חיישני טמפרטורה לחימום: מטרה, סוגים, הוראות התקנה

בעת הפעלת התקני חימום, יש צורך לשלוט במידת החימום של נוזל הקירור, כמו גם את האוויר בחדר.חיישני טמפרטורה לחימום מסייעים בלכידת והעברת מידע, שממנו ניתן לקרוא מידע באופן ויזואלי או לשלוח מיד לבקר.

אנו מציעים לך להבין כיצד חיישני טמפרטורה פועלים, אילו סוגי מכשירי ניטור קיימים ואילו פרמטרים יש לקחת בחשבון בעת ​​בחירת מכשיר. בנוסף, הכנו הוראות שלב אחר שלב שיעזרו לכם להתקין חיישן טמפרטורה על רדיאטור חימום בעצמכם.

עקרון הפעולה של חיישן תרמי

ניתן לשלוט במערכת החימום במגוון שיטות, כולל:

• מכשירים אוטומטיים לאספקת אנרגיה בזמן;
• בלוקים לניטור אבטחה;
• יחידות ערבוב.

להפעלה נכונה של כל הקבוצות הללו, נדרשים חיישני טמפרטורה לספק אותות על פעולת המכשירים. התבוננות בקריאות של מכשירים אלו מאפשרת לנו לזהות בזמן תקלות במערכת ולנקוט באמצעי תיקון.

ישנם סוגים רבים של מכשירים המשמשים לטיפול בחום. ניתן לטבול אותם בנוזלי קירור, להשתמש בהם בתוך הבית או ממוקם בחוץ

חיישן טמפרטורה יכול לשמש כמכשיר נפרד, למשל, לניטור הטמפרטורה של החדר, או להיות חלק בלתי נפרד ממכשיר מורכב, למשל, דוד חימום.

הבסיס של מכשירים כאלה המשמשים בקרה אוטומטית הוא העיקרון של המרת מחווני טמפרטורה לאות חשמלי. הודות לכך ניתן להעביר במהירות את תוצאות המדידה ברשת בצורה של קוד דיגיטלי המבטיח מהירות גבוהה, רגישות ודיוק מדידה.

יחד עם זאת, למכשירים שונים למדידת שלב החימום עשויים להיות מאפיינים עיצוביים המשפיעים על מספר פרמטרים: פעולה בסביבה מסוימת, שיטת שידור, שיטת הדמיה ועוד.

סוגי מכשירים לקליטת טמפרטורה

ניתן לסווג מכשירים תרמיים לפי מספר קריטריונים חשובים, לרבות שיטת העברת המידע, מיקום ותנאי ההתקנה וכן האלגוריתם לביצוע קריאות.

לפי שיטת העברת מידע

על פי שיטת העברת המידע המשמשת, חיישנים מחולקים לשתי קטגוריות גדולות:

• מכשירים קוויים;
• חיישנים אלחוטיים.

בתחילה, כל המכשירים הללו היו מצוידים בחוטים שדרכם חיישנים תרמיים תקשרו עם יחידת הבקרה והעבירו אליה מידע. למרות שמכשירים כאלה החליפו כעת את מקביליהם האלחוטיים, הם עדיין משמשים לעתים קרובות במעגלים פשוטים.

בנוסף, חיישנים קוויים מדויקים ואמינים יותר בפעולה.

כדי להבטיח פעולה עקבית של חיישן קווי המשמש במכשיר מורכב, רצוי לשלב אותו עם ציוד שמיוצר על ידי אותו יצרן

נכון לעכשיו, מכשירים אלחוטיים הפכו נפוצים, אשר לרוב משדרים מידע באמצעות משדר ומקלט גלי רדיו. ניתן להתקין מכשירים כאלה כמעט בכל מקום, כולל חדר נפרד או באוויר הפתוח.

מאפיינים חשובים של חיישני טמפרטורה כאלה הם:

• נוכחות של סוללה;
• שגיאת מדידות;
• טווח העברת אותות.

מכשירים אלחוטיים/חוטיים יכולים להחליף זה את זה לחלוטין, אבל יש כמה מוזרויות בתפקודם.

לפי מיקום ושיטת השמה

בהתבסס על מיקום ההרכבה, מכשירים כאלה מחולקים לסוגים הבאים:

• תקורה מחוברת למעגל החימום;
• צולל, במגע עם נוזל הקירור;
• מקורה, ממוקם בתוך חלל מגורים או משרדים;
• חיצוני, שנמצאים בחוץ.

יחידות מסוימות עשויות להשתמש במספר סוגים של חיישנים בו זמנית כדי לשלוט בטמפרטורה.

לפי מנגנון לקיחת קריאות

על פי שיטת הצגת המידע, התקנים יכולים להיות:

• דו מתכתי;
• כּוֹהֶל.

האפשרות הראשונה כוללת שימוש בשתי לוחות העשויות ממתכות שונות, כמו גם מחוון חוגה. ככל שהטמפרטורה עולה, אחד האלמנטים מעוות, ויוצר לחץ על החץ. הקריאות של מכשירים כאלה מאופיינות בדיוק טוב, אבל החיסרון הגדול שלהם הוא האינרציה שלהם.

תרמוסטטים דו מתכתיים ואלכוהול מותקנים לעתים קרובות על ציוד חימום, כגון דוודים. הם מאפשרים לך לפקח על חום, מעבר אשר יכול להוביל לתוצאות קטלניות.

חיישנים שהפעלתם מבוססת על שימוש באלכוהול, חופשיים כמעט לחלוטין מהחיסרון הזה. במקרה זה, תמיסה המכילה אלכוהול מוזגת לתוך בקבוק אטום הרמטית, המתרחבת בעת חימום. העיצוב די אלמנטרי, אמין, אבל לא מאוד נוח לתצפיות.

סוגים שונים של חיישני טמפרטורה

כדי לבצע קריאות טמפרטורה, משתמשים במכשירים בעלי עקרונות הפעלה שונים. המכשירים הפופולריים ביותר כוללים את המכשירים המפורטים להלן.

צמדים תרמיים: קריאה מדויקת - קשה לפירוש

מכשיר כזה מורכב משני חוטים המולחמים זה לזה, עשויים ממתכות שונות. הפרש הטמפרטורה המתרחש בין הקצוות החמים והקרים משמש כמקור לזרם חשמלי של 40-60 μV (המחוון תלוי בחומר הצמד התרמי).

השילובים הבאים של מתכות וסגסוגות משמשים לרוב לייצור צמדים תרמיים: כרום-אלומיניום, ברזל-קוסטנטן, ברזל-ניקל, ניקל-כרום ואחרים

הצמד התרמי נחשב לחיישן טמפרטורה מדויק ביותר, אך די קשה לקחת ממנו קריאות מדויקות. כדי לעשות זאת, אתה צריך לגלות את הכוח האלקטרו-מוטורי (EMF) באמצעות הפרש הטמפרטורה של המכשיר.

כדי שהתוצאה תהיה נכונה, חשוב לפצות על טמפרטורת הצומת הקרה, באמצעות, למשל, שיטת חומרה שבה מונח צמד תרמי שני בסביבה של טמפרטורה ידועה בעבר.

שיטת פיצוי התוכנה כוללת הצבת חיישן טמפרטורה נוסף באיזוקאמבר יחד עם הצמתים הקרים, מה שמאפשר לשלוט בטמפרטורה בדיוק נתון.

תהליך השגת נתונים מצמד תרמי גורם לקשיים מסוימים בשל חוסר הלינאריות שלו. כדי להבטיח את נכונות הקריאות, GOST R 8.585-2001 מציג מקדמים פולינומיים המאפשרים לך להמיר EMF לטמפרטורה, כמו גם לבצע פעולות הפוכות.

בעיה נוספת היא שהקריאות נלקחות במיקרו-וולט, שלא ניתן להמיר באמצעות מכשירים דיגיטליים זמינים.כדי להשתמש בצמד תרמי בעיצובים, יש צורך לספק ממירים מדויקים רב ספרתיים עם רמת רעש מינימלית.

תרמיסטורים: קל ופשוט

הרבה יותר קל למדוד טמפרטורה באמצעות תרמיסטורים, המבוססים על עקרון התלות של התנגדות החומרים בטמפרטורת הסביבה. מכשירים כאלה, למשל, עשויים פלטינה, הם בעלי יתרונות כה חשובים כמו דיוק וליניאריות גבוהים.

הבעיה העיקרית של חיישני טמפרטורה כאלה יכולה להיחשב למקדם ההתנגדות הטמפרטורה הנמוך ביותר, אך עדיין קל יותר למדוד אותו במדויק מאשר לזהות ערכי מתח נמוכים של צמדים תרמיים

מאפיין חשוב של נגד הוא התנגדות הבסיס שלו בטמפרטורה מסוימת. על פי GOST 21342.7-76, מחוון זה נמדד ב-0 מעלות צלזיוס. במקרה זה, מומלץ להשתמש במספר ערכי התנגדות (אוהם), כמו גם T_ks - מקדם טמפרטורה.

מחוון T_ks מחושב לפי הנוסחה:

ט_ks = (ר_ה – ר_0c)/(ת_ה – ט_0c) *1/R_0c,

איפה:

• ר_ה - התנגדות בטמפרטורה הנוכחית;
• ר_0c - התנגדות ב-0 מעלות צלזיוס;
• ט_ה - טמפרטורה נוכחית;
• ט_0c – 0 מעלות צלזיוס.

GOST מספקת גם מקדמי טמפרטורה הניתנים למכשירי מדידה שונים העשויים מנחושת, ניקל, פלטינה, וכן מציינת מקדמי פולינום המשמשים לחישוב טמפרטורה על סמך ערכי התנגדות נוכחיים.

חיישני תרמיסטור נמצאים בשימוש נרחב בתעשיות האלקטרוניקה וההנדסה המכנית בשל הדיוק, הרגישות וקלות התפעול שלהם.

ניתן למדוד התנגדות על ידי חיבור המכשיר למעגל מקור זרם ומדידת המתח ההפרש. אתה יכול לפקח על המחוונים באמצעות מעגלים משולבים, שהפלט האנלוגי שלהם שווה למתח האספקה.

חיישנים תרמיים עם מכשירים כאלה יכולים להיות מחוברים בבטחה לממיר אנלוגי לדיגיטלי, ולדיגיט אותו עם ADC של שמונה או עשר סיביות.

חיישן דיגיטלי למדידות בו זמנית

גם חיישני טמפרטורה דיגיטליים נמצאים בשימוש נרחב, למשל, דגם ה-DS18B20, הפועל באמצעות מיקרו-מעגל עם שלוש יציאות. הודות למכשיר זה, ניתן לבצע קריאות טמפרטורה בו-זמנית ממספר חיישני עבודה מקבילים, עם שגיאה של 0.5 בלבדמעלות צלזיוס.

דגם פופולרי הוא חיישן טמפרטורה/לחות משולב SHT1, המאפשר למדוד חום בדיוק של +2°, ולחות בדיוק של +5. עם זאת, היצרן עצמו טוען כי ישנם מכשירים מדויקים וחסכוניים יותר

בין יתר היתרונות של מכשיר זה, ניתן גם לציין מגוון רחב של טמפרטורות פעולה (-55+125 מעלות צלזיוס). החיסרון העיקרי הוא פעולה איטית: עבור החישובים המדויקים ביותר, המכשיר דורש לפחות 750 אלפיות השנייה.

איירומטרים ללא מגע (מצלמים תרמיים)

פעולתם של חיישנים ללא מגע אלו מבוססת על זיהוי קרינה תרמית הנובעת מגופים. כדי לאפיין תופעה זו, נעשה שימוש בכמות האנרגיה המשתחררת ליחידת זמן ממשטח יחידה, הנופל על טווח אורך גל של יחידה.

קריטריון דומה המשקף את עוצמת הקרינה המונוכרומטית נקרא זוהר ספקטרלי.

קיימים סוגי פירומטרים הבאים:

• קְרִינָה;
• בהירות (אופטי);
• צֶבַע.

קְרִינָה פירומטרים לאפשר ביצוע מדידות בטווח של 20-25000 מעלות צלזיוס, עם זאת, כדי לקבוע את הטמפרטורה, חשוב לקחת בחשבון את מקדם אי-שלמות הקרינה, שערכו האפקטיבי תלוי במצב הפיזי של הגוף, הכימי שלו. הרכב וגורמים נוספים.

אלמנט ההפעלה העיקרי של חיישן הקרינה הוא טלסקופ, שבתוכו יש סוללה המורכבת ממעגל טורי של צמדים תרמיים. קצוות העבודה של מכשירים אלה ממוקמים על עלה כותרת מצופה פלטינה (+)

פירומטרים של בהירות (אופטיים). מיועד למדידת טמפרטורות 500-4000 מעלות צלזיוס. הם מספקים דיוק מדידה גבוה, אך עלולים לעוות את הקריאות עקב קליטה אפשרית של קרינה מגופים על ידי תווך הביניים שדרכו מתבצעות התצפיות.

פירומטרי צבע, אשר פעולתם מבוססת על קביעת עוצמת הקרינה בשני אורכי גל - רצוי בחלק האדום או הכחול של הספקטרום, משמשים למדידות בטווח של 800 עד 0 מעלות צלזיוס.

היתרון העיקרי שלהם הוא שחוסר השלמות של הקרינה אינו משפיע על טעויות המדידה. בנוסף, האינדיקטורים אינם תלויים במרחק לאובייקט.

ממירי טמפרטורת קוורץ (פיזואלקטרי)

כדי לקחת קריאות טמפרטורה בטווח של -80 +250 מעלות צלזיוס, אתה יכול להשתמש במתמרי קוורץ (אלמנטים פיזואלקטריים), שעיקרון הפעולה שלהם מבוסס על תלות התדר של קוורץ בחימום. במקרה זה, תפקוד המתמר מושפע ממיקום החתך לאורך צירי הגביש.

התקנים פיזואלקטריים (קוורץ) משמשים לרוב בעבודות מחקר, שכן מכשירים כאלה מאופיינים בטווח מדידה מורחב, אמינות ודיוק גבוה

חיישנים פיזואלקטריים נבדלים על ידי רגישות עדינה, רזולוציה גבוהה, והם מסוגלים לפעול באופן אמין לאורך תקופה ארוכה. מכשירים כאלה נמצאים בשימוש נרחב בייצור מדי חום דיגיטליים ונחשבים לאחד המכשירים המבטיחים ביותר עבור טכנולוגיות עתידיות.

חיישני טמפרטורה רעש (אקוסטית).

הפעולה של מכשירים כאלה מובטחת על ידי הסרת הפרש הפוטנציאל האקוסטי בהתאם לטמפרטורה של הנגד.

שיטות אקוסטיות מאפשרות קריאת טמפרטורה בחללים סגורים ובסביבות שבהן לא מתאפשרת מדידה ישירה. מכשירים דומים מצאו יישום ברפואה, מחקר מתחת למים, כמו גם בתעשייה.

שיטת המדידה עם חיישנים כאלה היא די פשוטה: יש צורך להשוות את הרעש המופק על ידי שני אלמנטים דומים, אחד מהם בטמפרטורה ידועה בעבר, והשני בטמפרטורה קבועה.

חיישני טמפרטורה אקוסטיים מתאימים למדידת הטווח -270 - +1100°ג. יחד עם זאת, מורכבות התהליך נעוצה ברמת הרעש הנמוכה מדי: הצלילים שמפיק המגבר לפעמים מטביעים אותו.

חיישני טמפרטורה של NQR

המהות של פעולתם של מדי חום תהודה מרובע-פולים גרעיניים היא פעולת שיפוע השדה, שנוצר על ידי סריגי הגביש והמומנט הגרעיני - אינדיקטור הנגרם על ידי סטיית המטען מהסימטריה של הכדור.

כתוצאה מתופעה זו מתרחשת תהלוכת גרעינים: תדירותה תלויה בשיפוע של שדה הסריג.ערכו של מחוון זה מושפע גם מהטמפרטורה: עלייתו גורמת לירידה בתדר NQR.

המרכיב העיקרי של חיישנים כאלה הוא אמפולה עם חומר, אשר ממוקמת בפיתול השראות המחובר למעגל הגנרטור.

היתרון של המכשירים הוא משך המדידות הבלתי מוגבל, אמינות ותפעול יציב. החיסרון הוא חוסר הלינאריות של המדידות, המחייב שימוש בפונקציית המרה.

התקני מוליכים למחצה

קטגוריה של מכשירים הפועלים על סמך שינויים במאפיינים של צומת p-n הנגרמים מחשיפה לטמפרטורות. המתח על פני הטרנזיסטור הוא תמיד פרופורציונלי להשפעת הטמפרטורה, מה שמקל על חישוב גורם זה.

היתרונות של מכשירים כאלה הם דיוק נתונים גבוה, עלות נמוכה ומאפיינים ליניאריים בכל טווח המדידה. זה נוח להרכיב מכשירים כאלה ישירות על מצע מוליכים למחצה, מה שהופך אותם למצוינים עבור מיקרואלקטרוניקה.

מתמרים נפחיים לקריאות טמפרטורה

מכשירים כאלה מבוססים על העיקרון הידוע של התרחבות והתכווצות של חומרים שנצפו במהלך חימום או קירור. חיישנים כאלה הם די מעשיים. ניתן להשתמש בהם כדי לקבוע טמפרטורות בטווח -60 - +400 מעלות צלזיוס.

כדי לאפשר שליטה חזותית בטמפרטורה, רוב חיישני הטמפרטורה הממוקמים בחדרים מצוידים בתצוגות המציגות ערכים נוכחיים

חשוב לזכור כי מדידות של נוזלים עם מכשירים כאלה מוגבלות על ידי טמפרטורות הרתיחה והקפאה שלהם, ומדידות של גזים על ידי מעברם למצב נוזלי.טעות המדידה הנגרמת על ידי השפעות סביבתיות עבור מכשירים אלה היא די קטנה: היא נעה בין 1-5%.

בחירת חיישני טמפרטורה

בעת בחירת מכשירים כאלה, גורמים כגון:

• טווח טמפרטורה שבו נלקחות מדידות;
• הצורך והאפשרות לטבול את החיישן בחפץ או בסביבה;
• תנאי מדידה: כדי לבצע קריאות בסביבה אגרסיבית, עדיף להעדיף גרסה ללא מגע או דגם הממוקם בדיור עמיד בפני קורוזיה;
• חיי השירות של המכשיר לפני כיול או החלפה - סוגים מסוימים של מכשירים (לדוגמה, תרמיסטורים) נכשלים במהירות;
• נתונים טכניים: רזולוציה, מתח, מהירות האות, שגיאה;
• ערך אות פלט.

בחלק מהמקרים יש חשיבות גם לחומר של גוף המכשיר, ובשימוש בתוך הבית חשובים גם המידות והעיצוב.

המלצות התקנה בעצמך

מכשירים כאלה נמצאים בשימוש נרחב למטרות שונות: הם מצוידים ברדיאטורים, דודי חימום ומכשירי חשמל ביתיים אחרים.

לפני תחילת ההתקנה, עליך לקרוא בעיון את ההוראות: זה מציין לא רק את תכונות ההתקנה (לדוגמה, מידות לחיבור לצינור), אלא גם את כללי ההפעלה, כמו גם את מגבלות הטמפרטורה שמכשיר המדידה מתאים להן.

כמו כן, יש צורך לקחת בחשבון את גודל השרוול, שיכול לנוע בין 120-160 מ"מ.

הבה נבחן את שני המקרים הנפוצים ביותר של התקנת חיישן טמפרטורה.

חיבור המכשיר לרדיאטור

אין צורך לצייד את כל מכשירי החימום בתרמוסטט. על פי התקנות, חיישנים מותקנים על הסוללה, אם ההספק הכולל שלו עולה על 50% מהחום שנוצר על ידי מערכות דומות.אם יש שני תנורי חימום בחדר, התרמוסטט מותקן רק על אחד, בעל דירוג הספק גבוה יותר.

חיישן הטמפרטורה הוא מרכיב חובה של בקרי טמפרטורה המאפשרים לך להפחית או להגדיל את החימום של רדיאטורים, רצפות מחוממות והתקני חימום אחרים

שסתום המכשיר מותקן על צינור האספקה ​​בנקודה שבה הרדיאטור מחובר לרשת החימום. אם אי אפשר להכניס אותו לשרשרת קיימת, יש לפרק את קו האספקה, מה שעלול לגרום לקשיים מסוימים.

כדי לבצע מניפולציה זו, אתה צריך להשתמש בכלי לחיתוך צינורות, בעוד התקנת ראש תרמי יכול להיעשות בקלות ללא ציוד מיוחד. ברגע שהחיישן מותקן, מספיק ליישר את הסימנים שנעשו על הגוף והמכשיר, ולאחר מכן הראש מקובע בלחיצת יד חלקה.

התקנה של חיישן טמפרטורת אוויר

מכשיר כזה מותקן בסלון הקר ביותר ללא טיוטות (באולם, במטבח או בחדר הדוודים התקנתו אינה רצויה, שכן היא עלולה לגרום לשיבושים בפעולת המערכת).

בעת בחירת מיקום, עליך לוודא שהמכשיר אינו חשוף לאור השמש, ושלא יהיו מכשירי חימום (תנורי חימום, רדיאטורים, צינורות) בקרבת מקום.

עבור מערכת חימום קונבנציונלית, תרמוסטט אחד מספיק, בעוד עם מעגל אספן רצוי להשתמש במספר חיישנים, שמספרם עולה בקנה אחד עם מספר החדרים. זה יאפשר לך לווסת בנפרד את הטמפרטורה בחללים נפרדים.

המכשיר מחובר לפי ההוראות הכלולות בגיליון הנתונים הטכניים, באמצעות המסופים או הכבל הכלולים בערכה.

אם אתה צריך לפקח על הטמפרטורה שלך חיישן טמפרטורה ב"רצפה החמה" יכול להיות ממוקם עמוק במגהץ הבטון. במקרה זה, להגנה, אתה יכול להשתמש בצינור גלי עם קצה סגור אחד ועיקול משופע.

התכונה האחרונה מאפשרת, במידת הצורך, להסיר את המכשיר השבור ולהחליפו בחדש.

התקנת המכשיר מתבצעת באופן הבא:

1. נוצרת שקע בקיר להרכבת קובץ מצורף.
2. החלק הקדמי מוסר מחיישן הטמפרטורה, ולאחר מכן מותקן המכשיר על האזור המוכן.
3. לאחר מכן, כבל החימום מחובר למגעים, בעוד שהטרמינלים מחוברים לחיישנים.

השלב האחרון הוא חיבור כבל החשמל והתקנת הפאנל הקדמי במקומו.

תרשים חיבור התרמוסטט לדוד חימום מתואר בפירוט ב המאמר הזה.

אם למכשיר, שהפונקציונליות שלו דורשת חיבור פנימי של חיישנים, יש עיצוב מורכב, עדיף לפנות למומחים.

מסקנות וסרטון שימושי בנושא

הסרטון שלהלן מתאר בפירוט כיצד להתקין מכשירים תרמיים על דוד חימום:

האם התקנת חיישנים על צינורות הזנה והחזרה שונה?

חיישני טמפרטורה נמצאים בשימוש נרחב הן בתעשיות שונות והן למטרות ביתיות. מבחר גדול של מכשירים דומים, המבוססים על עקרונות הפעלה שונים, מאפשר לך לבחור את האפשרות הטובה ביותר לפתרון בעיה מסוימת.

בבתים ובדירות, מכשירים כאלה משמשים לרוב לשמירה על טמפרטורה נוחה במקום, כמו גם לוויסות מערכות חימום - רדיאטורים, רצפות מחוממות.

יש לך מה להוסיף, או שיש לך שאלות לגבי בחירה והתקנה של חיישן טמפרטורה? אתה יכול להשאיר הערות על הפרסום, להשתתף בדיונים ולשתף את החוויה שלך בשימוש במכשירים כאלה. טופס יצירת הקשר נמצא בבלוק התחתון.