Как устроен датчик температуры. Датчики температуры: принцип работы, виды и применение в автомобилях и промышленности

Как устроены и работают датчики температуры. Какие бывают виды датчиков температуры. Где применяются датчики температуры в автомобилях и промышленности. Какие преимущества у современных датчиков температуры. Как выбрать подходящий датчик температуры.

Принцип работы датчиков температуры

Датчик температуры — это устройство, предназначенное для измерения температуры объекта или среды. Принцип работы большинства датчиков температуры основан на изменении какого-либо физического свойства чувствительного элемента при изменении температуры.

Основные принципы работы датчиков температуры:

• Изменение электрического сопротивления (термисторы, терморезисторы)
• Возникновение термоЭДС (термопары)
• Изменение линейных размеров (биметаллические пластины)
• Изменение частоты колебаний (кварцевые резонаторы)

Рассмотрим принцип работы наиболее распространенных типов датчиков температуры:

Термисторы

Термисторы изготавливаются из полупроводниковых материалов, сопротивление которых сильно зависит от температуры. При нагревании сопротивление термистора уменьшается (отрицательный температурный коэффициент). Измеряя сопротивление термистора, можно определить температуру.

Термопары

Термопара состоит из двух разнородных проводников, спаянных на одном конце. При нагреве спая возникает термоЭДС, пропорциональная разности температур горячего и холодного спаев. Измеряя эту ЭДС, определяют температуру.

Терморезисторы

Принцип действия основан на изменении сопротивления металлического проводника при изменении температуры. Обычно используются платиновые, медные или никелевые терморезисторы.

Виды датчиков температуры

Существует множество видов датчиков температуры, которые различаются по принципу действия, конструкции, диапазону измерений и другим параметрам. Основные виды датчиков температуры:

Термопары

Простые и недорогие датчики, способные измерять температуру в широком диапазоне (от -200°C до +2500°C). Недостатки — нелинейная характеристика, необходимость компенсации холодного спая.

Термисторы

Компактные и чувствительные датчики. Имеют нелинейную характеристику. Диапазон измерений обычно от -50°C до +150°C. Бывают с отрицательным (NTC) и положительным (PTC) температурным коэффициентом.

Терморезисторы

Обладают высокой точностью и стабильностью. Имеют практически линейную характеристику. Платиновые терморезисторы (Pt100, Pt1000) считаются эталонными датчиками температуры.

Полупроводниковые датчики

Интегральные датчики на основе p-n перехода. Имеют линейную характеристику, но невысокую точность. Удобны для создания цифровых термометров.

Применение датчиков температуры в автомобилях

В современных автомобилях используется множество различных датчиков температуры. Они необходимы для контроля работы двигателя, трансмиссии, системы климат-контроля и других систем. Рассмотрим основные области применения датчиков температуры в автомобиле:

Система охлаждения двигателя

Датчик температуры охлаждающей жидкости — один из важнейших датчиков в автомобиле. Он контролирует температуру двигателя и передает информацию в блок управления. На основе этих данных регулируется работа вентилятора охлаждения, включается индикатор перегрева на приборной панели.

Система впрыска топлива

Датчик температуры воздуха на впуске измеряет температуру поступающего в двигатель воздуха. Эта информация используется для корректировки состава топливовоздушной смеси.

Система климат-контроля

Датчики температуры в салоне и снаружи автомобиля необходимы для работы системы климат-контроля. На основе их показаний регулируется мощность кондиционера или печки.

Трансмиссия

В автоматической коробке передач устанавливается датчик температуры масла. При перегреве масла может быть ограничена мощность двигателя для защиты трансмиссии.

Датчики температуры в промышленности

Промышленные датчики температуры широко применяются в различных отраслях для контроля технологических процессов, мониторинга состояния оборудования, обеспечения безопасности. Основные области применения:

Энергетика

Датчики температуры используются для контроля работы котлов, турбин, теплообменников. Измеряется температура пара, воды, масла в различных точках энергетических установок.

Металлургия

Контроль температуры плавки металлов, работы прокатных станов, термообработки изделий. Применяются высокотемпературные датчики — термопары.

Нефтехимия

Датчики температуры необходимы для контроля процессов нефтепереработки, работы реакторов, ректификационных колонн.

Пищевая промышленность

Контроль температуры в процессах приготовления, пастеризации, стерилизации продуктов питания. Используются датчики в гигиеническом исполнении.

Преимущества современных датчиков температуры

Современные датчики температуры обладают рядом преимуществ по сравнению с устаревшими аналоговыми приборами:

• Высокая точность измерений
• Широкий диапазон измеряемых температур
• Быстродействие и малая инерционность
• Возможность цифровой обработки и передачи данных
• Компактные размеры
• Высокая надежность и длительный срок службы
• Возможность беспроводной передачи данных

Как выбрать датчик температуры

При выборе датчика температуры необходимо учитывать следующие факторы:

1. Диапазон измеряемых температур
2. Требуемая точность измерений
3. Условия эксплуатации (влажность, вибрации, агрессивные среды)
4. Быстродействие датчика
5. Габаритные размеры
6. Способ монтажа
7. Тип выходного сигнала
8. Стоимость датчика

Правильный выбор датчика температуры позволит обеспечить точные измерения и надежную работу оборудования в течение длительного времени.

Как работает датчик температуры?

Как работает датчик температуры?

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

Как работает датчик температуры двигателя?

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

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

Виды датчиков, контролирующих температуру охлаждающей жидкости

Встречаются датчики температуры двигателя в двух исполнениях:

1. Цифровом.
2. Механическом.

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

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

Расположение термодатчиков

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

Диагностика датчиков температуры автомобиля

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

Возможные неисправности

Чаще всего датчики температуры могут ломаться из-за:

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

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

Если датчик температуры охлаждающей жидкости неисправен. Последствия

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

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

Как работает датчик температуры охлаждающей жидкости

Sign in

Welcome!Log into your account

Ваше имя пользователя

Ваш пароль

Вы забыли свой пароль?

Password recovery

Восстановите свой пароль

Ваш адрес электронной почты

Домой устройство автомобиля Как работает датчик температуры охлаждающей жидкости

В данной публикации разберемся, как работает датчик температуры охлаждающей жидкости автомобильного двигателя.

Во всех современных автомобилях в системе охлаждения устанавливаются датчики температуры, которые представляют собой полупроводниковые резисторы, имеющие отрицательный температурный коэффициент сопротивления (ТКС), — это сопротивление изменяется в зависимости от той или иной температуры окружающей среды. Если сравнивать металлические терморезисторы и полупроводниковые то вторые имеют раз в 10 большее значение ТКС, т.е. перемена температуры влияет на резкое изменение их сопротивления.

Следовательно, чтобы датчик функционировал, его нужно подключить к электрической цепи контрольного прибора. После изменения температуры среды, в которой находится рабочий элемент, ток проходящий через датчик температуры вызывает отклонение стрелки в контрольном приборе При изменении температуры охлаждающей жидкости проходящий ток меняется, что вызывает отклонение стрелки указателя контрольного прибора. Сопротивление терморезистора датчика нелинейно зависит от температуры

Устройство и принцип работы.
Указатели температуры охлаждающей жидкости (термометры), которые устанавливаются в автомобилях являются логометрического типа (рис. 1.3.), принцип их действия основан на взаимодействии поля постоянного магнита 6 соединенного со стрелкой 2,с результирующим магнитным полем трех измерительных обмоток (1,3,4),по ним протекает ток, и его величина в обмотке 1 зависит от сопротивления датчика.

Датчик термометра (рис. 1.4) изготовлен из латунного или бронзового баллона (корпус) 3, где
на верхней, расширенной его части имеется шестигранник под ключ и резьба коническая, с помощью которой ,собственно, и крепится сам датчик. К плоскому дну баллона прикреплен терморезистор 1. Терморезистор и зажим разделяет изолированная токоведущая пружина 2. Когда температура ОЖ совсем низкая, сопротивление датчика велико, а значит ток ток в обмотке 1 (см. рис. 1.3) будет низким. Таким образом действия результирующего магнитного потока всех трех обмоток постоянный магнит и вместе с ним стрелка 2 будут повернуты в левую часть шкалы.

Когда температура увеличится сопротивление терморезистора уменьшится увеличится ток в обмотке 1 и уменьшится создаваемый ею магнитный поток. Результирующий магнитный поток обмоток также изменяется, и стрелка 2 поворачивается в правую часть шкалы указателя.

Предыдущая статьяВидеопособие по выбору подержанного Opel Vectra B

Следующая статьяКак самому заменить свечи зажигания на Kia Sportage (двигатель DOHC 2.0)

ПОПУЛЯРНЫЕ СООБЩЕНИЯ

Датчики температуры: типы, принципы работы и области применения

Все мы используем датчики температуры в повседневной жизни, будь то термометры, бытовые водонагреватели, микроволновые печи или холодильники. Обычно датчики температуры имеют широкий спектр применения, в том числе геотехнический мониторинг.

Датчики температуры предназначены для регулярного контроля бетонных конструкций, мостов, железнодорожных путей, грунта и т. д.

Здесь мы расскажем вам, что такое датчик температуры, как он работает, где используется и каковы его разновидности.

Что такое датчики температуры?

Датчик температуры представляет собой устройство, обычно термопару или резистивный датчик температуры, который обеспечивает измерение температуры в читаемой форме посредством электрического сигнала.

Термометр — это самая простая форма измерителя температуры, которая используется для измерения степени нагревания и охлаждения.

Измерители температуры используются в геотехнической области для мониторинга бетона, конструкций, грунта, воды, мостов и т. д. на предмет их структурных изменений, вызванных сезонными колебаниями.

Термопара (Т/Т) изготовлена ​​из двух разнородных металлов, которые генерируют электрическое напряжение, прямо пропорциональное изменению температуры. RTD (датчик температуры сопротивления) представляет собой переменный резистор, который изменяет свое электрическое сопротивление прямо пропорционально изменению температуры точным, воспроизводимым и почти линейным образом.

Что делают датчики температуры?

Датчик температуры — это устройство, предназначенное для измерения степени нагревания или холода объекта. Работа измерителя температуры зависит от напряжения на диоде. Изменение температуры прямо пропорционально сопротивлению диода. Чем ниже температура, тем меньше сопротивление, и наоборот.

Сопротивление диода измеряется и преобразуется в удобочитаемые единицы измерения температуры (Фаренгейты, Цельсия, Цельсия и т. д.) и отображается в числовой форме над единицами измерения. В области геотехнического мониторинга эти датчики температуры используются для измерения внутренней температуры конструкций, таких как мосты, плотины, здания, электростанции и т. д.

Каковы функции датчика температуры?

Существует много типов датчиков температуры, но наиболее распространенный способ их классификации основан на способе подключения, который включает в себя контактные и бесконтактные датчики температуры.

Контактные датчики включают термопары и термисторы, поскольку они находятся в непосредственном контакте с измеряемым объектом. Принимая во внимание, что бесконтактные датчики температуры измеряют тепловое излучение, испускаемое источником тепла. Такие измерители температуры часто используются в опасных средах, таких как атомные электростанции или тепловые электростанции.

В геотехническом мониторинге датчики температуры измеряют теплоту гидратации в массивных бетонных конструкциях. Их также можно использовать для мониторинга миграции грунтовых вод или просачивания. Одной из наиболее распространенных областей, где они используются, является отверждение бетона, потому что он должен быть относительно теплым, чтобы правильно схватываться и отвердевать. Сезонные колебания вызывают расширение или сжатие структуры, тем самым изменяя ее общий объем.

Как работает датчик температуры?

Основным принципом работы датчиков температуры является напряжение на клеммах диода. Если напряжение увеличивается, температура также повышается, что сопровождается падением напряжения между выводами транзистора базы и эмиттера в диоде.

Кроме того, Encardio Rite имеет датчик температуры с вибрирующей проволокой, работающий по принципу изменения напряжения при изменении температуры.

Измеритель температуры с вибропроводом разработан по принципу, согласно которому разнородные металлы имеют разный коэффициент линейного расширения при изменении температуры.

Он в основном состоит из магнитной натянутой проволоки с высокой прочностью на растяжение, два конца которой прикреплены к любому разнородному металлу таким образом, что любое изменение температуры непосредственно влияет на натяжение проволоки и, таким образом, на ее собственную частоту вибрации .

Отличным металлом в случае измерителя температуры Encardio Rite является алюминий (алюминий имеет больший коэффициент теплового расширения, чем сталь). другие датчики с вибрирующей проволокой также могут использоваться для контроля температуры.

Изменение температуры воспринимается специально разработанным вибрационным проводным датчиком Encardio Rite и преобразуется в электрический сигнал, который передается в виде частоты на блок считывания.

Частота, которая пропорциональна температуре и, в свою очередь, натяжению σ в проводе, может быть определена следующим образом:

f = 1/2 [σg/ρ] / 2l Гц :

σ = натяжение проволоки

g = ускорение свободного падения

ρ = плотность провода

l = длина провода

Какие существуют типы датчиков температуры?

Доступны датчики температуры различных типов, форм и размеров. Существует два основных типа датчиков температуры:

Датчики температуры контактного типа: Существует несколько измерителей температуры, которые измеряют степень нагревания или холода объекта при непосредственном контакте с ним. Такие датчики температуры относятся к категории контактных. Их можно использовать для обнаружения твердых тел, жидкостей или газов в широком диапазоне температур.

Датчики температуры бесконтактного типа: Эти типы измерителей температуры не находятся в прямом контакте с объектом, а измеряют степень тепла или холода посредством излучения, испускаемого источником тепла.

Контактные и бесконтактные датчики температуры подразделяются на:

Термостаты

Термостат представляет собой датчик температуры контактного типа, состоящий из биметаллической пластины, изготовленной из двух разнородных металлов, таких как алюминий, медь, никель , или вольфрам.

Разница в коэффициентах линейного расширения обоих металлов заставляет их производить механическое изгибающее движение при воздействии тепла.

Термисторы

Термисторы или термочувствительные резисторы меняют свой внешний вид при изменении температуры. Термисторы изготовлены из керамического материала, такого как оксиды никеля, марганца или кобальта, покрытые стеклом, что позволяет им легко деформироваться.

Большинство термисторов имеют отрицательный температурный коэффициент (NTC), что означает, что их сопротивление уменьшается с повышением температуры. Но есть несколько термисторов, которые имеют положительный температурный коэффициент (PTC), и их сопротивление увеличивается с повышением температуры.

Резистивные датчики температуры (RTD)

RTD представляют собой точные датчики температуры, изготовленные из проводящих металлов высокой чистоты, таких как платина, медь или никель, намотанных в катушку. Электрическое сопротивление RTD изменяется аналогично термистору.

Термопары

Одним из наиболее распространенных датчиков температуры являются термопары из-за их широкого диапазона рабочих температур, надежности, точности, простоты и чувствительности.

Термопара обычно состоит из двух спаев разнородных металлов, таких как медь и константан, сваренных или обжатых вместе. Один из этих спаев, известный как холодный спай, поддерживается при определенной температуре, а другой — измерительный спай, известный как горячий спай.

При воздействии температуры на переходе возникает падение напряжения.

Термистор с отрицательным температурным коэффициентом (NTC)

Термистор представляет собой чувствительный датчик температуры, который точно реагирует даже на незначительные изменения температуры. Он обеспечивает огромное сопротивление при очень низких температурах. Это означает, что как только температура начинает повышаться, сопротивление начинает быстро падать.

Из-за большого изменения сопротивления на градус Цельсия даже небольшое изменение температуры точно отображается термистором с отрицательным температурным коэффициентом (NTC). Из-за этого экспоненциального принципа работы требуется линеаризация. Обычно они работают в диапазоне от -50 до 250 °C.

Полупроводниковые датчики

Полупроводниковый датчик температуры работает с двойными интегральными схемами (ИС). Они содержат два одинаковых диода с чувствительными к температуре характеристиками напряжения и тока для эффективного измерения изменений температуры.

Однако они дают линейный выходной сигнал, но менее точны при температуре от 1 °C до 5 °C. Они также демонстрируют самый медленный отклик (от 5 до 60 с) в самом узком диапазоне температур (от -70 °C до 150 °C).

Датчик температуры с вибрационным проводом, модель ETT-10V

Измеритель температуры Encardio Rite с вибропроводом модели ETT-10V используется для измерения внутренней температуры бетонных конструкций или воды. Он имеет разрешение лучше 0,1 ° C и работает аналогично датчику температуры термопары. Он также может работать в диапазоне высоких температур от -20 до 80°C.0136 Диапазон от -20° до 80°C Точность ± 0,5 % полной шкалы, стандарт; ± 0,1 % FS Необязательно Размер (φ x l) 34 x 168 мм

Модель ETT-10th Aspeance Thermistor Prest

маломассивный водонепроницаемый датчик температуры для измерения температуры от –20 до 80°C. Благодаря низкой тепловой массе он имеет быстрое время отклика.

Датчик температуры сопротивления модели ETT-10TH специально разработан для измерения температуры поверхности стали и измерения температуры поверхности бетонных конструкций. ETT-10TH может быть встроен в бетон для измерения объемной температуры внутри бетона и может работать даже в погруженном состоянии под водой.

Датчики температуры сопротивления ETT-10TH полностью взаимозаменяемы. Показания температуры не будут отличаться более чем на 1°C в указанном диапазоне рабочих температур. Это позволяет использовать один индикатор с любым датчиком ETT-10TH без повторной калибровки.

Вибрационный проводной индикатор EDI-51V модели Encardio Rite при использовании с ETT-10TH напрямую показывает температуру зонда в градусах Цельсия.

Как работает термистор сопротивления модели ETT-10TH?

Температурный датчик ETT-10TH состоит из термистора с кривой зависимости сопротивления от температуры, залитого эпоксидной смолой и заключенного в медную трубку для более быстрого теплового отклика и защиты от окружающей среды. Трубка сплющена на конце, чтобы ее можно было закрепить на любой достаточно плоской металлической или бетонной поверхности для измерения температуры поверхности.

Плоский наконечник зонда можно прикрепить к большинству поверхностей с помощью легкодоступных двухкомпонентных эпоксидных клеев. При желании зонд также можно прикрепить болтами к поверхности конструкции.

Температурный датчик снабжен четырехжильным кабелем, используемым в качестве стандарта во всех вибропроволочных тензодатчиках Encardio Rite. Провода белого и зеленого цветов используются для термистора, аналогичного другим датчикам Encardio Rite с вибрирующим проводом.

Пара красных и черных проводов не используется. Единая цветовая схема для разных датчиков облегчает безошибочное соединение с терминалом регистратора данных.

Specifications of Model ETT-10TH

Sensor Type	R-T curve matched NTC thermistor, equivalent to YSI 44005
Range	-20o to 80oC
Accuracy	1oC
Материал корпуса	Луженая медь
Кабель	4-жильный в оболочке из ПВХ

Модель ETT-10PT Термометр сопротивления

Датчик температуры ETT-10PT RTD (датчик температуры сопротивления) состоит из керамического резистивного элемента (Pt. 100) с европейской калибровкой кривой DIN IEC 751 (ранее DIN 43760). Элемент сопротивления размещен в прочной трубке из нержавеющей стали с закрытым концом, которая защищает элемент от влаги.

Как работает датчик температуры RTD модели ETT-10PT?

Датчик температуры сопротивления работает по принципу, согласно которому сопротивление датчика является функцией измеряемой температуры. Платиновый RTD имеет очень хорошую точность, линейность, стабильность и воспроизводимость.

Датчик температуры сопротивления модели ETT-10PT поставляется с трехжильным экранированным кабелем. Красный провод обеспечивает одно соединение, а два черных провода вместе обеспечивают другое. Таким образом достигается компенсация сопротивления выводов и изменения сопротивления выводов от температуры. Показания датчика температуры сопротивления можно легко считывать с помощью цифрового индикатора температуры RTD.

Технические характеристики термометра сопротивления модели ETT-10PT

Тип датчика	Pt 100
Range	-20o to 80o C
Accuracy	± (0. 3 + 0.005*t)o C
Calibration	DIN IEC 751
Curve (European)	0.00385 Ohms/Ohm/oC
Dimension (Φ x L)	8 x 135 mm
Cable	3 core shielded

Encardio Rite Thermocouple

The Encardio Rite offers Термопара Т-типа  (медь-константан) для измерения внутренней температуры в бетонных конструкциях. Он состоит из двух разнородных металлов, соединенных вместе на одном конце. Когда соединение двух металлов нагревается или охлаждается, возникает напряжение, которое можно соотнести с температурой.

Измерение термопарой состоит из провода термопары с двумя разнородными проводниками (медь-константан), соединенными на одном конце для образования горячего спая. Этот конец герметизируется от коррозии и размещается в требуемых местах измерения температуры.

Другой конец провода термопары соединяется с подходящим разъемом для термопары, образуя холодный спай. Показания термопары отображают прямое показание температуры в месте установки и автоматически компенсируют температуру холодного спая.

Технические характеристики термопары Encardio Rite

C0141

Тип провода	T-Copper-Constantan
Изоляция провода	PFA TeflonC
Hot junction Temperature	Up to 260oC (Max)
Connector Type Miniature	Glass filled Nylon
Service temperature	-20o to to 100oC
Cold Junction Temperature	Ambient

Где используется датчик температуры?

Области применения датчика температуры включают:

1. Датчики температуры используются для проверки проектных предположений, которые способствуют более безопасному и экономичному проектированию и строительству.
2. Используются для измерения повышения температуры в процессе твердения бетона.
3. Они могут измерять температуру горных пород вблизи резервуаров для хранения сжиженного газа и операций по замораживанию грунта.
4. Датчики температуры также могут измерять температуру воды в резервуарах и скважинах.
5. Его можно использовать для интерпретации связанных с температурой изменений напряжения и объема в плотинах.
6. Их также можно использовать для изучения влияния температуры на другие установленные приборы.

Преимущества датчиков температуры Encardio Rite

1. Датчик температуры Encardio Rite является точным, недорогим и чрезвычайно надежным.
2. Они подходят как для поверхностного монтажа, так и для встроенных приложений.
3. Низкая тепловая масса обеспечивает более быстрое время отклика.
4. Вибрационный датчик температуры полностью взаимозаменяем; один индикатор может считывать все датчики.
5. Корпус защищен от непогоды со степенью защиты IP-68.
6. Они поставляются с легкодоступными индикаторами для прямого отображения температуры.
7. Датчики температуры обладают отличной линейностью и гистерезисом.
8. Технология вибрирующей проволоки обеспечивает долговременную стабильность, быстрое и легкое считывание.
9. Датчики герметизированы электронно-лучевой сваркой с вакуумом около 1/1000 торр внутри.
10. Они подходят для дистанционного считывания, сканирования и регистрации данных.

Часто задаваемые вопросы

В чем разница между датчиком температуры и преобразователем температуры?

Датчик температуры — это прибор, используемый для измерения степени нагревания или охлаждения объекта, тогда как преобразователь температуры — это устройство, которое сопряжено с датчиком температуры для передачи сигналов на удаленное место в целях контроля и управления.

Это означает, что термопара, RTD или термистор подключены к регистратору данных для получения данных в любом удаленном месте.

Как измеряется температура в бетонной плотине?

За исключением процедуры, принятой во время строительства, наибольший фактор, вызывающий напряжение в массивном бетоне, связан с изменением температуры. Поэтому для анализа развития термических напряжений и контроля искусственного охлаждения необходимо отслеживать изменение температуры бетона во время строительства.

Для этого необходимо точно измерить температуру во многих точках конструкции, в воде и в воздухе. Необходимо встроить достаточное количество датчиков, чтобы получить правильную картину распределения температуры в различных точках конструкции.

Типичная схема большой бетонной плотины заключается в размещении датчиков температуры через каждые 15–20 м по поперечному сечению и через каждые 10 м по высоте. Для небольших плотин расстояние может быть уменьшено. Температурный датчик, помещенный в верхней части плотины, оценивает температуру резервуара, поскольку она меняется в течение года.

Это намного проще, чем время от времени бросать термометр в резервуар для наблюдения. При эксплуатации бетонной плотины суточные и сезонные изменения окружающей среды оказывают разрушительное воздействие на развитие термических напряжений в конструкции. Эффект более заметен на нижней стороне. Рядом с бетонной плотиной и в нижней ее части следует разместить несколько датчиков температуры для оценки быстрых ежедневных и еженедельных колебаний температуры.

Какой датчик температуры самый точный?

Термометр сопротивления — самый точный датчик температуры. Платиновый RTD имеет очень хорошую точность, линейность, стабильность и воспроизводимость по сравнению с термопарами или термисторами.

Что такое термопара?

Термопара — это тип датчика температуры, который используется для измерения внутренней температуры объекта.

Для термопар действуют три закона, как указано ниже:

Закон однородности материала

Если все провода и термопара изготовлены из одного материала, то изменения температуры в проводке не влияют на выходное напряжение. Следовательно, необходимы провода, изготовленные из различных материалов.

Закон промежуточных материалов

Сумма всех термоэлектрических сил в цепи с рядом разнородных материалов при одинаковой температуре равна нулю. Это означает, что если добавить третий материал при той же температуре, новый материал не будет генерировать результирующее напряжение.

Закон последовательных или промежуточных температур

Если два разнородных однородных материала создают термо-ЭДС1, когда их соединения находятся в точках Т1 и Т2, и создают термо-ЭДС2, когда точки соединения находятся в точках Т2 и Т3, то ЭДС возникает, когда точки соединения находятся в точках Т1 и T3 будет emf1 + emf2

Как проверить датчик температуры?

В Encardio Rite у нас есть специализированные камеры для температурных испытаний (с уже известной температурой и системами контроля температуры) для проверки точности и качества наших датчиков температуры.

Это все о датчиках температуры, их различных типах, применениях, использовании, а также принципе работы. Дайте нам знать ваши вопросы в разделе комментариев ниже.

Все о датчиках температуры – как они работают и их применение

Изображение предоставлено: Ольга Литвинчук/Shutterstock.com

Термин «датчик температуры» относится к классу устройств, которые обеспечивают измерение температуры объектов и либо отображают показания напрямую, либо выдают выходной сигнал, значение которого можно преобразовать в показания температуры. Температура является фундаментальным измерением тепловой энергии и может рассматриваться как мера средней кинетической энергии атомов и молекул материала.

Существует несколько типов датчиков температуры, используемых в промышленности. В этой статье будут рассмотрены различные типы датчиков температуры и предоставлена ​​информация об их функционировании и их применении. Чтобы узнать больше о других датчиках, ознакомьтесь с нашей статьей «Датчики — полное руководство (типы, области применения и поставщики)».

Типы датчиков температуры

Датчики температуры

обычно относятся к одному из следующих основных типов:

• Термопары
• Термометры сопротивления (резистивные датчики температуры)
• Термисторные датчики температуры
• Полупроводниковые датчики температуры
• Термометры
• Датчики температуры с вибрирующей проволокой

Большинство из них (за исключением инфракрасных датчиков температуры) являются контактными датчиками, что означает, что датчик или зонд должен физически контактировать с объектом, чья температура измеряется, чтобы получить показания. Инфракрасные датчики измеряют излучаемую тепловую энергию объекта для определения его температуры и поэтому являются бесконтактными датчиками.

За исключением некоторых видов термометров, большинство датчиков температуры предназначены для генерации выходного электрического сигнала, который используется для определения значения температуры.

Термопары

Термопары измеряют температуру с помощью зонда, сконструированного путем соединения двух разных металлов вместе, чтобы сформировать соединение на одном конце и к которому подключен вольтметр на другом конце. Конец зонда, называемый горячим спаем (где соединяются металлы), используется для контакта с объектом, температура которого измеряется, в то время как другой конец зонда, называемый холодным спаем, находится при эталонной температуре. Будет присутствовать разность потенциалов в вольтах, зарегистрированная на вольтметре, значение которой пропорционально представляет разность температур между горячим и холодным спаями термопары.

Большинство термопар покрыты защитной оболочкой для изоляции металлов от температуры окружающей среды и обеспечения некоторой степени защиты от коррозии. Материалы оболочки включают, например, нержавеющую сталь 1316, нержавеющую сталь 304 или инконель 600.

В зависимости от конкретных металлов, используемых для изготовления термопары, устройствам присваивается буквенный тип, такой как тип J, K, T, N, E, B, R или S. Каждый из этих типов имеет определенные характеристики, связанные с его температурой. диапазон, вибростойкость, химическая совместимость и области применения. Термопары из недрагоценных металлов относятся к типам J, K, T и E и являются наиболее распространенными. Так называемые термопары из благородных металлов относятся к типам R, S и B. В таблице 1 ниже перечислены различные типы термопар и состав их металлов.

Таблица 1 – Типы термопар и металлический состав

Тип термопары	Металлический состав
Тип J	Железо/Константан
Тип К	Никель-хром / никель-алюмель
Тип Т	Медь/Константан
Тип Е	Никель-хром/константан
Тип N	Никросил/Нисил
Тип S	Платина Родий — 10% / Платина
Тип R	Платина Родий -13% / Платина
Тип В	Платиновый родий — 30% / Платиновый родий — 6%

Соединения термопар

доступны в нескольких стилях, наиболее распространенными из которых являются заземленные термопары. В термопаре этого типа и металлические провода, и оболочка свариваются вместе, образуя единое соединение на наконечнике зонда. Это приводит к очень быстрому времени отклика из-за хорошего теплового соединения, компромиссом является большая восприимчивость к электрическим помехам, поскольку оболочка и провод термопары соединены вместе, обеспечивая увеличенный путь в устройство. У незаземленных термопар оболочка не приварена к проводам термопары, а изолирована с помощью изолятора. Так называемые термопары с неизолированным проводом обнажают провод термопары непосредственно на зонде, что обеспечивает быстрое время отклика устройства, но также увеличивает риск коррозии и разрушения устройства в результате открытого соединения. Необычная незаземленная термопара — это такая, в которой используется двойная конструкция термопары с оболочкой, изолированной от проводов термопары, и каждая термопара также изолирована от другой. Чтобы узнать больше об этих датчиках, ознакомьтесь с нашим руководством по типам термопар.

Термометры сопротивления (резистивные датчики температуры)

Датчики температуры сопротивления

, сокращенно RTD, представляют собой датчики температуры, которые используют изменение электрического сопротивления, происходящее в проводящем материале, для определения значения температуры. Проводники электричества, такие как металл, обладают электрическим сопротивлением, которое является мерой относительной легкости, с которой электрический ток будет течь через проводник при приложении заданного напряжения или разности потенциалов. При изменении температуры электрическое сопротивление, которое измеряется в омах, также изменяется, причем более высокие температуры приводят к увеличению сопротивления. RTD состоят из резистивного элемента, через который проходит небольшой электрический ток, обычно в диапазоне 1-5 миллиампер, и измеряется сопротивление. Любые изменения температуры изменят значение измеренного сопротивления, которое можно приравнять к значению температуры, зная свойства материалов, используемых для резистивного элемента. Платина является предпочтительным металлом, используемым в RTD, благодаря тому, что она очень стабильна, химически инертна, может работать в широком диапазоне температур и демонстрирует очень сильную линейную зависимость между своим сопротивлением и температурой. Эта последняя характеристика упрощает процесс преобразования электрического сопротивления в показания температуры. Другие варианты резистивных элементов в RTD включают никель и медь. Материал, используемый в RTD, определяется их температурным коэффициентом сопротивления (TCR), который является мерой того, как электрическое сопротивление материала изменяется по отношению к изменению температуры на один градус. Металлы и электропроводящие материалы имеют положительное значение TCR, в то время как полупроводники и неметаллические вещества будут иметь отрицательное значение TCR, что означает, что они становятся менее резистивными с повышением температуры.

RTD

обычно изготавливаются либо в тонкопленочной, либо в проволочной обмотке. В РДТ пленочного типа используется платина, нанесенная на керамическую пластину, инкапсулированную в стекло, в то время как в РДТ с проволочной обмоткой используется платиновая проволока, намотанная на керамический сердечник и герметизированная стеклянным герметиком. С RTD используются различные конфигурации проводки датчика, обычно 2-проводные, 3-проводные или 4-проводные. Использование 2-х проводов обеспечивает простую схему, но страдает от точности, так как сопротивление выводов проводов не может быть изолировано от измеренного значения сопротивления. Трехпроводная конфигурация позволяет выполнять два отдельных измерения, что позволяет вычесть влияние сопротивления провода из общего измерения сопротивления и получить результирующее значение сопротивления. 4-проводная конфигурация позволяет производить прямое измерение сопротивления датчика, исключая влияние подводящих проводов. Мост Уитстона обычно используется для измерения сопротивления, связанного с термометрами сопротивления, для установления значений температуры.

Термисторные датчики температуры

Термисторы, термин, полученный из объединения слов THERM ally чувствительный res ISTORS , являются датчиками температуры, которые используют свойство изменения электрического сопротивления, которое происходит с температурой, в качестве средства получения показаний для значение температуры. Эти пассивные устройства демонстрируют точное изменение своего электрического сопротивления, которое пропорционально изменениям температуры устройства. Существует два основных типа термисторов: термисторы с отрицательным температурным коэффициентом (NTC) и термисторы с положительным температурным коэффициентом (PTC).

Термисторы

с отрицательным температурным коэффициентом (NTC) — это термисторы, сопротивление которых уменьшается с повышением температуры, в то время как термисторы с положительным температурным коэффициентом (PTC) демонстрируют увеличение электрического сопротивления с повышением температуры. Термистор NTC чаще всего используется в приложениях для измерения температуры, в то время как термистор PTC используется в приложениях для защиты электрических цепей, таких как ограничение пускового тока или защита от перенапряжения для цепи или устройства.

Термисторы

доступны в самых разных материалах, упаковках и формах, включая диски, чипы, шарики или стержни, в зависимости от необходимого диапазона рабочих температур и времени отклика. Они могут быть упакованы или залиты эпоксидной смолой, стеклом, фенольной смолой или окрашены. Как правило, это небольшие недорогие датчики температуры, обеспечивающие малое время отклика в ограниченном диапазоне рабочих температур. Они также имеют большее изменение значения сопротивления на единицу изменения температуры, что дает возможность повысить чувствительность и точность показаний. Ограничения термисторов заключаются в том, что они имеют нелинейные кривые температурного отклика, в отличие от RTD, и подвержены самонагреву, если токи возбуждения слишком велики. Они также имеют ограниченный температурный диапазон и могут стать нестабильными при более высоких температурах. Температурные кривые также варьируются от производителя к производителю, что усложняет взаимозаменяемость.

Термисторы применяются в аэрокосмической, бытовой, автомобильной, коммуникационной, HVAC, контрольно-измерительной, медицинской, военной и холодильной технике.

Полупроводниковые датчики температуры

Полупроводниковые датчики температуры, иногда называемые полупроводниковыми датчиками температуры, представляют собой датчики температуры, которые изготавливаются в виде малогабаритной интегральной схемы (SOIC) или других типов корпусов, таких как TO-223, которые затем могут быть установлены на печатных платах (PCBs). В устройствах используются полупроводниковые диоды или транзисторы, вольтамперные характеристики которых зависят от температуры.

К основным типам полупроводниковых датчиков температуры относятся:

• Датчики температуры с выходным напряжением
• Датчики температуры с токовым выходом
• Датчики температуры с цифровым выходом
• Датчики температуры на выходе сопротивления
• Диодные датчики температуры

Температурные датчики этого типа имеют довольно хорошую линейность их выходного сигнала с температурой и могут обеспечить приемлемую точность показаний во всем диапазоне при условии, что они правильно откалиброваны. Однако они имеют ограниченный температурный диапазон и не подходят для измерения высоких температур.

Термометры

Термометры — это самая старая и наиболее известная форма датчика температуры, используемая в промышленности и домашнем хозяйстве. Термометры бывают разных типов, одним из самых узнаваемых из них является жидкостной термометр. Этот тип термометра состоит из трубки, обычно сделанной из стекла, содержащей жидкость, такую ​​как спирт или ртуть, объем которой изменяется пропорционально температуре. Трубка прикреплена к шкале, которая была откалибрована для отображения температуры непосредственно по шкале Фаренгейта или Цельсия (по шкале Цельсия). Доступны различные варианты, такие как портативные, карманные и жидкости для чтения черного или красного цвета.

В другом варианте термометра используется биметаллическая катушка, прикрепленная к лицевой панели со стрелочным циферблатом и градуировкой для считывания температуры. Каждый металл, используемый в биметаллической полосе, имеет разный коэффициент теплового расширения в зависимости от температуры, что приводит к разматыванию и сматыванию рулона при изменении температуры. Это вращательное движение позиционирует иглу напротив лицевой панели, чтобы отразить текущее показание температуры.

Инфракрасные термометры представляют собой бесконтактные электронные термометры, которые отображают цифровое значение температуры, а не показания аналоговой шкалы. Устройства определяют уровень излучения черного тела, излучаемого объектом, и преобразуют этот уровень излучения в показания температуры. Термометр фокусирует энергию через линзу на термобатарею, которая производит электрическую мощность, пропорциональную количеству поглощенного тепла. Инфракрасные термометры могут записывать и сохранять значения, полезные для экономии времени и повышения эффективности процедур. Инфракрасные термометры используются для регистрации температуры пациента в таких областях, как барабанная перепонка (барабанная перепонка), которые слишком чувствительны для использования стандартного контактного термометра. Они также полезны для использования пожарными, поскольку они могут определять температуру стен, чтобы оценить, как распространяется огонь, без необходимости разрывать стену, чтобы физически осмотреть ее или проверить наличие горячих точек в горящем здании. Тот факт, что устройство может снимать показания бесконтактным способом, означает, что устройства также полезны в тех случаях, когда прямой контакт может быть опасен для персонала или оборудования.

Хотя термометры полезны, они ограничены тем фактом, что многие модели требуют ручного управления, медленно записывают и восстанавливают показания, не очень точны и имеют ограниченный диапазон температур, в котором могут быть сделаны показания. Несмотря на эти ограничения, на рынке существует множество различных моделей термометров, и они находят применение в различных целях, в том числе:

• Сельское и молочное хозяйство
• Кондиционер
• Бытовая техника
• Аквариумы
• Выпечка и кулинария
• Котлы и печи
• Пивоварни и ликеро-водочные заводы
• Изготовление конфет
• Консервирование
• Кондитерские изделия
• Тестирование фруктов
• Теплицы
• Грелки
• Лаборатории
• Медицинский и клинический мониторинг лихорадки у пациентов
• Электростанции
• Железнодорожные рефрижераторы и холодильные камеры
• Плавательные бассейны (стационарные и плавучие)
• Ветеринария

Датчики температуры с вибрирующей проволокой

Датчики температуры с вибрирующим проводом

состоят из магнитной проволоки с высокой прочностью на растяжение, которая натянута между концами и прикреплена к разнородному металлу. Напряжение, существующее в проводе, напрямую зависит от температуры. При изменении температуры изменяется натяжение проволоки, что изменяет собственную резонансную частоту подвешенной проволоки. Частота пропорциональна температуре и может использоваться для определения температуры датчика. Вибропроводные датчики температуры используются для измерения температуры воды, грунта и бетонных конструкций.

Резюме

В этой статье представлена ​​информация о датчиках температуры, в том числе о различных типах, принципах их работы и областях их применения. Для получения информации по другим темам обратитесь к нашим дополнительным руководствам или посетите платформу поиска поставщиков Thomas, где вы можете найти потенциальные источники поставок для более чем 70 000 различных категорий продуктов и услуг, включая более 1000 поставщиков датчиков температуры.

Источники:

1. https://www.encardio.com/blog/temperature-sensor-probe-types-how-it-works-applications/
2. https://sciencing.