разновидности, принцип работы, устройство и распиновка разъема

Датчики измерения температуры используются для контроля веществ в твердом, жидком или газообразном состоянии. В зависимости от целей применения, схема строения прибора будет видоизменяться. Но чтобы выбрать подходящий инструмент необходимо обращать внимание на одни и те же нюансы.

Виды, конструкция и принципы действия

Термопара

Датчик включает в себя две проволоки из разных металлов, спаянных между собой. Для отношения концов друг с другом в зоне постоянной температуры, в конструкцию добавляют удлиняющие провода из двух металлов. Когда на концы проводов действуют разные температуры (например, при помещении датчика в горячую воду), то в цепи появляется электрический ток. Сила возникшего тока (от 40 до 60 мкВ) зависит от используемого материала термопары, который влияет на термоэлектрическую силу прибора.

В практике можно встретить железоникелевые, хромоалюминиевые, медно-константановые и так далее. В дешевых моделях используются неблагородные металлы (аналогичных термоэлектродам) для удлиняющих проводов, а в дорогих – благородные металлы, которые способы развивать аналогичную термо-ЭДС, что и электроды (необходимо для уменьшения стоимости высококлассным приборов).

Термопара относится к датчикам с высокой точностью. Проблемой устройства является сложность получения замеренного значения. Термопара действует по принципу относительности отличия температур между разъемами. Горячий спай помещается в замеряемое вещество, а холодный остается находиться в окружающей среде.

При необходимости использования термопары работа проводится следующим образом. Температуру холодного спая необходимо компенсировать, для чего вторую термопару помещают в среду с известным показателем.

Если используется программный способ компенсации, второй датчик помещается в изометрическую камеру, где находятся холодные спаи, что позволяет контролировать температуру с высокой точностью. Самое сложное в работе с одноконтактной термопарой – снять показатели.

В ГОСТе прописаны коэффициенты, необходимые для перевода ЭДС в показатель температуры и наоборот. Подсчет также может вестись при помощи контроллера.

Но получаемый от термопары показатель ЭДС измеряется в единицах и сотнях микровольт. Поэтому использование аналоговых преобразователей не будет успешным. Для сборки специальной конструкции, цель которой – получение точных результатов, потребуются малошумящие аналоговые преобразователи.

На практике для устранения имеющихся погрешностей используют автоматическое введение поправки на температуру свободных концов. Под этим подразумевают введение моста с плечами в виде медного и манганинового терморезисторов.

Терморезисторы

Терморезисторы делятся по типу зависимости сопротивления от температуры. Они могут быть отрицательными (NTC) или положительными (PTC).

Измерения легче проводить при помощи терморезисторов. Принцип работы построен на сопротивлении материалов внешней температуре. Высокая точность присуща для приборов, изготовленных из платины. На работу терморезисторов влияют две характеристики.

Первая – базовое сопротивление, второе – температура, при которой оно определяется. ГОСТ устанавливает, что определение должно проходить при 0 градусов по Цельсию. В нормативном документе указывается, что рекомендуется использовать несколько номиналов сопротивлений, определяемых в Омах, а также температуры, что позволит сопоставить результаты при 0°С и другом показателе. Для этого используется следующая формула:

Т_кс = (R_e – R0_c) / (T_e – T0_c) *1/R_0c

Температурный коэффициент будет изменяться в зависимости от используемого материала для термометров, что отражено в ГОСТе. В нормативном документе также указываются коэффициенты полинома, необходимые для расчета в зависимости от текущего сопротивления.

Термометры сопротивления обладают одним минусом – низкий температурный коэффициент сопротивления. Несмотря на этот нюанс, использование терморезисторов проще по сравнению с принципом работы термопары.

Способы измерения будут зависеть от комплектации модели. Базовые терморезисторы необходимо включать в цепь с источником тока и контролируемого дифференциального напряжения. Чтобы корректно определить доли единицы процента получаемых от температурного коэффициента проводников, лучше использовать аналого-цифровые преобразователи.

Если в датчик уже встроен аналоговый выход, соответствующий питаемому напряжению, то для оцифровывания можно напрямую подключать терморезистор к преобразователю

Комбинированные

Комбинированные датчики включают в себя несколько полупроводников, объединенных в единое устройство. Датчики могут иметь встроенный цифровой интерфейс, а не только интегральные схемы с выходом. Часто используется комбинированный датчик благодаря возможности подключения параллельных устройств. Погрешность при расчете температуры равна 2 °С, а при определении влажности – 5%. Проблема в таком датчике одна – оптимизация интерфейса.

Цифровые

В цифровых датчиках устанавливается трехвыводная микросхема. Показатели считываются с нескольких параллельно работающих датчиков, что позволяет получить показания с точностью 0,5 °С. Работа электронного термометра возможна от -55 до +125 °С. Единственным минусом устройства является скорость получения результатов – 750 секунд для получения максимально точного показателя. Определение точности прибора осуществляется при помощи соответствующих регулировок, которые необходимы для уменьшения количества затрачиваемого времени на получение результата. Опрос датчика не имеет смысла, так как корпус является инерционным.

Бесконтактные

Работа датчика основана на нагревании тонкой пленки, что осуществляется благодаря воздействию инфракрасных лучей. Встретить подобную технологию можно в пирометрических устройствах. В отличии от контактного, получить данные можно на расстоянии.

Кварцевые преобразователи температуры

Если диапазон изменяемых температур превышает стандартные значения и достигает отметки от -80 до +250°С, то используются кварцевые преобразователи. Такие устройства работают на принципе взаимодействия кварца и температуры, отражаемого частотной зависимостью. Преобразователь имеет несколько функций, которые меняются в зависимости от расположения среза по осям кристалла.

Кварцевые датчики отличаются высокой точностью, стабильностью и разрешением. Являются более перспективными способами измерения температуры. Часто можно встретить в цифровых термометрах.

Шумовые

Шумовой датчик служит для получения показателей по принципу разности потенциалов на резисторе, которые меняются в зависимости от температуры. На практике подобный способ измерения имеет условие – одна из температур должна быть известна, а вторая — измеряемая. Два полученных шума от различных температур сравнивают и находят искомое значение.

Работа датчика возможна от -270 до +1100 °С. Из преимуществ отмечается возможность измерения температур в термодинамике. Но минусом является сложность реализации такого способа измерения напряжения шумом из-за наличия различий с шумом усилителя.

Ядерного квадрупольного резонанса

Принцип работы биметаллического термометра основывается на действии градиента поля тока решетки кристалла и момента ядра, вызванного отклонением заряда от симметрии сферы. При помощи такого процесса создается процессия ядер. Частота напрямую зависит от градиента поля решетки. В зависимости от вещества, величина показателя может подниматься до нескольких тысяч МГц. Чем выше температура, тем меньше частота ЯКР.

ЯКР образует ампулу с веществом, которая помещается в обмотку индуктивности для дальнейшего соединения с контуром генератора. Если частота генератора и частота ЯКР совпадают, то исходящая от генератора энергия поглощается. При измерении вещества с температурой -263°С погрешность составляет 0,02 градуса, а при температуре 27°С, погрешность равна 0,002 градуса. Из преимуществ датчика выделяют неизменную стабильность. Минусом является значительная нелинейность преобразующей функции.

Объемные преобразователи

Принцип работы иного рода биметаллического термометра построен на свойстве веществ расширяться и сжиматься в зависимости от действующей температуры. Диапазон действия преобразователя определяется в зависимости от стабильности материала. Датчик может использоваться при температурах от -60 до +400°С. Погрешность составит от 1 до 5%.

При определении температуры датчиками на жидкости погрешность падает до 1-3% в зависимости от температурной среды. Температура закипания и замерзания жидкости также будет влиять на интервал работы датчика.

Если датчик измеряет преобразователи на газе, то граница измерения зависит от точки перехода газа в жидкое состояние и стойкостью баллона в воздействующей температуре.

Канальный

Все цифровые термометры относятся к канальным, так как для передачи сигналов они используют каналы. В зависимости от количества таких “магистралей” определяется канальность устройства. Так термометр Testo 925 относится к 1-канальным, в основе работы лежит термопара, как и у термометра Testo 735-2 – 3-канального. А Testo 810 – 2-канальный прибор с инфракрасным термометром.

Параметры выбора

Чтобы осуществить корректный выбор подходящего термометра, необходимо определить несколько условий, которые должны соответствовать для комфортной работы прибором.

Диапазон рабочей температуры

Необходимо знать, в каких температурах будет задействован термометр. Также нужно определить, какая погрешность будет приемлемой при получении результатов. Если диапазон температур небольшой, то подойдут термисторы. В самых суровых условиях работоспособны преимущественно шумовые приборы.

Условия проведения замеров

Возможно ли поместить термометр в среду или материал, который нужно заменить. Если нет, то получить данные можно при помощи радиационных термометров, которые замеряют температуру сквозь препятствия.

Время работы до калибровки или замены

Установить условия работы датчика. Окружающая обстановка может быть стандартной, с высокой влажность, окислительной, пожароопасной и так далее.

Величина сигнала выхода

Сигнал выхода должен соответствовать возможностям электроизмерительных приборов для дальнейшей обработки получаемых данных. Зависит это от полученных показателей температуры, преобразуемых в энергию.

Другие технические данные

Также при определении подходящего типа датчика температуры необходимо обращать внимание на второстепенные факторы. Эти нюансы позволяют выбрать самый подходящий аппарат для получения необходимых данных.

Погрешность

Для получения самых точных результатов потребуется большое количество времени. Лучший показатель выдает биметаллический термометр, построенный по принципу ЯКР и цифровые. Первые – быстрее, а вторые – точнее.

Разрешение

Этот показатель позволяет получить от датчика более точные приращениям дискретности измерения температуры. Ярким представителем является DS18B20, который может работать в разрешении 9,10,11 и 12 бит. Самый малый режим даст 0.5°C, а максимальный — 0.0625°C.

Напряжение

На величину выходного напряжения будет влиять сопротивление резистора. В зависимости от этого напряжение может быть линейным (изменяться в зависимости от температуры) и нелинейным. Для каждого датчика существуют свои эталонные величины на выводах термометра, который зависит от температуры измеряемого объекта.

Время сработки

Показатель отвечает за скорость получения результатов замера. Как правило, быстрые замеры можно получить, имея крупную погрешность. Для устранения этого недостатка потребуется пренебречь временем сработки и увеличить его до необходимого показателя точности.

Промышленные термодатчики и сенсоры

Кроме стандартных бытовых термодатчиков бывают промышленные, которые используются исключительно на специальных объектах. Их распространение направлено на определенную группу лиц из-за избыточных возможностей, которые требуются только на производстве. Некоторые из них способны работать в различных нетрадиционных средах и суровых условиях. Выбор подходящих типов осуществляется тем же образом, что и для подбора бытовых датчиков.

Применение

Стоит понимать, что каждый из типов датчиков создан для использования в специальных условиях. Практически во всех сферах производства и жизни требуется знать температуру. Так применять термисторы необходимо для получения абсолютных показателей, для сбора показателей в помещениях – шумовые, для получения максимально точных данных – цифровые и так далее.

Мир датчиков температур охватывает все сферы жизни, где требуется измерение показателей. Это может быть помещение, жидкость или предмет с совершенно различными нюансами. В одних помещениях высокая влажность, в другие нельзя попадать. Аналогичные параллели можно проводить с жидкостями и объектами. При выборе подходящего термометра необходимо обращать внимание на нюансы условий измерения.

Датчики температуры. Виды и работа. Как выбрать и применение

Датчики температуры нужны для того, чтобы проконтролировать температуру в помещении, жидкости, твердого объекта или расплавленного металла.

Основой действия температурных датчиков в автоматизированном управлении является изменение температуры в электрический сигнал. Это обуславливает преимущества электрических измерений: результаты легко передавать по сети, скорость передачи может быть достаточно высокой. Величины могут преобразовываться друг в друга и обратно. Цифровой код создает повышенную точность замера, скорость и чувствительность.

Виды и принцип действия

Термопары

Термопара представляет собой две проволоки из разных металлов, спаянных между собой. При разности температур между горячим и холодным концом в цепи возникает электрический ток. Величина этого электрического тока зависит от термоэлектрической силы термопары, составляет от 40 до 60 мкВ, в зависимости от материала термопары. Материал термопары может быть разным. Это могут быть никель-хромовые, хромо-алюминиевые, железо-никелевые, железо-константановые и т.д.

Термопара является высокоточным датчиком температуры, однако эту точность достаточно проблематично снять. Термопара является относительным датчиком температуры, уровень ее напряжения имеет зависимость от температурной разности между спаями. При этом холодный спай находится при комнатной температуре или при какой-либо другой.

Рассмотрим работу термопары ближе. Есть две термопары и две температуры горячего и холодного конца. Соответственно ЭДС зависит от разности температур. Температуру холодного спая необходимо компенсировать. Аппаратным способом компенсации является использование второй термопары, которая помещена в заранее известную температуру.

Программным способом компенсации является использование другого датчика температуры, на этот раз абсолютного, который помещается в изотермическую камеру вместе с холодными спаями и контролирует их температуру с заданной точностью. Имеются трудности снятия данных с термопары.

Во-первых, она нелинейная. В ГОСТе заботливо введены коэффициенты полинома для перевода ЭДС в температуру и обратно. Эти полиномы большого порядка, но ничто не запрещает спокойно их посчитать силами контроллера.

Во-вторых, другая проблема заключается в том, что термо-ЭДС термопары измеряется в единицах и сотнях микровольт. Соответственно, использование широко доступных аналогоцифровых преобразователей приведет к полному провалу. Нужны прецизионные многоразрядные малошумящие аналогоцифровые преобразователи для того, чтобы использовать термопару в своих конструкциях.

Терморезисторы

Гораздо более простым способом измерения стало применение терморезисторов. Они работают на зависимости сопротивления материалов от внешней температуры. Металлические термометры сопротивления, в частности платиновые обладают очень высокой точностью и линейностью. Термометры сопротивления определяются двумя основными характеристиками.

Это базовое сопротивление термометра при определенной температуре. В ГОСТе базовым сопротивлением считается сопротивление при 0 градусах по Цельсию. ГОСТ рекомендует использование нескольких номиналов сопротивлений в Омах и температурный коэффициент, который определяется как разность сопротивлений нашей температуры и при 0 градусов, деленной на нашу температуру и t нуля градусов, умноженную на единицу, деленную на базовое сопротивление.

Т_кс = (R_e – R_0c) / (T_e – T_0c) *1/R_0c

В ГОСТе на терморезисторы вы найдете температурный коэффициент для различных термометров из платины, меди и никеля. Кроме того, там присутствуют коэффициенты полинома для расчета температуры из текущего сопротивления резистора. Одной из проблем термометров сопротивления является очень низкий температурный коэффициент сопротивления. Однако, измерять сопротивление с высокой точностью гораздо проще, чем очень малые значения напряжения в отличие от термопар.

Одним из способов измерения сопротивления является включение нашего термосопротивления в цепь источника тока и измерение дифференциального напряжения. Использование полупроводников даст нам температурный коэффициент доли единицы процента, их гораздо проще измерять с помощью аналогоцифровых преобразователей. Есть интегральные микросхемы датчиков температуры, аналоговый выход которых уже соответствует питаемому напряжению. Такие датчики температуры можно напрямую подключать к аналогоцифровому преобразователю и спокойно оцифровывать его с помощью восьми- или десятибитного АЦП.

Комбинированный датчик

Помимо интегральных схем с выходом, существуют датчики с цифровым интерфейсом. Одним из популярных датчиков является комбинированный датчик температуры и влажности серии SHT1. Этот датчик позволяет измерять температуру с точностью + 2 градуса и влажность с точностью + 5 градусов. Главной проблемой данного датчика температуры является то, что там решили оптимизировать интерфейс. Он позволяет подключать параллельные устройства.

Цифровой датчик

Цифровой датчик температуры DS18B20, который представляет собой трехвыводную микросхему, позволяет с высокой точностью до 0,5 градуса получать температуру с множеством параллельно работающих датчиков. В этом датчике широкий интервал температур от -55 до +125 градусов. Основной его недостаток – медлительность. Вычисления с максимальной точностью он делает за 750 мс. Ввиду инерционности корпуса датчика температуры опрашивать его нет никакого смысла.

Бесконтактные датчики (пирометры)

В этом датчике имеется специальная тонкая пленка, поглощающая инфракрасные излучения, тем самым нагревающаяся. Такие бесконтактные термосенсоры используются в тепловизорах. Там имеется не один тепловой датчик, а матрица. Они позволяют на расстоянии до 3 метров детектировать тепловой объект.

Кварцевые преобразователи температуры

Для того, чтобы измерить температуру в интервале -80 +250 градусов применяют кварцевые преобразователи. Они работают на частотной зависимости кварца от температуры. Действие датчиков происходит на частотной зависимости. Функция преобразователя меняется от расположения среза по осям кристалла.

Кварцевые датчики работают с высокой чувствительностью, разрешением, стабильностью. Эти свойства делают их перспективными в использовании. Они получили большое распространение в цифровых термометрах.

Шумовые датчики температуры

Работа шумовых датчиков заключается на зависимости шумовой разности потенциалов на резисторе от температуры. Практически реализовать способ измерения температуры шумовыми датчиками можно, сделав сравнение шумов 2-х одинаковых резисторов, один находится при определенной температуре, 2-й при измеряемой температуре. Шумовые датчики температуры применяются для температурного интервала -270 -1100 градусов.

Преимуществом шумовых датчиков стала возможность измерения температуры в термодинамике на вышеописанной закономерности. Но это осложнено трудным измерением напряжения шума, так как оно мало и сравнимо с шумом усилителя.

Датчики температуры ЯКР (ядерного квадрупольного резонанса)

Термометры ЯКР работают за счет действия градиента поля тока решетки кристалла и момента ядра, которое вызвано отклонением заряда от симметрии сферы. Это создает процессию ядер. Частота имеет зависимость от градиента поля решетки. Для разных веществ имеет величину до тысяч МГц. Градиент зависит от температуры, с ее возрастанием частота ЯКР уменьшается.

Датчики температуры ЯКР образуют ампулу с веществом, помещенную в обмотку индуктивности, которая соединена с контуром генератора. Когда частота генератора совпадает с частотой ЯКР, то энергия генератора поглощается. Допуск замера температуры -263 градуса равен + 0,02 градуса, а температуры 27 градусов +0,002 градуса. Преимуществом термометров ЯКР становится стабильность, неограниченная по времени, недостатком является значительная нелинейность преобразующей функции.

Объемные преобразователи

Объемные датчики действуют на расширении и сжатии веществ при изменении температуры. Диапазон действия преобразователей определяется, насколько стабильны свойства материалов. Датчиками делают измерения температуры в интервале -60 -400 градусов. Допуск измерения составляет от 1 до 5%. Интервал работы датчика с жидкостью может зависеть от температуры закипания и замерзания. Погрешности измерения датчиков на жидкости от 1 до 3%, определяются температурой среды.

Нижняя граница измерения преобразователей на газе определяется температурой перехода газа в жидкое состояние, верхняя граница – стойкостью баллона к воздействию температуры.

Параметры выбора датчика температуры

• Диапазон рабочей температуры.
• Возможность погружения датчика в объект измерения или среду. Если это невозможно, то лучше выбрать пирометр или термометр.
• Условия проведения замеров. Если нужно измерять в агрессивной среде, то надо выбирать датчик в коррозионностойком корпусе, или бесконтактного типа. Также следует определить наличие давления, влажности и т.д.
• Время работы датчика до калибровки или замены. Многие датчики не могут долго и стабильно работать (термисторы).
• Величина сигнала выхода. Существуют датчики температуры, выдающие сигнал по току, или в градусах.
• Технические данные: погрешность, разрешение, напряжение, время сработки. Для полупроводников важен тип корпуса.

Похожие темы:

Поиск контрольно-измерительных приборов и КИПиА оборудования — DeviceSearch.ru.com

Укажите тип прибора который вы ищите. Если есть необходимость заполните дополнительные поля. DeviceSearch.ru.com — инструмент поиска контрольно измерительных приборов и датчиков. У нас в каталоге вы найдете множество приборов КИПиА, для каждого из которых даны контакты продавцов, у которых эти приборы можно купить. Рабочий диапазон частот, Диапазон измеряемого виброускорения, Максимальная поперечная чувствительность, Рабочая температура, Нелинейность амплитудной характеристики, Неравномерность частотной характеристики, Потребляемый ток, Напряжение питания, Диапазон измерения RH, Время отклика, Нелинейность, Рабочая температура, Погрешность измерения RH, Напряжение питания, Напряжение выходного сигнала, Чтобы выбрать несколько значений — удерживайте Ctrl Интерфейс RS232 токовая петля Степень защиты IP 65 Диапазон измеряемого давления, Напряжение выходного сигнала, Напряжение питания, Температура окружающей среды, Температура измеряемой среды, Чтобы выбрать несколько значений — удерживайте Ctrl Тип измеряемого давления Абсолютное Вакуум Дифференциальное Избыточное Относительное Измеряемая среда Агрессивная жидкость Агрессивный газ Газ Жидкость Твердое тело Интерфейс Ethernet HART I2C Profibus RS-485 RS232 SPI USB Аналоговый Степень защиты IP 40 IP 65 IP 66 IP 67 IP 68 Взрывозащищенность Есть Нет Искрозащищенность Есть Нет Длина датчика, Диапазон измерения, Скорость сканирования, Напряжение выходного сигнала, Напряжение питания, Рабочая температура, Чтобы выбрать несколько значений — удерживайте Ctrl Степень защиты IP 67 IP65 IP66 Диапазон рабочих частот, Чувствительность, Отношение сигнал/шум, Напряжение питания, Рабочая температура, Измерительный диапозон, Погрешность измерения, Время отклика, Макс. температура газа, Относительное рабочее давление, Окружающая температура, Напряжение питания, Чтобы выбрать несколько значений — удерживайте Ctrl Интерфейс CAN CAN-bus Ethernet Ethernet (опция) PROFIBUS RS 232 RS 422 RS 485 RS 485 (опция) RS232 RS422 RS485/422 (Modbus RTU) USB Степень защиты IP 54 IP 65 IP 66 Номинальный диапазон, Номинальный выходной сигнал (н.с.), Нелинейность, Напряжение питания, Рабочий диапазон температуры, Безопасная перегрузка (от н.д.), Измеряемый магнитный поток, Левая граница срабатывания, Правая граница срабатывания, Время намагничивания, Время размагничивания, Левая граница выключения, Правая граница выключения, Рабочая температура, Нелинейность, Линейная скорость, Входное напряжение, Выходное напряжение, Входная сила тока, Выходная сила тока, Время отклика, Рабочая частота, Наружный диаметр, Чтобы выбрать несколько значений — удерживайте Ctrl Тип датчика Аналоговый магниторезистивный датчик положения на интегральной схеме (IC) Биполярный датчик Холла на интегральной схеме (IC) Биполярный датчик Холла на интегральной схеме (IC) со сниженной ценой Датчик Холла с дублированными/дополнительными выводами на интегральной схеме (IC) Датчик Холла угла поворота Датчик линейных перемещений Холла Датчик линейных перемещений Холла на интегральной схеме (IC) Детектор вращения Холла на интегральной схеме (IC) Линейный датчик Холла на интегральной схеме (IC) Магнит Миниатюрный датчик линейных перемещений Холла на интегральной схеме (IC) Цифровой высокочувствительный биполярный датчик положения Холла на интегральной схеме (IC) Цифровой датчик Холла на интегральной схеме (IC) с компенсацией температурного влияния Цифровой датчик Холла угла поворота и скорости вращения на интегральной схеме (IC) Цифровой датчик Холла угла поворота и скорости вращения с конкурентноспособной ценой Цифровой датчик перемещения Холла Цифровой датчик перемещения Холла на интегральной схеме (IC) Цифровой магниторезистивный датчик положения Цифровой магниторезистивный датчик положения на интегральной схеме (IC) Диапазон измерения, Рабочий диапазон температур, Напряжение питания, Диапазон измерения, Рабочая дистанция, Напряжение питания, Ток потребления, Рабочая температура, Магнитная индукция, Количество светодиодов, Чтобы выбрать несколько значений — удерживайте Ctrl Измерения по осям XY XZ Z ZXY Тип работы Отражающий Прерывающий барьерный диффузный поляризационный рефлекторный Спектр излучения вид видимый ик Регулировка есть нет Индикатор есть нет Интерфейс Линейный Логический Диапазон измерения, Частота срабатывания, Напряжение питания, Чтобы выбрать несколько значений — удерживайте Ctrl Интерфейс 4-провода DC Степень защиты IP 67 IP 68 Диапазон скорости расхода, Внутренний диаметр трубопровода, Диапазон расхода, Рабочее давление, Рабочая температура, Погрешность измерения, Напряжение питания, Чтобы выбрать несколько значений — удерживайте Ctrl Измеряемая среда газ жидкость пар сжиженный газ Выходные сигналы — 1 аналоговый выход 0/4 — 20 мА — 5 статусных реле (с «сухим» контактом) Foundation fieldbus HART ModBus RTU RS232С WirelessHART активный/пассивный аналоговый выход 4 — 20 мА импульсный индикатор цифровой стандартаRS-485 частотный от 0 до 10кГц Степень защиты IP 65 IP40 IP50 IP54 IP57 IP66 IP68 Номинальный диапазон, Номинальный выходной сигнал, Нелинейность, Напряжение питания, Рабочий диапазон температур, Безопасная перегрузка (от н.д.), Диапазон измеряемой температуры, Постоянная рассеяния, Постоянная рассеяния в воздухе , Температурный коэффициент, Начальное сопротивление, Время преобразования, Входная сила тока, Постоянная времени в воздухе, Постоянная времени на поверхности металла, Постоянная рассеяния на поверхности металла, Постоянная времени в воде, Постоянная рассеяния в воде, Напряжение питания, Саморазогрев, Чтобы выбрать несколько значений — удерживайте Ctrl Тип датчика Воздух/газ Воздух/поверхность Поверхность Погружение Погружение и уровень жидкости Тип корпуса 700 Series 701 Series CQFP-2 DIP8-300 DO-34 DSBGA FP-2 HEL-705 HEL-707 HEL-711 HEL-712 HEL-716 HEL-717 HEL-775-A HEL-775-B HEL-776 HEL-777 HRTS-5760 HRTS_61_24 HRTS_61_72 IP54/65 LFCSP-8 LLP-6 LLP-8 MICRO SMD MSOP-8 MSOP8 Micro8 QSOP-16 QSOP16 SC-70 SC-70-5 SC-74A SC-88A SMD 0805 SMD 1206 SO8 SO8-150-1.27 SO8-208-1.27 SOD70 SOIC-16 SOIC-8 SOP8 SOT- SOT-23-5 SOT-23-6 SOT-25 SOT-323-5 SOT23 SOT23-5 SOT23-6 SOT323-5 (SC70-5 Stainless Steel Probe TO-18 TO-220AB TO-226 TO-46 TO-52 TO-52-3 TO-92 TO-92-3 TO-92-3pins TO-92-3pins-FL TSSOP-16 TSSOP-8 UDFN uMAX-8 uMAX10 uMAX8 uSOP-8 uSOP8 кабель с изоляцией из стекловолокна (45.7см) Способ подключения 0.1875 in) 0.25 in) 35 мм (1/4″) TRS Lead wires/AMP 104257-1 Lead wires/AMP 172157-1 Lead wires/AMP 172338-1 Lead wires/Molex 50-57-9402 Lead wires/Molex 70107-0002 Lead wires/Packard 15300027 Overmolded connector/Delphi 90° METRI-PACK 150 Series Quick connect terminal (0° Quick connect terminal (45° Quick connect terminal (90° Кабеля с клеммами Кабеля/гнездо с клеммами для быстрого соединения встроенные клеммы/петли гибкие кабеля (два) гибкие кабеля (два)/Molex кабель (пигтейл) многокомпонентный Разъем/2-пиновый MINI TIMER многокомпонентный Разъем/AMP JPT/Bosch Jetronics многокомпонентный Разъем/стандартный Разъем 6 Выходные сигналы -11.7 mV/Deg C -5.5 or -8.2 mV/degC -5.5 to -13.6 mV/degC 1-Wire 1-Wire Non-Network 10 mV/Deg C 10 mV/Deg F 10 mV/Deg K 10.7 mV/Deg C 10.82 mV/Deg C 11.77 mV/Deg C 15.6 mV/Deg C 2-Wire 2-Wire Serial 3-Wire 6.2 mV/Deg C 6.25 mV/Deg C Analog CMOS/TTL Freq. µ Temp. HART I2C I2C/SMBus I2C/SPI ISM Logic MICROWIRE Open Collector Open Drain PWM Period µ Temp. Pulse Delay QSPI RS485 SM Bus SMBus SPI SPI/Microwire Sensor Path Serial Two-Wire WirelessHART Диапазон измерения, Диапазон давления, Температура измеряемой среды, Напряжение выходного сигнала, Диаметр корпуса, Температура окружающей среды, Чтобы выбрать несколько значений — удерживайте Ctrl Измеряемая среда Агрессивная жидкость Вязкая жидкость Жидкость Сыпучая среда Степень защиты IP65 IP66 IP67 IP68 Интерфейс Ethernet Foundation Fieldbus HART I2C Modbus PNP RS-485 RS485 SPI USB Аналоговый Беспроводной Взрывозащищенность Есть Нет Диапазон измерения, Скорость сканирования, Рабочая температура, Погрешность измерения, Время автономной работы, Чтобы выбрать несколько значений — удерживайте Ctrl Интерфейс USB Степень защиты IP65

Принцип работы датчиков температуры

Опубликовано 22.05.2016

Принцип работы

Термометры сопротивления (терморезисторы, термосопротивления)

Термометр сопротивления (Resistance Thermometer) — датчик для измерения температуры, принцип действия которого основан на зависимости электрического сопротивления от температуры.

Термосопротивления могут быть металлические (платина, никель, медь) или полупроводниковые.

Для большинства металлов температурный коэффициент сопротивления положителен — их сопротивление растёт с ростом температуры. Для полупроводников без примесей он отрицателен — их сопротивление с ростом температуры падает.

Термисторы

Термисторы – это полупроводниковые термосопротивления с большим температурным коэффициентом.

• PTC-термисторы (Positive Temperature Coefficient), обладают свойством резко увеличивать свое сопротивление, когда достигнута заданная температура – широко используются для защиты двигателей
• NTC-термисторы (Negative Temperature Coefficient), обладают свойством резко уменьшать свое сопротивление при достижении заданной температуры

PT100, PT1000

Платиновые термометры сопротивления (Platinum Resistance Thermometers) обладают высокой стойкостью к окислению и большой точностью измерения.

KTY

Кремниевые терморезисторы с положительным коэффициентом сопротивления, отличаются высокой линейностью характеристики, высоким быстродействием, надёжной твёрдотельной конструкцией и небольшой стоимостью.

Схемы включения термосопротивления в измерительную цепь

• 2-х проводная схема используется там, где не требуется высокой точности, так как сопротивление присоединительных проводов суммируется с измеренным сопротивлением, что приводит к появлению дополнительной погрешности
• 3-х проводная схема обеспечивает значительно более точные измерения, т.к. появляется возможность измерить сопротивление подводящих проводов и вычесть его из суммарного измеренного сопротивления
• 4-х проводная схема — наиболее точная схема, обеспечивает полное исключение влияния подводящих проводов

Сравнение термометров сопротивления с термопарами

Преимущества:

• выше точность и стабильность
• можно исключить влияние сопротивления присоединительных проводов на результат измерения при использовании 3-х или 4-х проводной схемы измерений
• практически линейная характеристика
• не требуется компенсация холодного спая

Недостатки:

• малый диапазон измерений
• не могут измерять высокую температуру.

Термопары

Термопара (Thermocouple) — это два проводника из разных металлов, спаянные в одной точке. Эта точка измерения температуры называется — рабочий спай. Свободные концы называются холодным спаем. Если рабочий спай нагреть относительно холодного спая, то между свободными концами возникает напряжение (термо-ЭДС), пропорциональное разности температур.

Так как с помощью термопары всегда измеряется разность температур, то, чтобы определить температуру точки измерения, свободные концы у холодного спая должны содержаться при известной неизменной температуре.

Подключение к ПЛК

Холодные концы подключаются (непосредственно или с помощью компенсационных проводов, которые должны быть выполнены из тех же металлов, что и термопара) к клеммам соответствующего аналогового входа (с соблюдением полярности!) промышленного контроллера, который программно выполняет компенсацию температуры холодного спая и рассчитывает температуру в точке измерения.

При внутренней компенсации контроллер использует температуру модуля, к которому подключена термопара. При более точной внешней компенсации эталонная температура холодного спая измеряется с помощью дополнительного термометра сопротивления, который подключается к специальному входу контроллера.

Типы термопар

• K: хромель-алюмель
• J: железо-константан
• S, R: платина-платина/родий и др.

Термопары отличаются диапазоном измеряемых температур и погрешностью измерений.

Преимущества термопар

• Большой температурный диапазон измерения
• Измерение высоких температур.

Недостатки

• Невысокая точность
• Необходимость вносить поправку на температуру холодного конца.

Термостаты

Термостат (Thermostat) – это регулятор, который поддерживает постоянную температуру воздуха или жидкости в системах отопления, кондиционирования и охлаждения.

Датчики температуры. Общий обзор.

Датчики температуры. Общий обзор.

Для измерения температуры различных физических объектов человечество придумало огромное количество типов устройств и еще больше вариантов их реализации. Несмотря на это, выбрать нужный тип датчика для микроконтроллерного проекта не так сложно, достаточно знать особенности нескольких основных принципов измерения. Ниже будут кратко рассмотрены основные типы температурных датчиков, имеющие практическую ценность для автоматических систем измерения.

Термометры сопротивления.

Наиболее простым и распространенным типом датчика температуры является термометр сопротивления. Принцип его действия основан на зависимости удельного сопротивления металлов от температуры. Это значит, что с ростом температуры сопротивление металлического провода будет расти. Коэффициент, описывающий подобную зависимость, называется температурным коэффициентом сопротивления (ТКС). Для металлов эта величина положительна.

Конструктивно, термометр сопротивления представляет собой миниатюрную катушку из медного или платинового провода, упакованную в защитный кожух. Для получения оптимальных характеристик измерения, провод стараются взять как можно большей длины. Для удобства применения все термометры стандартизуют по так называемому нулевому сопротивлению, т.е. сопротивлению при температуре 0 град.Цельсия. Промышленность выпускает термометры с нулевым сопротивлением 50,100,500,1000 Ом. Маркируются термометры по типу металла, используемому для измерения и нулевой температуре. Например, большое распространение имеют медные датчики ТСМ100 и платиновые ТСП100 и Pt100. Характеристики двух последних несколько отличаются, что необходимо учитывать. 

Промышленный термометр

Термометры сопротивления находят применение для измерения температур от -50 до 200 град.Цельсия. К их достоинствам следует отнести высокую точность измерений при невысокой стоимости. Для изделий промышленного применения величина погрешности находится в районе 0.1 градуса. Использование термометров сопротивления подразумевает создание специальных схем, позволяющих определить сопротивление датчика с высокой точностью.

Терморезисторы

Принцип действия терморезисторов аналогичен термометрам сопротивления. Отличаются они в первую очередь технологией производства и конструктивными особенностями. По внешнему виду часто напоминают обычные резисторы. Терморезисторы существуют с положительным ТКС -позисторы, и отрицательным ТКС -термисторы.

Нулевое сопротивление терморезисторов может достигать десятков килоом. Использование их аналогично термометрам сопротивления. К недостаткам можно отнести значительную нелинейность характеристики этих элементов.

Термопары.

Принцип действия термопары основан на возникновении термоЭДС (эффекте Зеебека) в месте спая двух разнородных металлов. Величина ЭДС пропорциональна разности температур между «горячим» концом или спаем и «холодным» концом, представляющим собой точку подключения проводников к измерительному устройству. В нашей стране наибольшее распространение получили пары металлов хромель-алюмель ( международное обозначение — K, отечественное — ХА), хромель-копель (тип L или ТХК), платинородий-платина (тип S или ТПП). Также существуют и некоторые другие типы термопр.

Выходным сигналом термопары является напряжение, величина которого измеряется в мВ. Это означает, что для полноценных измерений необходимо использовать усилитель. Второй особенностью использования термопар становится необходимость компенсации температуры холодного спая. В общем случае термопара представляет собой спай двух разнородных проводников. Точки подключения данных проводников к измерительному устройству в свою очередь образуют аналог спая, вносящего погрешность в измерения. Для ее учета в месте, максимально приближенном к точке контакта устанавливают дополнительный датчик температуры, показания которого вычитают из показаний основного. Третья особенность заключается в необходимости использования соединительных кабелей специального типа, как правило выполняемых из того же материала, что и термопара. Пренебрежение данным требованием приводит к увеличению погрешности измерений, за счет появления дополнительных спаев.

Главным достоинством термопар является возможность измерения высоких температур. Так для типа ХА диапазон измерений составляет от -180 до 1300 градусов. Для некоторых специальных моделей, верхнее значение может достигать 1800 градусов. Наряду с широким диапазоном, термопары характеризуются сравнительно высокой погрешностью измерения, примерно равной 1 градусу. Также, особенно при большом диапазоне измеряемых температур, требуется учитывать нелинейность термопар.

Полупроводниковые датчики температуры

Температурной зависимостью обладают не только металлы, но и p-n переход. Падение напряжения на нем при протекании тока в прямом направлении будет меняться примерно на 2мВ с изменением температуры на 1 градус. Используя данную зависимость можно организовать измерение температуры в диапазоне примерно от -55 до 150 градусов. В качестве датчиков могут использоваться обычные диоды или один из p-n переходов транзистора. Схемотехника измерительных схем с использованием подобных устройств повторяет варианты с терморезисторами. Существуют и специализированные изделия, представляющие собой законченные измерительные устройства с аналоговым выходным сигналом, пропорциональным температуре. Такие устройства очень удобно применять совместно с АЦП микроконтроллера. Наряду с аналоговыми датчиками, можно найти полупроводниковые микросхемы, содержащие встроенный АЦП и цифровой интерфейс связи (SPI, I2C, 1-Wire). Такие датчики позволяют создавать наиболее простые схемы, но при этом отличаются относительно низкой точностью. Более подробно с данными приборами можно ознакомиться на странице  Полупроводниковые датчики температуры.

Другие датчики температуры.

Кроме вышеназванных можно отметить и некоторые другие принципы построения температурных датчиков. В системах автоматики могут встречаться контактные датчики-сигнализаторы. Принцип их действия может быть различен. Выходной сигнал реализован с помощью механического контакта, срабатывание которого происходит при заданной температуре. Наиболее интересным датчиком может стать датчик излучения или пирометр. Его принцип действия основан на измерении энергии, излучаемой каким-либо телом в окружающую среду. Такой принцип не требует непосредственного контакта с объектом, но отличается достаточно низкой точностью. Большинство пирометров представляет собой сложные приборы с высокой стоимостью, хотя в последнее время появились и миниатюрные датчики с различным типом выходов.

Выбор датчиков температуры

Первым параметром, определяющим выбор датчика температуры, считается диапазон измерения. Если подходит несколько вариантов, то можно пользоваться таким правилом: номинальное измеряемое значение должно лежать в диапазоне от половины до двух третей шкалы. Так, например, не желательно использовать термопару для измерения комнатной температуры, и наоборот для температур выше 200 градусов термопара будет хорошим выбором.

Диапазон измерения датчиков температуры

Следующей величиной, заслуживающей пристального внимания, будет точность измерений. Если по условиям проекта требуется точность менее одного градуса, то практически однозначным выбором станет термометр сопротивления. К счастью такие требования встречаются достаточно редко, и в большинстве бытовых применений вполне подойдет полупроводниковый датчик с точностью в 1 градус.

Конструктивные особенности датчика также определяют его область применения. Сегодня можно найти множество вариантов, как исполнения измерительной части, так и по способу присоединения к процессу. Также при выборе следует учитывать и такой параметр как инерционность. Инерционность измеряется в секундах и показывает, насколько быстро изменение температуры окружающей среды отразится на выходном сигнале датчика. Пренебрежение данным параметром часто может привести к неточности работы схемы и другим малоприятным последствиям, особенно если показания термодатчика используются для целей управления оборудованием.

Еще по теме:

Термометр на микроконтроллере PIC12F629

You have no rights to post comments

Как и зачем измерять температуру: датчики температуры

НОВИНКА!

Главная » 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.

Датчики температуры охлаждающей жидкости, наружного воздуха, влажности

Для контроля климата в жилом помещении и температуры во время производственных процессов используются специальные устройства. Предлагаем рассмотреть, как работают датчики температуры, всасываемого воздуха на впуске, воды, газов, топлива и влажности, их принцип работы и виды.

Общие сведения про датчики

Датчики температуры представляют собой устройства, используемые для измерения температуры среды. Типы температурных датчиков:

1. накладные контактные датчики. Фото — Накладные контактные датчики
2. бесконтактные датчики. Фото — Бесконтактные датчики температуры

Тем не менее, известны еще 3 дополнительных типа информаторов: термометры, резистивные датчики температуры и термопара (терморегулятор). Все эти контроллеры работают при помощи измерения физических свойств (т.е. объема жидкости, текущей через провод), который изменяется в зависимости от температуры.

Видео: обзор датчиков температуры

Контактные датчики

Датчики контакта температуры могут измерять температуру объекта, в контакте с которым находится датчик, но если предположить, что датчик и объект находятся в тепловом равновесии, то между ними нет теплового потока.

Данный подвид информаторов представлен следующими устройствами:

• Термопары
• Датчики сопротивления температуры (работают при помощи указателя, у них наиболее оптимальное соотношение цена/качество)
• Заполненные термометры
• Полупроводниковые биметаллические термометры
• Промышленные бесконтактные и беспроводные датчики температуры.

Фото — Датчики сопротивления температуры

Большинство коммерческих и научных бесконтактных датчиков температуры и измерения внешней тепловой мощностью излучения инфракрасного или оптического излучения, работают от известной или расчетной области на поверхности или объеме измеряемой жидкости.

Примером бесконтактного датчика температуры является пирометр.

Термометры являются наиболее распространенными датчиками температуры, эксплуатируемые в простых, повседневных измерениях температуры, их используются для котлов, в сигнализациях. Самые популярные биметаллические термометры.

Комнатный термометр с жидкостью

До сих пор одними из самых доступных датчиков измерения температуры считаются заполненные термометры. В тубу добавляется жидкость, которая чувствительна к изменению температуры, чаще всего это окрашенный спирт или ртуть. Под изменением температурного уровня снаружи тубы, жидкость расширяется и поднимается, по таблице-циферблату можно определить, какой уровень температуры сейчас в помещении. Этот способ хорош, если не требуется высокая точность, ведь при использовании такого измерителя возможна погрешность почти в градус, к тому же, спиртовые модели очень быстро теряют показатели при резком изменении температур, их сложно зафиксировать.

Фото — Комнатный термометр с жидкостью

Жидкость должна иметь относительно большой коэффициент теплового расширения, так что небольшие изменения в температуре приведет к обнаруживаемым изменениям в объеме. Материал трубки – стекло, иногда закаленное, но обязательно прозрачное, чтобы можно было видеть маркированную таблицу. Раньше ртуть была более распространена, но её уровень токсичности слишком высок, что может привести к непоправимому ущербу при бытовом использовании.

Хотя заполненные регуляторы являются самыми простыми и дешевыми вариантами для измерения температуры, они также отличаются недолговечностью в виду своей хрупкости. Также их редко применяют при осуществлении даже небольших производственных процессов, т.к. нет возможности регулировать их работу в автоматическом режиме.

Контактный биметаллический термометр

В биметаллическом термометре используется два металла (обычно сталь и медь) с различными коэффициентами теплового расширения, они крепятся друг к другу с помощью заклепок или сварки. По мере повышения температуры, увеличивается расстояние между полосами, металл с высшим коэффициентом теплового расширения расширяется в большей степени, в результате чего появляется напряжение в материалах и отклонение в полосе. Величина этого отклонения является разницей температуры.

Фото — Биметаллический термометр

Температурные разности, для которых эти термометры могут быть использованы, ограничивается диапазоном, в котором металлы имеют существенно различные коэффициенты теплового расширения. Биметаллические полосы часто свернутые в трубах и помещены в термостаты. Перемещаемый конец полосы представляет собой электрический контакт, который передает температуру термостата. Поэтому они могут контролироваться специальными автоматическими устройствами.

Датчики сопротивления температуры

На производственных работах обычно используется механический или электронный погружной резистивный датчик температуры наружного воздуха (также известный как термометр сопротивления). В отличие от заполненных термометров, индикатор сопротивления выдает электрический сигнал измерения температуры, тем самым делая его более удобным для использования с компьютеризированной системой.

Фото — Датчики сопротивления температуры

Устройство сопротивления использует зависимость между электрическим сопротивлением и температурой, которая может быть линейной или нелинейной. Главным отличием этих приборов является их высокая точность, у них допустимая погрешность около 0,01 градуса по Цельсию. Однако при высоких температурах (выше 700 градусов С), они становятся очень неточными из-за деградации наружной оболочки, которая содержит термометр. Таким образом, использование датчиков сопротивления является предпочтительным при более низких температурных диапазонах, где они могут быть наиболее точными, к тому же их проверка осуществляется гораздо проще, чем у биметаллических.

Бывает несколько видов датчиков: с терморезистором и традиционные. Традиционные термометры сопротивления использую чувствительные металлические элементы, которые приводят к линейной зависимости между температурой и сопротивлением. Так как температура металла увеличивается, увеличение случайного молекулярного движения препятствует потоку электронов. Повышенное сопротивление давления измеряется через металл как снижение тока, образуется фиксированное напряжение. Выносной электронный термистор использует полупроводниковый датчик, что дает функцию зависимости мощности между температурой окружающей среды, отопления и сопротивлением.

Термопара

Другой цифровой датчик температуры двигателя и выхлопных газов, который часто используются в промышленности – это термопара. Среди различных датчиков температуры, доступных, термопара широко используется датчик температуры масла и впускного воздуха. Как и аналоговые устройства сопротивления, данные приборы работают при помощи электронной схемы.

Фото — Термопара

Конструкция термопары

Термопара представляет собой тубу, продолговатой, стержнеобразной формы, что позволяет размещать устройство в труднодоступных местах. К примеру, в котлах, двигателях, узких вентиляционных проходов.

Любой (уличный и бытовой) датчик температуры воздуха содержит внешнюю оболочку или гильзу. Гильза защищает содержимое термопары от механического и химического повреждения.

В гильзе находится металлическая проволока, иногда две, каждая состоит из различных металлов. Возможны различные комбинации материалов для этих металлических проволок. Монтаж осуществляется при помощи специальных креплений и планок для жесткой фиксации термометрических систем.

Все счетчики имеют индивидуальные технические характеристики. Рассмотрим, какие показатели имеет электронный канальный датчик температуры охлаждающей жидкости и контроля окружающей среды:

• Размер: три провода в TO-92 корпусе (0,2″х 0,2″х 0,2″)
• Температурный диапазон: начальный в -40 градусов Цельсия и составляет до 150 градусов (в зависимости от типа температура может быть более высокой). Если превысить эти показатели, то возникнет неисправность.
• Диапазон температур перед выходом: после 125 градусов С, точность падает. 2,0 В при 150 градусов С и 0,1 В при температуре -40 градусов С.
• Требуемая мощность: максимум 5,5 В питания, 0.05 А тока.

Подключение всех аналоговых приборов не имеет никаких сложностей. В большинстве случаев достаточно просто включить устройство в сеть питания, проверить разъем и напряжение. Единственное замечание – это продумать его расположение, чтобы датчик максимально точно определил колебания температуры.

Как подобрать датчик температуры

Датчики температуры на снегоход, в шинах для автомобиля или прочих движущихся устройств выбираются сугубо индивидуально (в большинстве случаев можно воспользоваться продукцией фирмы-изготовителя техники, это PT100, Гольф 2, ВАЗ 2110, PT1000, Калина, NTC, Приора).

Фото — Датчик для компьютера

Для компьютера информаторы подбираются строго исходя от параметров оргтехники, в этом случае температурные датчики (реле) служат для предотвращения перегревания процессора, и представлены марками DS18B20, G62, GSM. Таким же образом выбираются устройства для измерения выделяемого теплого воздуха для холодильников, их изготавливает компания Siemens, ТСМ и УМЗ. Иногда для более точного контроля температуры необходимы инфракрасные контроллеры (на химических, биологических и сталелитейных заводах).

Фото — Датчик воздуха в салоне

Для измерения температуры на борту и за бортом автомобиля, снегоходов и т.д. Вам также понадобится купить специальные датчики, они представлены марками Лада, Ланос, Дэу Нексия, Метран, Рено Логан, Шевроле, Ауди, Фокус Форд, Грант, Фольсваген Пассат, ВАЗ Нива, Мерседес, Хонда, Газель. При выборе модели для салона учитывайте, чтобы она была размещена как можно дальше от печи, и на 20 см выше пола. При необходимости замена прибора легко осуществляется своими руками, схема к каждому датчику идет вместе с инструкцией.

Датчик температуры

: различные типы с примерами

Типы датчиков температуры

Наиболее часто измеряемым физическим параметром является температура, будь то в производственных процессах или в лабораторных условиях. Точные измерения — важнейшая составляющая успеха. Точные измерения необходимы для многих приложений, таких как медицинские приложения, исследования материалов в лабораториях, исследования электронных или электрических компонентов, биологические исследования и геологические исследования.Чаще всего датчики температуры используются для измерения температуры в цепях, контролирующих различное оборудование.

Сегодня на рынке используются различные типы датчиков температуры, включая резистивные датчики температуры (RTD), термопары, термисторы, инфракрасный датчик и полупроводниковые датчики. Каждый из них имеет определенные рабочие параметры. Эти датчики бывают разных видов, но у них есть одна общая черта: все они измеряют температуру, определяя изменение физических характеристик.

Что такое датчик температуры?

Датчик температуры

Датчик температуры — это устройство, обычно RTD (резистивный датчик температуры) или термопара, которое собирает данные о температуре из определенного источника и преобразует данные в понятную форму для устройства или наблюдателя. , Датчики температуры используются во многих приложениях, таких как системы контроля окружающей среды высокого напряжения и переменного тока, пищевая промышленность, медицинские устройства, химическая обработка, автомобильные системы мониторинга и контроля и т. Д.

Наиболее распространенный тип датчика температуры — термометр, который используется для измерения температуры твердых тел, жидкостей и газов. Это также распространенный тип датчика температуры, который в основном используется в ненаучных целях, потому что он не очень точен.

Типы датчиков температуры

Существуют различные типы датчиков температуры, которые обладают чувствительной способностью в зависимости от области их применения. Различные типы датчиков температуры:

• Термопары
• Резисторные датчики температуры
• Термисторы
• Инфракрасные датчики
• Полупроводники
• Термометры

Термопары

Термопары

Наиболее часто используемый датчик температуры датчик и сокращенно TC.Этот датчик чрезвычайно прочный, недорогой, с автономным питанием и может использоваться на больших расстояниях. Существует множество типов датчиков температуры, которые имеют широкий спектр применения.

Термопара — это устройство измерения напряжения, которое показывает температуру путем измерения изменения напряжения. Он состоит из двух разных металлов: открытого и закрытого. Эти металлы работают по принципу термоэлектрического эффекта. Когда два разнородных металла производят напряжение, между ними существует тепловая разница.Когда температура повышается, выходное напряжение термопары также увеличивается.

Этот датчик термопары обычно герметизирован внутри керамического экрана или металла, который защищает его от различных сред. Некоторые распространенные типы термопар включают K, J, T, R, E, S, N и B. Наиболее распространенный тип термопар — это термопары типа J, T и K, которые доступны в предварительно изготовленных формах.

Самым важным свойством термопары является нелинейность — выходное напряжение термопары нелинейно по температуре.Таким образом, для преобразования выходного напряжения в температуру требуется математическая линеаризация.

Резисторный датчик температуры (RTD)

Резисторный датчик температуры (RTD)

Датчик RTD — один из самых точных датчиков. В резистивном датчике температуры сопротивление пропорционально температуре. Этот датчик изготовлен из металлов платины, никеля и меди. Он имеет широкий диапазон возможностей измерения температуры, так как его можно использовать для измерения температуры в диапазоне от -270oC до + 850oC.Для правильной работы RTD требуется внешний источник тока. Однако ток выделяет тепло в резистивном элементе, вызывая ошибку в измерениях температуры. Ошибка рассчитывается по следующей формуле:

Дельта T = P * S

Где «T» — температура, «P» — произведенная мощность в квадрате I, а «S» — градус Цельсия / милливатт

Там представляют собой различные типы методов измерения температуры с помощью этого RTD. Они бывают двухпроводным, трехпроводным и четырехпроводным.В двухпроводном методе ток пропускается через RTD для измерения результирующего напряжения. Этот метод очень просто подключить и реализовать; и главный недостаток — сопротивление проводов — это часть измерения, которая приводит к ошибочным измерениям.

Трехпроводный метод аналогичен двухпроводному, но третий провод компенсирует сопротивление выводов. При четырехпроводном методе ток подается на один набор проводов, а напряжение измеряется на другом наборе проводов.Этот четырехпроводной метод полностью компенсирует сопротивление проводов.

Термисторы

Термисторы

Другой тип датчика — это терморезисторный датчик температуры, который является относительно недорогим, адаптируемым и простым в использовании. Он меняет свое сопротивление при изменении температуры, как датчик RTD. Термисторы изготовлены из марганца и оксидов никеля, что делает их уязвимыми для повреждений. Итак, эти материалы называются керамическими материалами. Этот термистор имеет более высокую чувствительность, чем резистивные датчики температуры.Большинство термисторов имеют отрицательный температурный коэффициент. Это означает, что при повышении температуры сопротивление уменьшается.

Термометры

Термометры

Термометр — это устройство, используемое для измерения температуры твердых тел, жидкостей или газов. Название термометр — это сочетание двух слов: термо — означает тепло, а измеритель — измерять. В стеклянной трубке термометра находится жидкость, представляющая собой ртуть или спирт. Объем термометра прямо пропорционален температуре — при повышении температуры увеличивается и объем термометра.

При нагревании жидкость расширяется внутри узкой трубки термометра. Этот термометр имеет откалиброванную шкалу для индикации температуры. Рядом со стеклянной трубкой термометра нанесены цифры, указывающие температуру, когда линия ртути находится в этой точке. Температура может быть записана в следующих шкалах: Фаренгейта, Кельвина или Цельсия. Поэтому всегда желательно отметить, по какой шкале калибруется термометр.

Полупроводниковые датчики

Полупроводниковые датчики

Полупроводниковые датчики — это устройства, которые имеют форму ИС.Обычно эти датчики известны как датчик температуры IC. Они подразделяются на различные типы: датчик температуры на выходе по току, датчик температуры на выходе по напряжению, кремниевый датчик температуры на выходе сопротивления, датчики температуры на диоде и датчик температуры на цифровом выходе. Современные полупроводниковые датчики температуры обеспечивают высокую линейность и высокую точность в рабочем диапазоне от 55 ° C до + 150 ° C. Однако датчики температуры AD590 и LM35 являются наиболее популярными датчиками температуры.

ИК-датчик

ИК-датчик

ИК-датчик — это электронный прибор, который используется для определения определенных характеристик окружающей среды путем испускания или обнаружения ИК-излучения. Эти датчики являются бесконтактными датчиками. Например, если вы держите ИК-датчик перед столом, не устанавливая никакого контакта, датчик определяет температуру стола на основе качества его излучения. Эти датчики подразделяются на два типа, такие как тепловые инфракрасные датчики и квантовые инфракрасные датчики.

Итак, речь идет о различных типах датчиков температуры. Стоимость датчика температуры зависит от того, для какой работы он предназначен. Однако точность датчика будет определять цену. Итак, стоимость зависит от точности датчика температуры. Настоящие датчики температуры предназначены для снижения стоимости, а также эффективности.

Фото:

.

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 дистанционно, 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 спаем и холодным спаем, 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, но могут иметь разные 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 значительно 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 регистрами ввода / вывода и 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) на выходной контакт, 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 регистрируется 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, могут напрямую и надежно связываться с микропроцессорами. Сенсорный блок может эффективно взаимодействовать с недорогими процессорами без необходимости в аналого-цифровых преобразователях.

Примером датчика температуры является LM35 . Серия LM35 — это прецизионные датчики температуры на интегральных схемах, 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)
• Номинальная мощность для полного диапазона л от −55˚ до + 150˚C
• Подходит для удаленных приложений
• Низкая стоимость благодаря обрезка на уровне пластины
• Работает от 4 до 30 В
• Низкий самонагрев,
• ± 1 / 4˚C типичной нелинейности

Работа LM35:

• LM35 может быть легко подключен таким же образом как и другие датчики температуры на интегральной схеме.Его можно приклеить или закрепить на поверхности, 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 это позволяет достичь 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, внутри приложения, 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.

Основные преимущества цифрового датчика температуры заключаются в его точности вывода в градусах Цельсия. Выходной сигнал датчика представляет собой сбалансированное цифровое показание. Для этого не нужны другие компоненты, такие 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. Термостатические настройки 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 становится активным. 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 подачи команды READ TEMPERATURE при программировании.
• 2-проводной последовательный интерфейс используется для ввода в DS16121 для настроек температуры и вывода показаний температуры с DS1621

Фото:

.

4 наиболее распространенных типа датчиков температуры

Датчик температуры играет важную роль во многих приложениях. Например, поддержание определенной температуры необходимо для оборудования, используемого для производства медицинских препаратов, нагрева жидкостей или очистки другого оборудования. Для таких приложений скорость отклика и точность схемы обнаружения могут иметь решающее значение для контроля качества.

Однако чаще обнаружение температуры является частью превентивной надежности .Например, хотя прибор может фактически не выполнять никаких высокотемпературных операций, сама система может подвергаться риску перегрева. Этот риск возникает из-за конкретных внешних факторов, таких как суровые условия эксплуатации или внутренних факторов, таких как самонагрев электроники. Обнаруживая перегрев, система может принять профилактические меры. В этих случаях схема определения температуры должна быть надежной в ожидаемом диапазоне рабочих температур для данного приложения.

Согласно датчикам Mag.com

Измерение температуры — одно из наиболее чувствительных свойств или параметров в таких отраслях, как нефтехимическая, автомобильная, аэрокосмическая и оборонная промышленность, бытовая электроника и т. д. Эти датчики устанавливаются в устройства с целью точного и эффективного измерения температуры среды при заданном наборе требований.

Проектирование надежной схемы определения температуры не должно быть дорогостоящим. Также недорогая схема обнаружения не должна идти на компромисс в отношении скорости отклика и точности.В этой статье рассматриваются различные типы доступных технологий определения температуры и возможности каждой из них. Он также исследует требования различных приложений и то, как инженеры могут спроектировать схему определения температуры, оптимизированную для их конкретных потребностей.

Датчик температуры-Термисторный зонд

Типы датчиков температуры

Определение температуры является основой для всех передовых форм контроля и компенсации температуры.Сама схема определения температуры контролирует температуру окружающей среды. Затем он может уведомить систему либо о фактической температуре, либо, если схема обнаружения более интеллектуальная, о возникновении события контроля температуры. При превышении определенного порога высокой температуры система может предпринять предупредительные меры по снижению температуры. Примером этого является включение вентилятора.

Точно так же схема определения температуры может служить ядром функции температурной компенсации.Рассмотрим такую ​​систему, как оборудование для измерения жидкости. Температура в этом случае напрямую влияет на измеряемый объем. Принимая во внимание температуру, система может компенсировать изменение факторов окружающей среды, обеспечивая ее надежную и стабильную работу. Обычно используются четыре типа датчиков температуры:

1. Термистор с отрицательным температурным коэффициентом (NTC)

Термистор — это термочувствительный резистор , который демонстрирует большое, предсказуемое и точное изменение сопротивления, связанное с изменениями по температуре. Термистор NTC обеспечивает очень высокое сопротивление при низких температурах. При повышении температуры сопротивление быстро падает. Поскольку термистор NTC испытывает такое большое изменение сопротивления на ° C, небольшие изменения температуры отражаются очень быстро и с высокой точностью (от 0,05 до 1,5 ° C). Из-за своей экспоненциальной природы выходной сигнал термистора NTC требует линеаризации. Эффективный рабочий диапазон составляет от -50 до 250 ° C для термисторов в стеклянной капсуле или 150 ° C для стандартных.

2. Датчик температуры сопротивления (RTD)

RTD, также известный как термометр сопротивления, измеряет температуру путем соотнесения сопротивления элемента RTD с температурой . RTD состоит из пленки или, для большей точности, провода, намотанного на керамический или стеклянный сердечник. Наиболее точные RTD изготавливаются из платины, но более дешевые RTD могут быть изготовлены из никеля или меди. Однако никель и медь не так стабильны или воспроизводимы. Платиновые RTD предлагают довольно линейный выходной сигнал с высокой точностью (0.От 1 до 1 ° C) в диапазоне от -200 до 600 ° C. Обеспечивая высочайшую точность, RTD также, как правило, являются самыми дорогими из датчиков температуры.

3. Термопара

Этот тип датчика температуры состоит из двух проводов из разных металлов, соединенных в двух точках. Различное напряжение между этими двумя точками отражает пропорциональные изменения температуры. Термопары являются нелинейными, требующими преобразования при использовании для контроля температуры и компенсации, обычно выполняемой с использованием справочной таблицы. Низкая точность , от 0,5 ° C до 5 ° C. Однако они работают в широком диапазоне температур , от -200 ° C до 1750 ° C.

4. Датчики на основе полупроводников

Датчик температуры на основе полупроводника размещен на интегральных схемах (ИС). Эти датчики фактически представляют собой два идентичных диода с температурно-чувствительными характеристиками напряжения в зависимости от тока, которые можно использовать для отслеживания изменений температуры.Они предлагают линейный отклик, но имеют самую низкую точность по сравнению с датчиками базовых типов при температурах от 1 ° C до 5 ° C. Они также имеют самую медленную реакцию (от 5 до 60 с) в самом узком диапазоне температур (-70 ). От ° C до 150 ° C).

.Датчики температуры

| Технология Microchip

Опции одноканального датчика температуры

Одноканальные цифровые датчики температуры

Также известные как цифровые датчики температуры с локальным каналом, одноканальные цифровые датчики температуры могут использоваться в различных приложениях, где требуется измерение местных температур как неотъемлемая часть функции системы и / или надежность. Доступный в версиях связи I ² C и SPI наши цифровые датчики температуры с локальным каналом оснащены гибкими, программируемыми пользователем внутренними регистрами для настройки характеристик датчика температуры и реакции на высокие и низкие температуры.Oни также включает специальный выход сигнализации, который активируется, если измерение температуры превышает заданные пользователем пределы температуры и количества отказов.

Ключевые преимущества

• Гибкость и простота интеграции практически в любую систему
• Максимальная точность измерения температуры до ± 0,5 ° C
• Рабочее напряжение до 1,7 В
• Низкое энергопотребление для оптимизации энергосбережения
• Доступны в сверхмалых размерах пакеты для приложений с ограниченным пространством

Целевые приложения

• Связь
• Персональные компьютеры и серверы
• Потребительский
• Экологический
• Промышленный
• Контрольно-измерительные приборы
• Медицинское оборудование

Датчики температуры с аналоговым выходом

Датчики температуры с аналоговым выходом, также известные как датчики температуры на выходе по напряжению, отличаются низким энергопотреблением, хорошей линейностью и точностью измерения температуры до ± 0.5 ° C во всем рабочем диапазоне температур от –40 до + 125 ° C. Эти устройства выводят напряжения, которые хорошо взаимодействуют с доступным автономным АЦП или каналом АЦП в MCU. Они хорошо подходят для множества применений, включая автомобильную, бытовую технику, регуляторы мощности, переносное оборудование и аккумуляторные блоки.

• Низкий рабочий ток: обычно 6 мкА
• Расширенный температурный диапазон: от −40 − C до + 125 − C
• Доступен с линейным наклоном температуры 10 мВ / −C и 19,5 мВ / ° C
• Небольшая упаковка, в том числе 3- штифт СОТ-23

Температурные реле

Температурные реле, также известные как датчики температуры с логическим выходом, упрощают конструкции, требующие обнаружения превышения или понижения температуры, благодаря гибким заводским настройкам точек срабатывания и гистерезису с возможностью выбора контактов.Дополнительные функции включают логическое управление вкл / выкл, низкое энергопотребление, небольшие размеры корпуса и типичную точность пороговой температуры ± 0,5 ° C. Они являются отличными вариантами для ряда приложений, включая приводы двигателей, усилители ВЧ мощности, системы управления вентиляторами и источники питания.

• ± 0,5 ° C типичная погрешность порога
• Рабочее напряжение питания от 2,7 В до 18 В
• Двойные точки срабатывания доступны на некоторых устройствах
• Доступны небольшие варианты упаковки, включая SOT-23

,

No related posts.