Профессиональные датчики температуры; свойства, классификация и применение

Пост опубликован: 25 февраля, 2021

Датчик температуры — один из ключевых элементов электронной системы, используемой в в разных сферах производства. В пищевой промышленности он позволяет определять правильную температуру хранения овощей, фруктов и мяса, в химической температура играет значительную роль при хранении реагентов, а в автомобильной датчики температуры показывают значение, которое достигается охлаждающей жидкостью или моторным маслом.

Какие бывают типы, и чем отличаются датчики температуры? Датчик температуры можно найти практически в каждом электронном устройстве. Он используется как в небольших и несложных системах, так и в крупных системах управления. Правильное поддержание температуры позволяет безошибочно сохранить используемое в конструкции электронное оборудование и интегральную схему.

Датчик температуры — типы

1. Интегрированные датчики. В датчиках данного типа в одном корпусе находятся схемы обработки измерительного сигнала. Встроенный датчик работает в диапазоне температур от -55 до +150 C. Он используется для измерения температуры внутри электронных устройств, что защитит их от перегрева и своевременно отреагирует на повреждение чувствительных систем.
2. Выносные датчики — датчик температуры расположен на удалении от пути измерения. Это позволяет работать в диапазоне температур от -270 до +1800 C. Они используются для управления промышленными процессами в неблагоприятных условиях, например, при перегонке сырой нефти или производстве пищевых продуктов.
3. Полупроводниковые элементы, которые работают в диапазоне температур от -55 до +150 C. Их низкая стоимость покупки и размер позволяют использовать их на одной поверхности с другими элементами, включенными в интегральную схему.
4. Термоэлектрические датчики (так называемые термопары) — их работа основана на образовании разности потенциалов в точке соприкосновения различных металлов, пропорциональной разнице их температур. Термопары работают в диапазоне температур от -270 до +1800 C. Они используются в авиационной и автомобильной промышленности для измерения температуры внутри двигателя.
5. Датчики термосопротивления — работают на основе явления изменения сопротивления измерительного элемента в зависимости от температуры. Бывают металлические датчики терморезистора и полупроводниковые датчики. Терморезисторы работают в диапазоне примерно от -150 до 800 C. Они используются для сигнализации о превышении заданной температуры в качестве защиты от слишком высокого тока.

Датчики температуры SIEMENS

Температурные измерители Сименс в зависимости от среды применения делятся на две основные группы:

• воздушные или детекторы температуры воздуха,
• жидкостные.

Благодаря большому количеству моделей различной конструкции, воздушные датчики работают в разных условиях. Поэтому данный тип подразделяют на:

• наружные,
• комнатные,
• канальные.

Датчики температуры для помещений Siemens

Используются внутри зданий. Модели имеют широкий диапазон чувствительности и минимальную погрешность измерений. Сочетание преимуществ как современных, так и более традиционных технологий, компактный вид и безукоризненный дизайн ставят температурные датчики Сименс вне конкуренции. Они отлично вписываются в любой интерьер офисного помещения или дома.

Канальные датчики температуры Siemens

Ни одна система климат-контроля не обходится без датчика контроля параметров воздуха. Канальные датчики температуры Siemens https://sbtpro.ru/datchiki_temperaturi/ это пассивные датчики, предназначенные для измерения температуры воздуха в воздуховодах. Они используются в различных типах систем в коммерческих и промышленных объектах.

Устройства представляют собой современные механизмы, которые гарантируют правильное измерение температуры, а значит, и эффективную работу всей установки. Они изготовлены из надежных материалов, благодаря которым хорошо справляются даже в самых экстремальных условиях.

Датчики температуры в воздуховоде могут использоваться как датчики температуры приточного или вытяжного воздуха, а также как ограничивающие датчики для ограничения минимальной температуры приточного воздуха. Их также можно успешно использовать в качестве эталонных и измерительных датчиков.

Погружной датчик температуры

Погружной датчик температуры разработан для измерения высоких и низких температур в системах отопления, вентиляции и установок кондиционирования воздуха. Он подключается двухжильным кабелем, который используется как для питания, так и для передачи сигнала.

Преимущества датчиков температур Сименс:

1. Широкий ассортимент продукции, охватывающий все стандартные диапазоны измерения и выходные сигналы
2. Энергосберегающие требования к теплу и высокий комфорт в помещении — результат сбалансированной коррекции измерения, короткого времени отклика и высокой точности измерения
3. Инновационная и простая установка — благодаря конструкции и корпусу, совместимому со всеми методы измерения и требования к сборке.

Беспроводной датчик температуры наружного воздуха

При оптимизации работы системы отопления стоит обращать внимание не только на подбор подходящих контроллеров — не менее важны дополнительные элементы для обеспечения наилучшей работы системы отопления. Одна из популярных тем — использование датчика наружной температуры и его оптимальное размещение. Для наиболее оптимального использования тепловой энергии стоит продумать выбор датчика, который представляет собой устройство, позволяющее сэкономить многие затраты.

Внешний датчик температуры, благодаря встроенному регулятору, на основе кривой нагрева может точно рассчитать, какую температуру должна иметь вода, что необходимо для установки наиболее оптимальной температуры для обогрева выбранных участков. Благодаря этому температура воды в отопительной системе постоянно меняется в зависимости от температуры снаружи здания.

Профессиональные датчики температуры и их применение

Температура — фундаментальная физическая величина. Для получения точных результатов следует выбрать соответствующий тип датчика или преобразователя с правильным диапазоном измерения. Измерение температуры — одно из самых основных измерений, выполняемых не только в тяжелой промышленности или автоматизации, но и в быту. Отсюда огромная популярность и разнообразие областей применения датчиков температуры. Специализированные модели используются во многих сферах экономики.

Датчики температуры позволяют контролировать температуру, например, в производственных цехах. Параметр, которым является температура, часто играет огромную роль также во время сложных процессов, происходящих в фармацевтической или пищевой промышленности. Температурный измеритель в автоматике может быть датчиком заданного значения, который может включать или выключать кондиционер, или вентилятор. Профессиональные датчики температуры также используются для измерений в металлургических и закалочных печах. В каждом случае необходимо отрегулировать прочность и диапазон измерения узла в зависимости от специфики отрасли, требований процесса или условий данной рабочей среды.

В предыдущих частях статьи было рассказано о терморезисторах и термопарах. В этой статье поговорим о других видах датчиков температуры.

Датчики температуры из диодов и транзисторов

В тех же диапазонах температуры, что у полупроводниковых термосопротивлений для измерения и контроля температуры достаточно часто используются обычные полупроводниковые диоды или p-n переходы транзисторов.

Применение этих приборов объясняется тем, что они имеют температурный коэффициент напряжения ТКН. У всех полупроводников он отрицательный и примерно одинаков: -2mV/°C. Чтобы в этом убедиться, достаточно проделать простейший опыт, описанный ниже.

Если цифровым мультиметром китайского производства при комнатной температуре «прозванивать» кремниевые диоды или переходы транзисторов, то на индикаторе высвечиваются цифры порядка 690 — 700. Для германиевых полупроводниковых приборов показания будут 400 — 450, правда, германиевые приборы применяются в настоящее время очень редко. Это не что иное, как падение напряжения, показанное в милливольтах, на p-n переходе в прямом направлении.

Если в момент такого измерения диод или транзистор немного подогреть, хотя бы паяльником, то показания будут уменьшаться. Причем чем больше степень нагрева, тем заметнее изменение показаний прибора в меньшую сторону. Чаще всего такие датчики применяются в различных электронных схемах, например в усилителях звуковых частот для стабилизации режимов работы схемы.

Специализированные полупроводниковые датчики

Здесь же следует упомянуть о прецизионном аналоговом температурном датчике LM335AZ, являющемся одной из разновидностей регулируемого стабилитрона. Здесь уместно вспомнить стабилитрон TL431. Градуировка датчика выполнена при его изготовлении на заводе, поэтому мучительной многоэтапной настройки при изготовлении термометра или терморегулятора делать не надо.

Согласно технической документации LM335AZ имеет положительный температурный коэффициент 10mV/°K. Для перевода привычных нам градусов Цельсия в градусы Кельвина следует воспользоваться формулой t °K = 273 + t °C. Согласно этой формуле при 0°C на выходе датчика будет напряжение (273 + 0°C) * 10mV/°K = 2730mV, а при температуре, например, 50°C получится (273 + 50°C) * 10mV/°K = 3230mV.

Такие чудесные свойства позволяют с помощью этого датчика создавать терморегуляторы, просто измерители температуры, а также схемы компенсации температуры холодного спая термопар, о чем будет сказано чуть выше. Все упомянутые схемы получаются достаточно простыми, их можно посмотреть в технической документации, или как ее называют, дата шиты (Data Sheet). Дата шиты достаточно легко найти в интернете, правда, на английском языке.

Датчики температуры для микроконтроллеров

В современных условиях все больше различных схем выполняются на микроконтроллерах, в том числе и всевозможные измерители температуры. Если измеряемая температура не превышает 125°C, то вполне возможно использование полупроводниковых датчиков типа DS1620, DS1820, DS1B820 и им подобных.

Будучи отградуированными на заводе-изготовителе датчики не нуждаются в калибровке и настройке, а измеренные данные в цифровом виде передают в микроконтроллер. Дальнейшее использование полученных значений температуры определяется программным обеспечением контролера.

Кроме работы непосредственно с микроконтроллером упомянутые датчики имеют режим термостата: достаточно запрограммировать любой из них в этот режим, чтобы управлять работой нагревателя по принципу «включил – выключил» при достижении указанных при программировании точек температуры. Но если понадобятся другие точки, то необходимо их перепрограммирование, что можно рассматривать как недостаток данных датчиков.

В тех случаях, когда диапазон измерения температуры значительно превышает упомянутые выше значения, используются термопары.

Старые примитивные датчики температуры

Несмотря на наличие такого количества температурных датчиков, до сих пор широкое применение находят достаточно примитивные датчики. Это, прежде всего, датчики на основе биметаллических пластин наиболее часто применяемых у электроутюгах и электрокаминах, а также термодатчики манометрического типа или датчики расширения. В них используется расширение жидкости находящейся в закрытом объеме.

Одной из разновидностей такого датчика оснащены, например, нагревательные элементы бытовых бойлеров фирмы Aricton. На одном основании расположен сам ТЭН, трубчатый датчик температуры и регулируемый контакт: как достигли заданной температуры – отключились. Конструкция настолько проста, что содержит всего лишь одну установочную резьбу и две клеммы для подключения к сети.

Несколько сложней устроены промышленные температурные манометрические датчики. К манометру со шкалой подключен капилляр с жидкостью, конец которого контактирует с измеряемой средой. Шкала такого манометра проградуирована в градусах Цельсия, а стрелка снабжена системой контактов, которыми можно задавать пределы изменения температуры. Контакты, естественно, могут управлять работой нагревателя, либо просто сигнализатора.

Любите умные гаджеты и DIY? Станьте специалистом в сфере Internet of Things и создайте сеть умных гаджетов!

Записывайтесь в онлайн-университет от GeekBrains:

Изучить C, механизмы отладки и программирования микроконтроллеров;

Получить опыт работы с реальными проектами, в команде и самостоятельно;

Получить удостоверение и сертификат, подтверждающие полученные знания.

Starter box для первых экспериментов в подарок!

После прохождения курса в вашем портфолио будет: метостанция с функцией часов и встроенной игрой, распределенная сеть устройств, устройства регулирования температуры (ПИД-регулятор), устройство контроля влажности воздуха, система умного полива растений, устройство контроля протечки воды.

Вы получите диплом о профессиональной переподготовке и электронный сертификат, которые можно добавить в портфолио и показать работодателю.

В основе процесса измерения температуры лежит использование зависимости физических свойств некого тела (объем, электрическое сопротивление, уровень излучения и т.п.) от температурных значений. С точки зрения любой автоматизированной системы, в том числе климатической, температурные данные наиболее целесообразно передавать в виде электрической величины. Эта величина может быть постоянной или прерывистой (постоянный и прерывистый сигнал), и соответственно различают аналоговые и цифровые виды датчиков температуры . Оба вида находят свое применение в климатических системах.

Аналоговые термодатчики

Среди всех видов аналоговых термодатчиков для климатических систем чаще всего применяют терморезисторы и термопары.

Терморезистор, или термистор, являет собой полупроводниковый резистор, который при нагревании или охлаждении изменяет свое активное электрическое сопротивление. Терморегулятор питает терморезистор опорным напряжением (например, 3,3 В), которое тот уменьшает до определенной величины, в зависимости от температуры среды (например, при 25 °С — до 2,15…2,16 В). Далее терморегулятор преображает это изменение опорного напряжения в температуру, после чего принимает решение о включении или выключении климатического оборудования.

Различают два вида терморезисторов:

• позисторы, или PTC-термисторы (Positive Temperature Coefficient);
• NTC-термисторы (Negative Temperature Coefficient).

В позисторах с возрастанием температурных значений увеличивается активное сопротивление, а в NTC-термисторах — наоборот уменьшается. NTC-термисторы чаще применяются для работы вместе с терморегуляторами.

Другим видом аналоговых датчиков является термопара. Этот термодатчик являет собой пару из двух изолированных проводников разнородных металлов, которые соединены между собой на одном конце и образуют два контакта на другом. Если эти концы находятся в разных температурных условиях, то в замкнутом кругу из таких разнородных проводников возникает небольшое напряжение. Терморегулятор измеряет это напряжение, и с помощью соответствующих алгоритмов узнает значение температуры. Диапазон измерения составляет -270…+1820 ºC, в зависимости от того, из какого металлы изготовлен каждый из проводников.

Аналоговый сигнал позволяет получить достаточно точные данные измерения. Но по своей природе он является довольно слабым и нуждается в усилении. Поэтому использование аналоговых термодатчиков на больших расстояниях (сотни метров) является проблематичным, а иногда и вообще невозможным.

Особенности цифровых датчиков температуры

Сигнал цифровых термодатчиков представлен в виде бинарного кода. Такие устройства отличаются от аналоговых более сложной схемотехникой. Их конструкция включает температурный сенсор (например, температурно-зависимый генератор), аналогово-цифровой преобразователь, оперативная память и др.

Преимуществом таких устройств является более высокая точность измерений (от 0,5 и даже до 0,0625 ºC), что очень важно, например для инкубаторов. Также они характеризуются достаточно широким температурным диапазоном (например, модель DS18B20 может измерять от -55 до +125 ºC). Широкий температурный диапазон очень кстати для работы с электрическими котлами.

Каждый терморегулятор terneo комплектуется тем видом датчика температуры , который самым лучшим образом отвечает конкретной сфере применения. Некоторые терморегуляторы могут работать только с NTC-терморезисторами R10 (например, terneo rtp), другие — только с цифровыми термодатчиками D18 (terneo BeeRT), а отдельные термостаты совместимы с обоими их видами (например, terneo pro).

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:

Многие системы Умный дом используют в своем составе различные датчики температуры. Применение данного оборудования необходимо во всех случаях, когда рабочие параметры системы тем или иным образом зависят от температурных факторов. Важно, чтобы тип и характеристики устройств соответствовали требованиям.

Основные виды

На сегодняшний день выпускаются следующие виды температурных датчиков:

• Термисторы . По сути, данный тип датчиков – это термометры сопротивления, изготовленные на основе смешанных оксидов переходных металлов. Термисторы делятся на два основных типа – PTC (с положительным коэффициентом) и NTC(с отрицательным коэффициентом температурного сопротивления). Наиболее распространены температурные датчики NTC. Термисторы РТС применяются исключительно в узких диапазонах температур (всего несколько градусов), поэтому, их использование чаще ограничивается системами контроля и сигнализации. В целом, термометры очень чувствительны к измеряемой температуре, но, к сожалению, этого нельзя сказать о линейности выходного сигнала.
• Термопары. Данное оборудование является идеальным решением для измерения температуры в максимально широком диапазоне (до +2300°С). Оно отличается высокой точностью и вопроизводимостью. Но, важно отметить: термопары нуждаются в установке схем усиления сигнала, что необходимо для его последующей обработки.
• Терморезистивные датчики . Принцип работы терморезистивных датчиков температуры (RTDs — Resistance Temperature Devices) основан на пропускании через них электрического тока.
• Полупроводниковые датчики . Современные полупроводниковые датчики выполняют свои функции в широком диапазоне температур. Они имеют высокую точность. Устройства оснащены встроенной схемой усиления сигнала, что позволяет настраивать оборудование на требуемую температурную зависимость.

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

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

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

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

Характеристики

Датчики температуры наружного воздуха, жидкости (воды), комнатные устройства и т.д. имеют единый перечень наиболее важных характеристик. Планируя купить датчик температуры, следует обратить внимание на следующие параметры:

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

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

Предприятия по производству пищевой продукции или работающие с химическими реагентами в силу с производственной необходимости, обязаны контролировать степень нагрева как самого вещества, так и окружающей среды. Аналогичная задача существует в металлургии, логистике, радиотехнике и стала неотъемлемой частью как автоматизации промышленности, так комфортной жизни человека. Одним из наиболее частых решений в этих вопросах стал датчик температуры с аналоговым выходом.

Универсальность использования таких датчиков обуславливается не только материалом, из которого изготовлен чувствительный элемент, но и самим принципом его работы. Обычно датчики температуры с аналоговым выходом разделяют на две группы по типу чувствительного элемента – термосопротивления и термопары.

Принцип действия датчиков температуры с аналоговым выходом

Рассмотрим работу термосопротивлений (терморезисторов). Принцип действия датчиков температуры этого типа основан на изменении сопротивления резистора при перемене степени его нагрева. Чувствительный к температурным сдвигам металл или полупроводник соединён с электрической схемой так, что при нагреве изменяется его сопротивление, и изменяется сила тока, которая может пройти через резистор.

При этом различают два типа термосопротивлений:

• с отрицательным температурным коэффициентом. У таких приборов при охлаждении до -273°С увеличивается показатель R (сопротивление, измеряемое в Омах);
• с положительным температурным коэффициентом. У них сопротивление увеличивается в процессе нагрева до 1300°С.

Главное преимущество использования этого вида датчиков температур с аналоговым выходом в их точности, которая может доходить до +0,013 градуса.

К недостаткам можно отнести малый диапазон измерения, что делает такие устройства узкоспециализированными.

Другой тип приборов для контроля нагрева носит название термопары. Принцип работы основан на измерении разности потенциалов на концах термопары (холодный спай), возникающей в результате изменения температуры в месте соединения проводников (горячего спая) термопары.

Приборы, контролирующие степень нагрева или охлаждения вещества, которые поставляет наша компания, уже содержат в себе необходимые схемы преобразования изменения температуры в аналоговый сигнал (0) 4…20 мА либо 0…10 В.

Применение датчиков температуры с аналоговым выходом

В ассортименте «РусАвтоматизации» представлен широкий модельный ряд датчиков температуры с аналоговым выходом. Конструктивные отличия обусловлены разными сферами применения.

Например, датчики TER8 – это терморезисторы с чувствительными элементами из платины Pt100 классов B, AA, 1/6 B, A, которые разработаны специально для измерения температурных показателей жидких продуктов питания. Следовательно, все смачиваемые детали изготовлены из сплавов и полимеров, пригодных для использования в пищевой промышленности и имеют соответствующие сертификаты. Датчики температуры с аналоговым выходом TER8 измеряют температуру в пределах от -40 до +150°С.

Или же датчики ТХА, ТЖК, ТХК, ТНН – это термопары с большими диапазонами измеряемых температур от -200 до 1700°С. Устойчивость таких датчиков температуры с аналоговым выходом к избыточному давлению до 25 Бар (до 50 Бар с защитным кожухом) открывает широкие возможности применения в различных сферах производства и промышленности, в том числе металлургии и в нефтепереработке.

Ещё вышеуказанные приборы используются для измерения температуры жидкой среды в технологическом процессе, либо устройствах, потребляющих масло, таких как системы охлаждения трансформаторов, станков и прочих механизмов, где масло потребляется в качестве смазывающе-охлаждающей жидкости. Здесь очень важно измерять температуру самого масла. Если оно перегреется, то параметры, такие как плотность, вязкость и диэлектрическая проницаемость масла изменятся, что может привести к поломке.

Датчики температуры с аналоговым выходом могут измерять температуру окружающей среды, температуру жидкой (сыпучей) среды в технологическом процессе, либо степень нагрева или охлаждения трубопровода в конкретных узлах.

Важно понимать, у какого из представленных датчиков температуры применение будет максимально эффективно в конкретных технологических процессах. Соответственно, при выборе нужно учитывать температурный диапазон и среду, в которых планируется проводить измерения, а также какой аналоговый сигнал на выходе вы хотите получать.

Если у Вас возникли вопросы по выбору датчика температуры с аналоговым выходом непосредственно под свой тех. процесс, то обращайтесь к специалистам компании «РусАвтоматизация». Они помогут правильно подобрать Вам нужный прибор под конкретную задачу.

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.

Для того, чтобы передать нам изображения, замеры деталей либо другую оперативно требующуюся информацию, используйте программы Whatsapp, Viber или Skype. Контактный телефон:
8-913-715-57-58, 8-913-7-4444-69
skype: stars_novosibirsk

• Главная
• Как сделать заказ
• О компании
• Статьи / Видео
• Условия возврата
• Контакты

Во избежание неправильного подбора или перевода по справочникам номеров оригинальных и дубликатных запчастей, обязательно консультируйтесь с продавцами на предмет правильности вашего выбора ПРЕЖДЕ чем оплачивать заказ!
Цены на сайте обновляются раз в день.
Тем не менее, может возникнуть ситуация, когда обновление актуальных цен товаров происходит быстрее синхронизации с сайтом, поэтому конечную стоимость автозапчастей уточняйте у продавцов!

© Copyright магазин Автозапчастей «Старс», 1997-2021

Датчик температуры – довольно маленький, но очень важный. В первую очередь на его показатели водители обращаются внимание зимой. Как работают датчики температуры двигателя, где они находятся и можно ли их чинить – это нужно знать каждому автовладельцу.

Как работает датчик температуры двигателя?

Как и во многих подобных устройствах, принцип работы основан на свойствах некоторых материалов менять свое сопротивление при нагревании. Поэтому датчики температуры охлаждающей жидкости представляют собой корпус из цветного металла, легко проводящего тепло, и термистора, который плотно прижат к внешней оболочке. Сигнал передается по проводам либо на термометр на передней панели, либо напрямую в блок управления.

Датчики температуры двигателя погружаются в антифриз. Когда охлаждающая жидкость нагревается, то нагревается и датчик. При этом повышается и сопротивление термистора. Блок управления посылает на термистор сигнал, измеряет напряжение вернувшегося сигнала. Результат измерения сравнивается с эталонной таблицей в памяти устройства, и на экран выводится температура двигателя.

Виды датчиков, контролирующих температуру охлаждающей жидкости

Встречаются датчики температуры двигателя в двух исполнениях:

1. Цифровом.
2. Механическом.

Цифровые – современные устройства, работающие в тандеме с электронным блоком управления. У них нет отдельного табло для вывода результатов – их регистрирует и обрабатывает сам блок. Поэтому такие датчики температуры представляют собой капсулу из металла и провода.

Механические используют в старых моделях авто. Показания у них выводятся на обычный термометр.

Расположение термодатчиков

Датчики температуры двигателя размещаются как можно ближе к цилиндрам. Чаще всего они либо входят в комплект автомобильного термостата, либо устанавливаются в выпускном коллекторе.

Диагностика датчиков температуры автомобиля

Любое устройство имеет свойство ломаться. Датчики температуры охлаждающей жидкости не исключение. Периодически их нужно проверять и менять.

Возможные неисправности

Чаще всего датчики температуры могут ломаться из-за:

• физических повреждений – сорвалась резьба, треснул корпус, сгорел термистор;
• проблем с электрической частью – короткое замыкание, обрыв проводов;
• нехватки антифриза.

Проблемы с датчиком можно определить по работе двигателя и неправильным показаниям. Если есть сомнения в работе – его нужно снять и протестировать. Для этого датчик погружают в антифриз, нагревают и в процессе замеряют сопротивление. Если результаты опыта отличаются от эталона – датчик неисправен.

Если датчик температуры охлаждающей жидкости неисправен. Последствия

Проблемы с устройством обязательно скажутся на двигателе. Если в старых моделях этим можно было пренебречь – ну не работает термометр, и ладно, то в новых так не получится. Блок управления, опираясь на неправильные данные датчика, будет плохо выполнять свою работу. В результате двигатель может сбоить, не запускаться, топливо будет сгорать не полностью. Итоги могут быть печальны – износ деталей, нагар в цилиндрах, ремонт.

Датчики температуры двигателя – маленькие детали одного большого устройства. Но без них пришлось бы тяжело. Недаром они используются уже очень давно. За исправностью работы этих устройств лучше следить внимательно, периодически их тестировать и вовремя менять.

Датчик температуры — это устройство, непосредственно принимающее, преобразующее измеряемую величину в сигнал для последующей передачи его на приборы или управляющее воздействие. Датчик предназначен для измерения температуры в системах автоматического контроля, регулирования и управления технологическими процессами в различных отраслях промышленности.

К датчикам температуры относят:

Термопара нашла свое широкое применение для измерения температуры различных объектов, а также в автоматизированных системах управления и контроля. Измерение температуры с помощью термопар получило широкое распространение из-за надежной конструкции, которое имеет датчик температуры этого вида, возможность работать в широком диапазоне и дешевизны. К числу достоинств относятся также малая инерционность, возможность измерения малых разностей температур. Термопары незаменимы при измерении высоких температур в агрессивных средах.

Термопары относятся к классу термоэлектрические преобразователи, принцип действия которых основан на явлении Зеебека: если спаи двух разнородных металлов, образующих замкнутую электрическую цепь, имеют неодинаковую температуру, то в цепи протекает электрический ток. Изменение знака у разности температур спаев сопровождается изменением направления тока. Под термоэлектрическим эффектом понимается генерирование термоэлектродвижущей силы (термо ЭДС), возникающей из-за разности температур между двумя соединениями различных металлов и сплавов.

Соединенные между собой концы термопары, погружаемые в среду, температура которой измеряется, называют рабочим концом термопары. Концы, которые находятся в окружающей среде, и которые обычно присоединяют проводами к измерительной схеме, называют свободными концами. Температуру этих концов необходимо поддерживать постоянной. При этом условии термо-ЭДС Е_т будет зависеть только от температуры T₁ рабочего конца.

U_вых = E_т = С(Т₁ – Т₀),

где С – коэффициент, зависящий от материала проводников термопары.

Создаваемая термопарами ЭДС сравнительно невелика: она не превышает 8 мВ на каждые 100 0 С и обычно не превышает по абсолютной величине 70 мВ. Термопары позволяют измерять температуру в диапазоне от –200 до 2200 0 С.

Наибольшее распространение для изготовления термоэлектрических преобразователей получили платина, платинородий, хромель, алюмель.

Термопары имеют следующие преимущества: простота изготовления и надёжность в эксплуатации, дешевизна, отсутствие источников питания и возможность измерений в большом диапазоне температур.

Наряду с этим термопарам свойственны и некоторые недостатки — меньшая, чем у терморезисторов, точность измерения, наличие значительной тепловой инерционности, необходимость введения поправки на температуру свободных концов и необхо­димость в применении специальных соединительных проводов.

Термопара типа ТХА, ТХК, ТПП и пр. состоит из двух спаянных на одном из концов проводников, изготовленных из металлов, обладающих разными термоэлектрическими свойствами. Спаянный конец, называемый «рабочим спаем», погружается в измеряемую среду, а свободные концы («холодный спай») подключаются ко входу измерителей, регуляторов. Если температуры «рабочего» и «холодного спаев» различны, то вырабатывается термоЭДС, которая и подается на прибор. Поскольку термоЭДС зависит от разности температуры двух спаев датчика, то для получения корректных показаний необходимо знать температуру «холодного спая», чтобы скомпенсировать эту разницу в дальнейших вычислениях.

В модификациях входов, предназначенных для работы с термопарами ТХА, ТХК (термопреобразователями сопротивления ДТС типа ТСП и ТСМ, термоэлектрическими преобразователями, датчиками температуры, термосопротивлениями) предусмотрена схема автоматической компенсации температуры свободных концов. Датчиком температуры «холодного спая» служит полупроводниковый диод, установленный рядом с присоединительным клеммником.

Подключение термопар ТХА, ТХК (термопреобразователей сопротивления ДТС типа ТСП и ТСМ, термоэлектрических преобразователей) к датчику температуры (термопреобразователю) должно производиться с помощью специальных компенсационных (термоэлектродных) проводов, изготовленных из тех же материалов. Допускается использовать провода из металлов с термоэлектрическими характеристиками, аналогичными характеристикам материалов электродов термопары в диапазоне температур 0..100 °С. При соединении компенсационных проводов с термопарами (термоэлектрическими преобразователями, термопреобразователями сопротивления) и прибором необходимо соблюдать полярность.

Во избежание влияния помех на измерительную часть прибора рекомендуется экранировать линию связи прибора с датчиком. При нарушении указанных условий могут иметь место значительные погрешности при измерении.