Sensors de temperatura per a calefacció: finalitat, tipus, instruccions d'instal·lació

Quan s'utilitzen dispositius de calefacció, cal controlar el grau d'escalfament del refrigerant, així com l'aire de l'habitació.Els sensors de temperatura per a la calefacció ajuden a capturar i transmetre informació, informació de la qual es pot llegir visualment o enviar immediatament al controlador.

Us suggerim que entengui com funcionen els sensors de temperatura, quins tipus de dispositius de monitorització existeixen i quins paràmetres s'han de tenir en compte a l'hora de triar un dispositiu. A més, hem preparat instruccions pas a pas que us ajudaran a instal·lar vosaltres mateixos un sensor de temperatura en un radiador de calefacció.

Principi de funcionament d'un sensor tèrmic

Podeu controlar el sistema de calefacció mitjançant una varietat de mètodes, com ara:

• dispositius automàtics per al subministrament d'energia oportú;
• blocs de control de seguretat;
• unitats de mescla.

Per al correcte funcionament de tots aquests grups, calen sensors de temperatura que proporcionin senyals sobre el funcionament dels dispositius. L'observació de les lectures d'aquests dispositius ens permet identificar a temps les avaries del sistema i prendre mesures correctores.

Hi ha molts tipus d'aparells utilitzats per prendre febre. Es poden submergir en refrigerants, utilitzar-se a l'interior o situar-se a l'exterior

Un sensor de temperatura es pot utilitzar com a dispositiu independent, per exemple, per controlar la temperatura d'una habitació, o ser part integral d'un dispositiu complex, per exemple, una caldera de calefacció.

La base d'aquests dispositius utilitzats en el control automatitzat és el principi de convertir els indicadors de temperatura en un senyal elèctric. Gràcies a això, els resultats de mesura es poden transmetre ràpidament per la xarxa en forma de codi digital, que garanteix una gran velocitat, sensibilitat i precisió de mesura.

Al mateix temps, diversos dispositius per mesurar l'etapa de calefacció poden tenir característiques de disseny que afecten una sèrie de paràmetres: funcionament en un determinat entorn, mètode de transmissió, mètode de visualització i altres.

Tipus d'aparells per prendre la temperatura

Els dispositius tèrmics es poden classificar segons una sèrie de criteris importants, inclòs el mètode de transmissió d'informació, la ubicació i les condicions d'instal·lació, així com l'algorisme per prendre lectures.

Per mitjà de transmissió d'informació

Segons el mètode de transmissió de la informació utilitzat, els sensors es divideixen en dues grans categories:

• dispositius amb cable;
• sensors sense fil.

Inicialment, tots aquests dispositius estaven equipats amb cables a través dels quals els sensors tèrmics es comunicaven amb la unitat de control, transmetent-li informació. Tot i que aquests dispositius han substituït els seus homòlegs sense fil, encara s'utilitzen sovint en circuits senzills.

A més, els sensors amb cable són més precisos i fiables en el seu funcionament.

Per garantir un funcionament coherent d'un sensor amb cable utilitzat en un dispositiu compost, és recomanable combinar-lo amb equips fabricats pel mateix fabricant.

Actualment, s'han generalitzat els dispositius sense fil, que sovint transmeten informació mitjançant un transmissor i receptor d'ones de ràdio. Aquests dispositius es poden instal·lar gairebé a qualsevol lloc, inclosa una habitació independent o a l'aire lliure.

Les característiques importants d'aquests sensors de temperatura són:

• presència de bateria;
• error de mesura;
• rang de transmissió del senyal.

Els dispositius sense fil/per cable es poden substituir completament, però hi ha algunes peculiaritats en el seu funcionament.

Per ubicació i mètode de col·locació

Segons la ubicació de muntatge, aquests dispositius es divideixen en els següents tipus:

• despeses generals connectades al circuit de calefacció;
• submergible, en contacte amb el refrigerant;
• interior, situat dins d'un espai residencial o d'oficines;
• externes, que es troben a l'exterior.

Algunes unitats poden utilitzar diversos tipus de sensors simultàniament per controlar la temperatura.

Segons el mecanisme de presa de lectures

Segons el mètode de visualització de la informació, els dispositius poden ser:

• bimetàl·lic;
• alcohol.

La primera opció consisteix en l'ús de dues plaques fetes de metalls diferents, així com un comparador. A mesura que augmenta la temperatura, un dels elements es deforma, creant pressió sobre la fletxa. Les lectures d'aquests dispositius es caracteritzen per una bona precisió, però el seu gran desavantatge és la seva inèrcia.

Els termòstats bimetàl·lics i d'alcohol s'instal·len sovint en equips de calefacció, com ara calderes. Permeten controlar la calor, superant la qual cosa pot tenir conseqüències fatals.

Els sensors el funcionament dels quals es basa en l'ús d'alcohol estan gairebé completament lliures d'aquest inconvenient. En aquest cas, s'aboca una solució que conté alcohol en un matràs tancat hermèticament, que s'expandeix quan s'escalfa. El disseny és bastant elemental, fiable, però no molt convenient per a les observacions.

Diversos tipus de sensors de temperatura

Per prendre lectures de temperatura s'utilitzen dispositius amb diferents principis de funcionament. Els dispositius més populars inclouen els que s'enumeren a continuació.

Termoparells: lectura precisa - difícil d'interpretar

Aquest dispositiu consta de dos cables soldats entre si, fets de diferents metalls. La diferència de temperatura que es produeix entre els extrems calents i freds serveix com a font de corrent elèctric de 40-60 μV (l'indicador depèn del material del termopar).

Les següents combinacions de metalls i aliatges s'utilitzen amb més freqüència per a la fabricació de termoparells: crom-alumini, ferro-costantan, ferro-níquel, níquel-crom i altres

El termopar es considera un sensor de temperatura altament precís, però és bastant difícil fer-ne lectures precises. Per fer-ho, cal esbrinar la força electromotriu (EMF) mitjançant la diferència de temperatura del dispositiu.

Perquè el resultat sigui correcte, és important compensar la temperatura de la unió freda, utilitzant, per exemple, un mètode de maquinari en el qual es col·loca un segon termoparell en un ambient d'una temperatura prèviament coneguda.

El mètode de compensació del programari consisteix a col·locar un altre sensor de temperatura a la isocàmera juntament amb les unions fredes, que permet controlar la temperatura amb una precisió determinada.

El procés d'obtenció de dades d'un termopar provoca certes dificultats a causa de la seva no linealitat. Per garantir la correcció de les lectures, GOST R 8.585-2001 introdueix coeficients polinomials que us permeten convertir EMF en temperatura, així com realitzar operacions inverses.

Un altre problema és que les lectures es fan en microvolts, que no es poden convertir amb instruments digitals àmpliament disponibles.Per utilitzar un termopar en dissenys, cal proporcionar convertidors precisos de diversos dígits amb un nivell de soroll mínim.

Termistors: fàcil i senzill

És molt més fàcil mesurar la temperatura mitjançant termistors, que es basen en el principi de dependència de la resistència dels materials a la temperatura ambient. Aquests dispositius, per exemple, fets de platí, tenen avantatges tan importants com una gran precisió i linealitat.

El principal problema d'aquests sensors de temperatura es pot considerar el coeficient de resistència de temperatura extremadament baix, però encara és més fàcil mesurar-lo amb precisió que detectar valors de baixa tensió dels termoparells.

Una característica important d'una resistència és la seva resistència base a una determinada temperatura. Segons GOST 21342.7-76, aquest indicador es mesura a 0 °C. En aquest cas, es recomana utilitzar una sèrie de valors de resistència (ohms), així com T_ks - coeficient de temperatura.

Indicador T_ks calculada per la fórmula:

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

On:

• R_e - Resistència a la temperatura actual;
• R_0c - Resistència a 0 °C;
• T_e - temperatura actual;
• T_0c – 0°C.

GOST també proporciona coeficients de temperatura proporcionats per a diversos dispositius de mesura fets de coure, níquel, platí i també indica els coeficients polinomials utilitzats per calcular la temperatura en funció dels valors de resistència actuals.

Els sensors de termistor s'utilitzen àmpliament a les indústries de l'electrònica i l'enginyeria mecànica a causa de la seva precisió, sensibilitat i facilitat d'operació.

Podeu mesurar la resistència connectant el dispositiu a un circuit de font de corrent i mesurant la tensió diferencial. Podeu controlar els indicadors mitjançant circuits integrats, la sortida analògica dels quals és igual a la tensió d'alimentació.

Els sensors tèrmics amb aquests dispositius es poden connectar de manera segura a un convertidor analògic a digital, digitalitzant-lo amb un ADC de vuit o deu bits.

Sensor digital per a mesures simultànies

Els sensors de temperatura digitals també s'utilitzen àmpliament, per exemple, el model DS18B20, que funciona mitjançant un microcircuit amb tres sortides. Gràcies a aquest dispositiu, és possible prendre lectures de temperatura simultàniament des de diversos sensors de treball en paral·lel, amb un error de només 0,5°C.

Un model popular és el sensor combinat de temperatura/humitat SHT1, que us permet mesurar la calor amb una precisió de +2 ° i la humitat amb una precisió de +5. No obstant això, el mateix fabricant afirma que hi ha dispositius més precisos i econòmics

Entre altres avantatges d'aquest dispositiu, també es pot destacar una àmplia gamma de temperatures de funcionament (-55+125 °C). El principal inconvenient és el funcionament lent: per als càlculs més precisos, el dispositiu requereix almenys 750 ms.

Iròmetres sense contacte (càmeres tèrmiques)

L'acció d'aquests sensors sense contacte es basa en detectar la radiació tèrmica que emana dels cossos. Per caracteritzar aquest fenomen, s'utilitza la quantitat d'energia alliberada per unitat de temps des d'una unitat de superfície, que cau en un rang de longitud d'ona unitat.

Un criteri similar que reflecteix la intensitat de la radiació monocromàtica s'anomena lluminositat espectral.

Existeixen els següents tipus de piròmetres:

• radiació;
• brillantor (òptica);
• color.

Radiació piròmetres permet fer mesures dins del rang de 20-25000 ° C, però, per determinar la temperatura, és important tenir en compte el coeficient d'incompletezza de la radiació, el valor efectiu del qual depèn de l'estat físic del cos, la seva química. composició i altres factors.

L'element de funcionament principal del sensor de radiació és un telescopi, dins del qual hi ha una bateria formada per un circuit en sèrie de termoparells. Els extrems de treball d'aquests dispositius es troben en un pètal recobert de platí (+)

Piròmetres de brillantor (òptics). dissenyat per mesurar temperatures de 500-4000°C. Proporcionen una alta precisió de mesura, però poden distorsionar les lectures a causa de la possible absorció de radiació dels cossos pel medi intermedi a través del qual es fan les observacions.

Piròmetres de colors, l'acció de la qual es basa en determinar la intensitat de la radiació a dues longituds d'ona, preferiblement a la part vermella o blava de l'espectre, s'utilitzen per a mesures en el rang de 800 a 0 ° C.

El seu principal avantatge és que la incompletitud de la radiació no afecta els errors de mesura. A més, els indicadors no depenen de la distància a l'objecte.

Convertidors de temperatura de quars (piezoelèctrics)

Per prendre lectures de temperatura dins del rang de -80 + 250 ° C, podeu utilitzar transductors de quars (elements piezoelèctrics), el principi de funcionament dels quals es basa en la dependència de la freqüència del quars de la calefacció. En aquest cas, la funció del transductor està influenciada per la ubicació del tall al llarg dels eixos de cristall.

Els dispositius piezoelèctrics (quars) s'utilitzen amb més freqüència en el treball de recerca, ja que aquests dispositius es caracteritzen per un rang de mesura estès, fiabilitat i alta precisió.

Els sensors piezoelèctrics es distingeixen per una sensibilitat fina, alta resolució i poden funcionar de manera fiable durant un llarg període de temps. Aquests dispositius s'utilitzen àmpliament en la fabricació de termòmetres digitals i es consideren un dels dispositius més prometedors per a les tecnologies futures.

Sensors de temperatura de soroll (acústic).

El funcionament d'aquests dispositius s'assegura eliminant la diferència de potencial acústic en funció de la temperatura de la resistència.

Els mètodes acústics permeten fer lectures de temperatura en espais tancats i ambients on no és possible la mesura directa. Dispositius similars han trobat aplicació en medicina, investigació submarina, així com a la indústria.

El mètode de mesura amb aquests sensors és bastant senzill: cal comparar el soroll produït per dos elements similars, un dels quals es troba a una temperatura prèviament coneguda i el segon a una temperatura determinada.

Els sensors de temperatura acústica són adequats per mesurar el rang -270 - +1100°C. Al mateix temps, la complexitat del procés rau en el nivell de soroll massa baix: els sons produïts per l'amplificador de vegades l'ofega.

Sensors de temperatura NQR

L'essència del funcionament dels termòmetres de ressonància quadrupol nuclear és l'acció del gradient de camp, que està format per les xarxes cristal·lines i el moment nuclear, un indicador causat per la desviació de la càrrega de la simetria de l'esfera.

Com a conseqüència d'aquest fenomen, es produeix una processó de nuclis: la seva freqüència depèn del gradient del camp de gelosia.El valor d'aquest indicador també està influenciat per la temperatura: el seu augment provoca una baixada de la freqüència NQR.

L'element principal d'aquests sensors és una ampolla amb una substància, que es col·loca en un bobinat d'inductància connectat al circuit del generador.

L'avantatge dels dispositius és la durada il·limitada de les mesures, la fiabilitat i el funcionament estable. El desavantatge és la no linealitat de les mesures, que requereix l'ús d'una funció de conversió.

Dispositius semiconductors

Categoria de dispositius que funcionen en funció dels canvis en les característiques d'una unió p-n causats per l'exposició a temperatures. La tensió a través del transistor és sempre proporcional a l'efecte de la temperatura, cosa que fa que aquest factor sigui fàcil de calcular.

Els avantatges d'aquests dispositius són l'alta precisió de les dades, el baix cost i les característiques lineals en tot el rang de mesura. És convenient muntar aquests dispositius directament sobre un substrat semiconductor, cosa que els fa excel·lents per a la microelectrònica.

Transductors volumètrics per a lectures de temperatura

Aquests dispositius es basen en el conegut principi d'expansió i contracció de substàncies observades durant l'escalfament o el refredament. Aquests sensors són força pràctics. Es poden utilitzar per determinar temperatures entre -60 i +400 °C.

Per permetre el control visual de la temperatura, la majoria dels sensors de temperatura situats a les habitacions estan equipats amb pantalles que mostren els valors actuals

És important recordar que les mesures de líquids amb aquests dispositius estan limitades per les seves temperatures d'ebullició i congelació, i les mesures de gasos per la seva transició a l'estat líquid.L'error de mesura causat per influències ambientals per a aquests dispositius és força petit: varia entre l'1 i el 5%.

Selecció de sensors de temperatura

En triar aquests dispositius, cal tenir en compte factors com ara:

• rang de temperatura en què es prenen les mesures;
• la necessitat i possibilitat de submergir el sensor en un objecte o entorn;
• condicions de mesura: per fer lectures en un entorn agressiu, és millor preferir una versió sense contacte o un model col·locat en una carcassa resistent a la corrosió;
• la vida útil del dispositiu abans del calibratge o substitució: alguns tipus de dispositius (per exemple, els termistors) fallen ràpidament;
• dades tècniques: resolució, tensió, velocitat del senyal, error;
• valor del senyal de sortida.

En alguns casos, el material del cos del dispositiu també és important i, quan s'utilitza a l'interior, les dimensions i el disseny també són importants.

Recomanacions d'instal·lació de fer-ho tu mateix

Aquests dispositius s'utilitzen àmpliament per a diversos propòsits: estan equipats amb radiadors, calderes de calefacció i altres electrodomèstics.

Abans de començar la instal·lació, heu de llegir atentament les instruccions: indica no només les característiques d'instal·lació (per exemple, les dimensions per a la connexió a la canonada), sinó també les regles de funcionament, així com els límits de temperatura per als quals és adequat el dispositiu de mesura.

També cal tenir en compte la mida de la màniga, que pot variar entre 120-160 mm.

Considerem els dos casos més habituals d'instal·lació d'un sensor de temperatura.

Connexió del dispositiu a un radiador

No cal equipar tots els dispositius de calefacció amb un termòstat. Segons la normativa, els sensors estan instal·lats a la bateria, si la seva potència total supera el 50% de la calor generada per sistemes similars.Si hi ha dos escalfadors a l'habitació, el termòstat només s'instal·la en un, que té una potència més alta.

El sensor de temperatura és un component obligatori dels controladors de temperatura que permet reduir o augmentar la calefacció de radiadors, sòls calefactors i altres dispositius de calefacció.

La vàlvula del dispositiu s'instal·la a la canonada de subministrament en el punt on el radiador està connectat a la xarxa de calefacció. Si és impossible inserir-lo en una cadena existent, s'ha de desmuntar la línia de subministrament, cosa que pot provocar algunes dificultats.

Per dur a terme aquesta manipulació, cal utilitzar una eina per tallar canonades, mentre que la instal·lació d'un capçal tèrmic es pot fer fàcilment sense equips especials. Tan bon punt es munta el sensor, n'hi ha prou d'alinear les marques fetes al cos i al dispositiu, després de la qual cosa es fixa el cap amb una premsa manual suau.

Instal·lació del sensor de temperatura de l'aire

Aquest dispositiu s'instal·la a la sala d'estar més freda sense corrents d'aire (al vestíbul, la cuina o la sala de calderes, la seva instal·lació no és desitjable, ja que pot provocar interrupcions en el funcionament del sistema).

Quan trieu una ubicació, heu d'assegurar-vos que el dispositiu no estigui exposat a la llum solar i que no hi hagi dispositius de calefacció (escalfadors, radiadors, canonades) a prop.

Per a un sistema de calefacció convencional, n'hi ha prou amb un termòstat, mentre que amb un circuit col·lector s'aconsella utilitzar diversos sensors, el nombre dels quals coincideix amb el nombre d'habitacions. Això us permetrà regular individualment la temperatura en espais separats.

El dispositiu es connecta seguint les instruccions contingudes a la fitxa tècnica, mitjançant els terminals o cable inclòs en el kit.

Si necessiteu controlar la vostra temperatura sensor de temperatura al "pis càlid" es pot situar profundament a la regla de formigó. En aquest cas, per protegir-vos, podeu utilitzar una canonada corrugada amb un extrem tancat i un revolt inclinat.

Aquesta última característica permet, si cal, treure el dispositiu trencat i substituir-lo per un de nou.

La instal·lació del dispositiu es realitza de la següent manera:

1. Es fa un rebaix a la paret per muntar un accessori.
2. La part frontal s'elimina del sensor de temperatura, després de la qual cosa s'instal·la el dispositiu a l'àrea preparada.
3. A continuació, el cable calefactor es connecta als contactes, mentre que els terminals es connecten als sensors.

L'etapa final és connectar el cable d'alimentació i instal·lar el panell frontal al seu lloc.

El diagrama de connexió del termòstat per a una caldera de calefacció es descriu amb detall a Aquest article.

Si el dispositiu, la funcionalitat del qual requereix una connexió interna de sensors, té un disseny complex, és millor contactar amb especialistes.

Conclusions i vídeo útil sobre el tema

El vídeo següent descriu amb detall com instal·lar dispositius tèrmics a una caldera de calefacció:

És diferent la instal·lació de sensors a les canonades d'alimentació i de retorn?

Els sensors de temperatura s'utilitzen àmpliament tant en diverses indústries com per a usos domèstics. Una gran varietat de dispositius similars, que es basen en diferents principis de funcionament, us permet triar la millor opció per resoldre un problema particular.

A les cases i els apartaments, aquests dispositius s'utilitzen amb més freqüència per mantenir una temperatura còmoda a les instal·lacions, així com per regular els sistemes de calefacció: radiadors, terra calefactora.

Tens alguna cosa a afegir o tens preguntes sobre com triar i instal·lar un sensor de temperatura? Podeu deixar comentaris sobre la publicació, participar en debats i compartir la vostra pròpia experiència d'ús d'aquests dispositius. El formulari de contacte es troba al bloc inferior.