилом помещении – залог комфорта и уюта. Поддерживать стабильную температуру можно двумя способами – ручной (механической) или автоматической регулировкой. Конечно, самый простой вариант, который надежен, дешев и неприхотлив – установить термостат для отопления дома или квартиры.

Как работает комнатный термостат

Обычно регулировка происходит за счет изменения температуры теплоносителя. Так, в принципе, работают все котлы, имеющие встроенный датчик температуры жидкости. Такая регулировка очень грубая и неудобная, т. к. при этом температура воздуха в помещении может значительно отличаться от комфортного значения, при изменении наружной температуры. Этот существенный недостаток легко устранить, применив комнатный термостат для газового котла купить его просто необходимо. Он сбалансирует работу котла, который благодаря его плавной работе, прослужит намного дольше. Кроме того увеличивается КПД системы за счет экономии топлива.

Как устроен и как работает термостат

Стандартные термостаты для котлов отопления имеют датчики температуры воздуха. Их рекомендуется устанавливать в зоне, где исключено влияние приборов отопления. Данные с датчика в блоке управления термостатом сравниваются с установленной величиной температуры помещения. В случае отклонения прибор вырабатывает сигнал, который корректирует работу отопительного котла. Управляющий сигнал попадает в блок управления котла по проводам, или по беспроводной связи. Следует отметить, что все большее распространение получают беспроводные приборы.

Современные термостаты для системы отопления помогают контролировать температуру в помещении, экономить энергоресурсы и обеспечивать безопасный режим котла отопления, предотвращая его перегрев.

Во многих интернет-магазинах предлагают комнатный термостат для газового котла цена конечно различная. Разные модели с разным функционалом, качеством и конечно с разной ценой. Стоимость также зависит от компании-изготовителя прибора.

Как подключается термостат к котлу

Управление работой котла, т. е. его включение и выключение происходит с помощью управляющего сигнала, который формирует терморегулятор. Все современные котлы имеют входные точки, к которым происходит подключение термостата к газовому котлу кабелем, входящим в комплект. Если кабеля нет, то подключение осуществляется на клеммы.

Сегодня купить термостат для отопления можно в любом специализированном магазине или в сети. Цены настолько разные, предлагаются десятки моделей, с разным дизайном, функциями и качеством, что трудно определиться. Правильный выбор можно сделать, только поговорив с менеджером, который обязательно должен знать тип системы отопления, мощность, тип котла и батарей. Только так можно выбрать регулятор с максимально выгодным соотношением цена/качество.

Регуляторы температуры для батарей

Если в частном доме владелец сам себе хозяин и легко может автоматизировать работу своей отопительной системы, то в квартирах с центральным отоплением все намного сложнее. Поэтому в таком жилище средством обеспечения комфортных температурных условий являются термостаты для радиаторов отопления установленные на каждой батарее.

Конечно, можно сделать простую ручную регулировку с помощью обыкновенного крана. Место установки крана зависит от примененной системы контура, но в принципе термостат механический для отопления должен быть установлен последовательно с радиатором, но так, чтобы не влиять на все остальные батареи и систему отопления в целом. Конечно, такая регулировка довольно грубая, но иногда ее применение эффективно и не требует больших расходов.

Автоматические термостаты для батарей

Автоматический термостат на батарею отопления чаще всего применяется в многоквартирных домах, ведь у владельцев нет возможности регулировать температуру теплоносителя в центральной котельной. Устанавливается такой термостат последовательно с батареей так, чтобы температура регулировалась только в ней.

Существует еще один вид — термостат для батарей отопления, который подачей электрического сигнала управляет работой котла. Но такие устройства рационально использовать только в автономных системах отопления.

Линейка моделей термостатов чрезвычайно обширна. В продаже есть простейшие модели и модели беспроводной связи с дисплеем и совместимый с интернетом, программируемый с возможностью дистанционного контроля и управления. Сколько стоит термостат для отопления цена в каждом случае будет соответствовать выбранной модели. Консультация специалиста поможет сделать осознанный выбор и сэкономить денежные средства.

Регуляторы температуры для конвекторов

Популярный прибор — термостат для конвектора выпускается в виде двух серий. Они могут быть механическими и электронными. Каждый из них имеет определенные преимущества и недостатки. Любой из них быстро устанавливается и просто и легко управляется.

Механический термостат

В конструкции большинства механических термостатов (термореле для отопления) применяют газонаполненный сильфон, который размыкает и замыкает контакты, включая или выключая оборудование. Такие регуляторы недороги, но следует учитывать, что нагрузка не должна превышать 3,5 кВт, а щелчки реле могут раздражать в ночное время.

Электронный термостат

Программируемый термостат для отопления электронный, например модели TCL-03.11SA Prog, имеет ЖК-дисплей. Диапазон регулировки от + 5 градусов до +40 С. Термостат управляет подключенными конвекторами электронным способом, используя для коммутации мощные переключающие полупроводниковые приборы.

Перечень функций впечатляет:

• возможность программирования;
• возможность копирования настроек;
• возможность переключения в ручной режим;
• ограничение по максимальному и минимальному значению температуры;
• блокировка кнопок;
• встроенные часы;
• автоматическая регулировка мощности подключенных приборов;
• контроль величины электропотребления;
• возможность регулировки гистерезиса;
• светодиодная LED подсветка.

Автоматическая регулировка температуры для электрокотла

Современный комнатный термостат для электрокотла создан с использованием новейших электронных компонентов. Принцип его работы практически такой же, как и для термостатов для электрических конвекторов. Мощность электрического котла обычно не превышает 3 кВт, поэтому наряду со специально изготовленными терморегуляторами для электрокотлов, можно применить термостаты для конвекторов, но с учетом допустимой коммутируемой мощности.

Оригинальный термостат для отопления электрический должен обеспечить включение или выключение мощного электрического котла. Многие термостаты используют относительно мощные реле, которые имеют небольшую надежность, их контакты могут подгорать и окисляться. Поэтому применение вместо реле мощных электронных приборов, например тиристоров или симисторов, значительно повышает функциональность и надежность терморегуляторов.

Накладные термостаты

Создан и производится термостат накладной для отопления, который накладывается на трубу отопления или на какой-либо резервуар. Принцип работы у всех терморегуляторов одинаков, различие в деталях, дизайне и в расширенном функционале некоторых моделей. Современный термостат накладной на трубу отопления закрепляется для лучшего контакта, чтобы точнее регулировать температуру теплоносителя. В комплекте этого регулятора содержится специальная пружина для закрепления на объекте. Предусмотрена механическая блокировка выставленной температуры.

Технические характеристики накладного термостата АТ- 10:

1. напряжение сети – 220 в 50 Гц;
2. метод контроля — непосредственный контакт;
3. максимальный коммутируемый ток – 15 А;
4. диапазон регулировки 30 – 90 градусов Цельсия;
5. тип датчика – жидкостный датчик;
6. степень защиты — IP 20;
7. габариты, мм — 45х105х50;
8. сертификация — СЕ.

При соблюдении требований инструкции гарантийный срок составляет 2 года.

Самодельные термостаты для систем отопления

Самое простейшее устройство, которое может в определенной степени управлять работой отопительного котла – механический таймер. Можно установить время включения котла, время выключения. Конечно, это примитивное устройство имеет массу недостатков.

Сейчас в продаже имеются практически любые электронные компоненты, поэтому для людей, которые знакомы с электро и радиотехникой, сделать термореле для отопления своими руками не составляет абсолютно никакой проблемы. В качестве датчика температуры в таких конструкциях часто применяют полупроводниковые диоды и транзисторы, у которых ток через переход зависит от температуры при постоянном напряжении.

Собирается простая электронная схема с компаратором на операционном усилителе. На компараторе сравнивается опорное напряжение и напряжение с датчика температуры. Выработанный компаратором сигнал рассогласования усиливается и подается на элемент управления.

Реле или симисторы

Для управления электрическим котлом или конвектором чаще всего применяются мощные реле, контакты которых рассчитаны на ток до 16 А. Такое реле может коммутировать нагрузку до 2,5 кВт.

Лучше всего применить в своей конструкции симисторы, которые могут коммутировать значительные токи в сотни ампер.

Схем терморегуляторов и схем управления тиристорами и симисторами в сети достаточно. Если возникнет желание, то лучше использовать наработки и опыт людей, которые уже сделали терморегуляторы. В большинстве случаев технические данные подобных «самоделок» превышают промышленные образцы.

spetsotoplenie.ru

No related posts.