Преобразователь температуры это. Преобразователи температуры для промышленного применения: виды, принципы работы и выбор — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Какие бывают виды преобразователей температуры для промышленности. Как работают различные типы датчиков температуры. На что обратить внимание при выборе промышленного датчика температуры.

Содержание

Основные виды промышленных преобразователей температуры

Для измерения и контроля температуры в промышленных условиях применяются различные типы преобразователей:

Термопары
Термометры сопротивления
Полупроводниковые датчики
Пирометры
Термисторы
Биметаллические термометры

Каждый тип имеет свои особенности конструкции, принципа действия, преимущества и недостатки. Выбор конкретного преобразователя зависит от условий эксплуатации и требований к измерениям.

Термопары: принцип работы и характеристики

Термопары являются одним из самых распространенных типов датчиков температуры в промышленности. Как работает термопара?

Термопара состоит из двух проводников из разнородных металлов, соединенных на одном конце. При нагреве места соединения в цепи возникает термоЭДС, пропорциональная разности температур горячего и холодного спаев.

Основные преимущества термопар:

Широкий диапазон измеряемых температур (от -200°C до +2500°C)
Простота конструкции и надежность
Низкая стоимость
Малая инерционность

Недостатки термопар:

Нелинейная характеристика
Необходимость компенсации температуры холодного спая
Относительно невысокая точность

Термометры сопротивления: особенности и применение

Принцип действия термометров сопротивления основан на зависимости электрического сопротивления проводника от температуры. Чаще всего используются платиновые и медные чувствительные элементы.

Основные достоинства термометров сопротивления:

Высокая точность измерений
Хорошая воспроизводимость результатов
Стабильность характеристик
Возможность измерения низких температур

Недостатки:

Более высокая стоимость по сравнению с термопарами
Меньший диапазон измеряемых температур
Необходимость применения измерительного тока

Полупроводниковые датчики температуры

Полупроводниковые датчики работают на принципе изменения проводимости полупроводникового материала при изменении температуры. К ним относятся терморезисторы, транзисторные и интегральные датчики.

Преимущества полупроводниковых датчиков:

Высокая чувствительность
Малые размеры
Возможность интеграции с электронными схемами
Низкая стоимость при массовом производстве

Недостатки:

Ограниченный температурный диапазон
Нелинейность характеристики для некоторых типов
Необходимость индивидуальной калибровки

Пирометры: бесконтактное измерение температуры

Пирометры позволяют измерять температуру объектов дистанционно по их тепловому излучению. Это дает возможность контролировать температуру движущихся, труднодоступных или очень горячих объектов.

Достоинства пирометров:

Бесконтактный метод измерения
Возможность измерения высоких температур
Быстродействие
Отсутствие влияния на объект измерения

Недостатки:

Зависимость показаний от оптических свойств поверхности
Влияние загрязнений оптики на точность
Относительно высокая стоимость

Как выбрать подходящий преобразователь температуры?

При выборе датчика температуры для промышленного применения следует учитывать ряд факторов:

Диапазон измеряемых температур
Требуемая точность измерений
Быстродействие
Условия эксплуатации (агрессивные среды, вибрации и т.д.)
Возможность установки датчика на объект
Совместимость с имеющимися системами
Стоимость датчика и обслуживания

Правильный выбор преобразователя температуры позволит обеспечить надежный контроль технологических процессов и безопасность промышленного оборудования.

Особенности монтажа и подключения датчиков температуры

Для корректной работы преобразователей температуры важно соблюдать правила их установки и подключения:

Обеспечить хороший тепловой контакт с измеряемым объектом
Защитить датчик от механических воздействий и агрессивных сред
Правильно выполнить электрическое подключение согласно схеме
Обеспечить компенсацию температуры холодного спая для термопар
Использовать экранированные кабели для снижения помех
Периодически проводить калибровку датчиков

Соблюдение этих рекомендаций поможет повысить точность измерений и продлить срок службы преобразователей температуры.

Современные тенденции в разработке датчиков температуры

Развитие технологий приводит к появлению новых типов преобразователей температуры и совершенствованию существующих. Основные тенденции:

Миниатюризация датчиков
Повышение точности и стабильности характеристик
Расширение температурных диапазонов
Интеграция интеллектуальных функций (самодиагностика, цифровой выход)
Беспроводные технологии передачи данных
Применение новых материалов

Эти инновации позволяют создавать более эффективные системы контроля температуры для промышленных применений.

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.

Виды и принцип действия

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.

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.

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.

типы, устройство, принцип работы, схемы подключения

Контроль температуры повсеместно задействуется в технологических процессах, позволяя выбирать подходящий режим работы или отслеживать изменения состояния материала. Температурный режим одинаково важен как при включении духовки на кухне, так и в доменных печах при плавлении стали, а отклонение от нормальной работы может привести к аварии и травмированию людей. Чтобы избежать неприятных последствий и обеспечить возможность регулирования степени нагрева используется датчик температуры.

Разновидности, устройство и принцип работы

В ходе развития и совершенствования технологий датчик температуры, как измерительное приспособление, претерпел множественные изменения и модернизации. Благодаря чему сегодня они представлены в большом разнообразии, которые можно разделить по нескольким критериям. Так, в зависимости от способа передачи и отображения данных об измерениях температуры они подразделяются на цифровые и аналоговые. Цифровые устройства являются более современным решением, так как информация в них отображается на дисплее и передается по электронным каналам коммуникации, аналоговые имеют циферблатное отображение данных, электрический или механический способ передачи измерений.

В зависимости от принципа действия все датчики можно подразделить на:

термоэлектрические;
полупроводниковые;
пирометрические;

терморезистивные;
акустические;
пьезоэлектрические.

Термоэлектрические

В основе работы термоэлектрического датчика лежит принцип термопары (см. рисунок 1) – у всех металлов существует определенная валентность (количество свободных электронов на внешних атомарных орбитах, не задействованных в жестких связях). При воздействии внешних факторов, сообщающих свободным электронам дополнительную энергию, они могут покинуть атом, создавая движение заряженных частиц. В случае совмещения двух металлов с различным потенциалом выхода электронов и последующим нагреванием места соединения возникнет разность потенциалов, получившая название эффекта Зеебека.

Рис. 1. Устройство термопары

На практике применяется несколько разновидностей термоэлектрических датчиков температуры, так, согласно п.1.1 ГОСТ Р 50342-92 они подразделяются на:

вольфрамрений-вольфрамрениевые (ТВР) – применяется в средах с большой рабочей температурой порядка 2000°С;

платинородий-платинородиевые (ТПР) – отличаются высокой себестоимостью и высокой точностью измерений, применяются я в лабораторных измерениях;
платинородий-платиновые (ТПП) – оснащаются защитной трубкой из металла и керамической изоляцией, обладают высоким температурным пределом;
хромель-алюмелевые (ТХА) — широко применяются в промышленности, способны охватывать диапазон температуры до 1200°С, используются в кислых средах;
хромель-копелевые (ТХК) – характеризуются средним температурным показателем, монтируются только в неагрессивных средах;
хромель-константановые (ТХК) — актуальны для газовых смесей и разжиженных аэрозолей нейтрального или слабокислого состава;
никросил-нисиловые (ТНН) – применяются для устройств среднего температурного диапазона, но обладают длительным сроком эксплуатации;
медь-константановые (ТМК) – характеризуется наименьшим пределом измерений до 400°С, но отличается устойчивостью к влаге и некоторым категориям агрессивных сред;

железо-константановые (ТЖК) – применяются в среде с разжиженной атмосферой или вакуумного пространства.

Такое разнообразие температурных датчиков на основе термопары позволяет охватывать любые сферы человеческой деятельности.

Полупроводниковые

Изготавливаются на основе кристаллов с заданной вольтамперной характеристикой. Такие датчики температуры работают в режиме полупроводникового ключа, аналогично классическому биполярному транзистору, где степень нагревания сравнима с подачей потенциала на базу. При повышении температуры полупроводниковый датчик начнет выдавать большее значение тока. Как правило, самостоятельно полупроводник не используется для измерения нагрева, а подключается через цепь усилителя (см. рисунок 2).

Рис. 2. Подключение полупроводникового датчика через усилитель

Отличаются широким диапазоном производимых измерений и возможностью подстройки датчика в соответствии с рабочими параметрами оборудования. Являются высокоточным типом, мало зависящим от продолжительности эксплуатации. Обладают небольшими габаритами, за счет чего легко устанавливаются в схемах, радиоэлементах и т.д.

Пирометрические

Работают за счет специальных датчиков – пирометров, которые позволяют улавливать малейшие температурные колебания рабочей поверхности любого предмета. Непосредственно сам чувствительный элемент представляет собой матрицу, реагирующую на определенную частоту температурного диапазона. Этот принцип положен в основу измерений бесконтактным термометром, который получил широкое распространение в период борьбы с коронавирусом. Помимо этого их применение активно используется для тепловизионного контроля конструктивных элементов, оборудования, зданий и сооружений.

Рис. 3. Принцип действия пирометрического датчика

Терморезистивные

Такие датчики температуры выполняются на основе терморезисторов – устройств с определенной зависимостью сопротивления от степени нагрева основного материала. С повышением температуры, изменяется и проводимость резистора, благодаря чему вы можете следить за состоянием нужного объекта.

Основным недостатком терморезистивного датчика является малый диапазон измеряемой температуры, но он способен обеспечивать хороший шаг измерений и высокую точность в десятых и сотых долях градусов Цельсия. Из-за чего их нередко включают в цепь с применением усилителя, расширяющего рабочие пределы.

Акустические

Акустические датчики температуры функционируют по принципу определения скорости прохождения звуковых колебаний в зависимости от температуры материала или поверхности . Непосредственно сам сенсор производит сравнение скорости звука, генерируемого источником, которая будет отличаться, в зависимости от степени нагрева (см. рисунок 4). Такой тип является бесконтактным и позволяет производить замеры в труднодоступных местах или на объектах повышенной опасности.

Рис. 4. Звуковой датчик температуры

Пьезоэлектрические

Работа датчика основана на эффекте распространения колебаний кварцевого кристалла при прохождении электрического тока. Но, в зависимости от температуры окружающей среды, будет меняться и частота колебаний кристалла. Принцип фиксации температурных изменений заключается в измерении частоты колебаний и последующем сравнении с установленной градуировкой номиналов для разных температур.

Схемы подключения

Основные отличия в подключении датчика температур обуславливаются сферой его применения и конструктивными особенностями. Так, в рамках статьи, мы рассмотрим несколько наиболее распространенных и интересных вариантов. Таковыми является подключение с помощью двухпроводной и трехпроводной схемы.

Рис. 5. Двухпроводная схема подключения

На рисунке 5 приведен вариант двухпроводного присоединения измерительного устройства. Этот принцип рекомендуется для всех датчиков температуры с небольшим расстоянием до контролируемого объекта. Так как сопротивление самого чувствительного элемента R_t мало измениться от сопротивления соединительных проводников R₁ и R₂, соответственно, поправка на измерения будет минимальной.

Рис. 6. Трехпроводная схема подключения

При больших расстояниях, от 150 м и более, подключение датчика следует выполнять по трехпроводной схеме, в которой существенно снижается погрешность на сопротивление в проводах R₁, R₂, R₃.

Рис. 7. Схема подключения датчика температуры двигателя

Практически в каждом современном авто осуществляется постоянный контроль температурных параметров мотора. Поэтому использование датчика является обязательным требованием безопасности. Согласно двухпроводной схемы (рисунок 7) датчик подключается одним выводом на отдельно стоящий концевик капота, который не имеет каких-либо подключений к цепи. А второй вывод, подсоединяется к блоку сигнализации установленным порядком, в соответствии с моделью.

Рис. 8. Схема подключения цифрового датчика температуры

На рисунке 8 приведен пример включения цифрового датчика Dallas. Это модель с тремя выводами, первый из которых, согласно распиновки GND подключается к заземляющему выводу микроконтроллера, второй DATA к выводу PIN 2, а третий к клемме питания +5 В. Между третей и второй ножкой включается резистор на 4,7кОм.

Примение

Сфера применения датчиков температуры охватывает как бытовые приборы, так и оборудование общепромышленного назначения, сельскохозяйственную отрасль, военную промышленность, аэрокосмический сектор. Каждый из вас может встретить их у себя дома в нагревательных приборах – бойлерах, духовках, мультиварках или хлебопечках.

В тяжелой промышленности тепловые сенсоры позволяют контролировать степень нагрева печей, воздуха в рабочей области, состояние трущихся поверхностей. В медицине их используют для контроля температуры в труднодоступных местах или для упрощения различных процедур.

Многие автолюбители часто сталкиваются с анализаторами температуры, контролирующими состояние масла или другой охлаждающей жидкости. На сети железных дорог они позволяют отслеживать нагрев букс и колесных пар. В энергетике с их помощью обследуются контактные соединения и качество прилегания поверхностей.

Как подобрать?

При выборе датчика температуры необходимо руководствоваться такими критериями:

если датчик будет соприкасаться или располагаться внутри измеряемой среды, то берется контактная модель, если находиться вне объекта, то бесконтактная;
условия и состояние среды, в которой он будет функционировать (влажность, агрессивные вещества и т.д.) должны соответствовать возможностям датчика;
шаг и градуировка измерений должны обеспечивать удобную эксплуатацию и датчика, и оборудования;
если датчик подлежит замене в ходе эксплуатации, то устанавливаются сменные варианты;
при выборе датчика температуры для замены неисправного, лучше воспользоваться его VIN кодом;
предел рабочих температур должен охватывать все возможные значения нагрева, некоторые из них приведены в таблице ниже.

Таблица: температурные пределы датчиков термоэлектрического типа

Тип	Состав	Диапазон температур
T	медь / константан	от -250 °C до 400 °C
J	железо / константан	от -180 °C до 750 °C
E	хромель / константан	от -40 °C до 900 °C
K	хромель / алюмель	от -180 °C до 1 200 °C
S	платина-родий (10 %) / платина	от 0 °C до 1 700 °C
R	платина-родий (13 %) / платина	от 0 °C до 1 700 °C
B	платина-родий (30 %) / платина-родий (6 %)	от 0 °C до 1 800 °C
N	нихросил / нисил	от -270 °C до 1 280 °C
G	вольфрам / рений (26 %)	от 0 °C до 2 600 °C
C	вольфрам-рений (5 %) / вольфрам-рений (26 %)	от 20 °C до 2 300 °C
D	вольфрам-рений (3 %) / вольфрам-рений (25 %)	от 0 °C до 2 600 °C

Использованная литература

Виглеб Г «Датчики», 1989
Фрайден Дж «Современные датчики. Справочник» 2005
Ананьева Н.Г., Ананьева М.С., Самойлов В.Н «Измерение температуры» 2015
Дж. Вебстер «Справочник по измерениям, сенсорам и приборам» 2006

Термоэлектрический преобразователь: термопара и термометр сопротивления (датчик температуры Pt100 и Pt1000)

На протяжении многих лет компания WIKA является одним из лидирующих производителей высококачественных термоэлектрических преобразователей. Нашим главным отличием является огромный опыт и использование новых технологий для производства датчика температуры Pt100, Pt1000.

Что такое термоэлектрический преобразователь?

Термоэлектрический преобразователь – это узел, где есть или один датчик температуры Pt100, Pt1000, или более; со специальной защитой, которая может включать, например, соединительную головку, удлинительную шейку, защитную гильзу. Чувствительный элемент, встроенный в датчик температуры Pt100 или Pt1000, осуществляет фактическое измерение температуры и преобразовывает измеренную температуру в электрический сигнал.

Термоэлектрический преобразователь WIKA можно разделить по принципам измерения на следующие типы:

Термоэлектрический преобразователь — термопара

Термоэлектрический преобразователь типа термопара WIKA подходит для измерения высоких температур до +1 600 °C. Маленький диаметр зонда термопар обеспечивает быстрое время отклика, такое же как и для термометров сопротивления.

Данный термоэлектрический преобразователь имеет два провода из двух различных материалов, которые соединены в единую конструкцию. Точка соединения (горячий спай) представляет собой фактическую точку измерения температуры, а концы проводов называются холодным спаем. При изменении температуры на горячем спае из-за различной электронной плотности материалов и разницы температуры между горячим и холодным спаями образуется напряжение. Оно пропорционально температуре в точке измерения температуры (эффект Зеебека).

Термоэлектрический преобразователь — термометр сопротивления с датчиком температуры Pt100 и Pt1000

Термоэлектрический преобразователь типа термометр сопротивления преимущественно используется для измерения низкой и средней температуры в диапазоне от -200 … +600 °C. В промышленности главным образом применяются термометры с датчиком температуры Pt100 или Pt1000. Если чувствительный элемент датчика температуры Pt100 или Pt1000 обнаруживает повышение температуры, то повышается и его сопротивление (положительный температурный коэффициент).Сопротивление термометра с датчиком температуры Pt100 при 0 °C составляет 100 Ом, а типа Pt1000-1000 Ом.

Термоэлектрический преобразователь типа термометр сопротивления может иметь два типа сенсоров: тонкопленочный и проволочный. Преимуществами тонкопленочного сенсора являются его маленький размер и высокая виброустойчивость при надлежащей конструкции. Тонкопленочные сенсоры имеют стандартное исполнение, при условии, если они подходят для нужного диапазона температуры (диапазоны измерений для датчиков температуры с классом точности B: тонкопленочные сенсоры -50 … +500 °C, проволочные сенсоры -200 … +600°C).

Свяжитесь с нами

Вам нужна дополнительная информация? Напишите нам:

Датчик температуры: принцип работы, измерения и температурный диапазон

Современное производство просто немыслимо без автоматизации различных технологических процессов. Начиная от атомной станции и заканчивая автомобилями, везде можно обнаружить элементы автоматического контроля и регулирования необходимых параметров. Давление, угловая и линейная скорости, температура и многие другие параметры необходимо контролировать для более эффективной работы всего производства или машины.

Среди общего многообразия контролируемых параметров около половины занимает измерение и контроль температуры. Причём одной из наиболее важных деталей всей системы является датчик. Исходя из того, что условия и диапазоны температур могут сильно варьироваться, датчики и первичные преобразователи исполняются с различными свойствами и качествами в зависимости от технологических требований.

Сам по себе датчик измерения температуры является устройством, способным получать измеряемую величину и преобразовывать её в сигнал для последующей обработки и регулировании контролирующим прибором. Проще говоря, он является преобразователем одной величины (температуры) в другую величину (электрический ток, сопротивление), которую способен обработать прибор (к примеру, регулятор температуры) и на основании полученных данных выполнить действия, для которых создаётся сам этот прибор. К примеру, при достижении температуры выше заданной прибор может отключить исполнительный механизм для остановки источника (среды) нагрева.

Виды датчиков температуры

Ввиду того что условия и диапазоны измерений для разных задач могут сильно отличаться, а требования к измерению различных температурных параметров быть разными, соответственно, и для выполнения тех или иных задач термопреобразователь должен соответствовать этим условиям и определённым требованиям. Поэтому они могут быть разными и использовать в работе различные свойства материалов. Таким образом, датчики бывают:

Полупроводниковые;
Терморезистивные;
Акустические;
Термоэлектрические;
Пьезоэлектрические;
Пирометры.

Коротко опишем особенности каждого из них, чтобы можно было представлять, в каких случаях необходимо использовать тот или иной прибор.

Полупроводниковые термоэлектрические

Термопреобразователи этого типа востребованы в производствах, так как являются недорогими и довольно точными приборами с низкой погрешностью. Под воздействием температуры такой датчик регистрирует изменения в свойствах p-n перехода. Здесь может использоваться практически любой диод или же биполярный транзистор. Высокая точность полупроводниковых термодатчиков достигается за счёт зависимости напряжения на транзисторе от абсолютной температуры.

Терморезистивные термоэлектрические преобразователи

Основными положительными сторонами подобных термодатчиков является их долговечность, стабильность и высокая чувствительность. Они прекрасно вписываются практически в любую схему.

Работа таких термопреобразователей основывается на изменении сопротивления под действием температуры на проводник или полупроводник. Проще говоря, они содержат в своей конструкции терморезистор, который реагирует на изменение замеряемой среды.

В зависимости от материала, используемого в терморезистивных термодатчиках, их разделяют на:

Кремниевые резистивные, которые отличаются долговременной стабильностью и высокой точностью.
Резистивные детекторы температуры, отличающиеся высокой стабильностью, прочностью и точностью. В основе их работы заложена способность металлов изменять своё сопротивление при воздействии температуры. Чаще в таких датчиках используют платину или медь, а при контроле особо высоких температур — вольфрам. Единственным их недостатком является относительно высокая стоимость.
Работа термисторов основана на использовании металлооксидных соединений. Применяют их лишь для замеров абсолютных температур. Основным из минусов можно выделить необходимость калибровки и недолговечность.

Акустические бесконтактные устройства

Такой тип температурного датчика применяется преимущественно для измерения высоких температур. Принцип действия их основан на изменении характеристик звука при различных температурах. Состоит такой термодатчик из приёмника и излучателя. Звук, проходя через исследуемую среду, попадает в приёмник, где фиксируются его параметры, и на их основе определяется температура.

Акустические термодатчики часто используются в медицине и там, где невозможно измерить температуру контактными способами. Одним из основных их недостатков является низкая точность измеряемых температур и высокая погрешность вследствие дополнительных особенностей.

Термоэлектрические датчики

Термоэлектрические датчики, или, проще говоря, термопары отличаются широким спектром измеряемых показателей — от -200 до 2200 градусов Цельсия. При этом их возможности зависят от использованных материалов. Так, термопары из неблагородных металлов позволяют измерять температуру до 1100 °C, с благородными до 1600 °C, а для замера особо высоких терморежимов используются термопары с тугоплавкими металлами типа вольфрама.

Принцип работы термоэлектрических датчиков основан на эффекте Зеебека, т. е. используются спаи разнородных металлов, образующих замкнутый контур, в котором возникает электрический ток, когда места спаев имеют различную температуру. Состоит термопара из двух концов: рабочий и свободный. Первый погружается непосредственно в рабочую среду, а второй нет. Таким образом, возникает разность температур, что отображается в виде выходного напряжения, которое фиксируется мультивольтметром, зачастую входящим в комплект с термоэлектрическим датчиком.

Пьезоэлектрические кварцевые приборы

Принцип работы датчика температуры пьезоэлектрического основан на использовании кварцевого пьезорезонатора. Используемый в нём пьезоматериал исполняет роль резонатора. Когда на него подаётся электрический ток, то этот материал начинает колебаться при воздействии разных терморежимов, и частота колебаний также изменяется, что и положено в основу пьезоэлектрических датчиков.

Бесконтактные термопреобразователи пирометры

Бесконтактные датчики, способные фиксировать тепловое излучение от нагретых тел, называются пирометрами. Удобство подобных приборов заключается в том, что нет необходимости помещать его непосредственно в среду. Однако без прямого контакта точность их показаний относительно низка, ведь здесь могут присутствовать побочные явления, влияющие на показания.

Существует три типа пирометров:

Интерферометрические пирометры испускают два луча, которые проходят один через среду, а второй является контрольным. Два этих луча попадают на кремниевый чувствительный элемент, после чего сравнивается преломление и длина лучей, непосредственно зависящие от нагрева среды.
Флуоресцентные термодатчики работают по более сложному принципу: на поверхность, где необходимо замерить количество тепла, наносятся компоненты на основе фосфора. После этого объект подвергается ультрафиолетовому импульсному излучению, в результате чего происходят определённые реакции, а излучение подвергается анализу.
Датчики, которые содержат растворы, способные менять окраску под воздействием температур. Хлорид кобальта, применяемый в подобных пирометрах, при контакте с измеряемой средой способен изменять цветовой спектр в зависимости от степени нагрева. Таким образом, величина света, проходящего через раствор, позволяет измерять необходимые термопараметры.

Правила выбора

Все вышеперечисленные датчики превосходно выполняют свои функции в заданных пределах. Однако нужно понимать, что выбирать и использовать их необходимо исходя из требований в конкретно взятом случае.

Поэтому при выборе того или иного термопреобразователя стоит уделять внимание следующим моментам:

Величина температурного диапазона.
Возможность погрузить датчик в измеряемую среду. Если такая возможность отсутствует, то стоит прибегнуть к помощи пирометров или акустических датчиков.
Условия измерения являются одним из наиболее важных моментов при выборе датчика. Здесь стоит учитывать не только агрессивность среды, но и такие параметры, как: давление, влажность и т. д. Поэтому выбирать стоит либо бесконтактные датчики, либо в коррозиестойких корпусах.
Природа выходного сигнала всегда также должна учитываться. Ведь одни термопреобразователи могут сразу пересчитать сигнал в градусы, а другие выдают его лишь в величине тока.
Некоторые датчики довольно нестабильны и недолговечны, что также стоит брать во внимание. Поэтому если требуется долгая работа без замены и калибровки, то этот нюанс также должен быть учтён.
Нелишним будет при выборе датчика под определённые потребности обращать внимание и на время срабатывания, разрешение и погрешность, рабочее напряжение питания, тип корпуса.

Учтя все вышеперечисленные нюансы, можно подобрать датчик, полностью соответствующий по своим характеристикам в отдельно взятой ситуации и для конкретно поставленных задач.

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 -200^oC	±1,3 К
	при -100^oC	±0,8 К
	при -50^oC		±0,25 К*
	при 0^oC	±0,3 К	±0,15 К	±0,06 К
	при +100^oC	±0,8 К	±0,35 К	±0,16 К
	при +200^oC	±1,3 К	±0,55 К	±0,26 К
	при +300^oC	±1,8 К	±0,75 К	±0,36 К
	при +400^oC	±2,3 К

Обозначение	Диапазон	Макс. отклонение
NTC датчик (10К при 25 ^oC)	-20…0^oC	±0,4 К
	0…+70^oC	±0,4 К
	+70…+125^oC	±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.

Цифровой датчик температуры и влажности: принцип работы

Датчики температуры в настоящее время используются повсеместно. Это и системы отопления и климат-контроля. Холодильники, чайники, компьютеры – везде используются различные виды датчиков температур. Это всё только в бытовом применении. В промышленном использовании их сфера применения куда шире.

Методы измерений температур

Физические тела благодаря своим свойствам зависят от температуры, и если знать, как влияет температура на тот или иной материал. Выбор метода и материала для измерений определяется диапазоном измеряемых температур, требований к условиям работы, чувствительности и точности измерения.

Загрузка …

Существует два варианта измерений: контактные и бесконтактные.

Бесконтактные – осуществляют измерения на основе теплового излучения тел. Такой метод позволяет проводить измерения, находясь на удалении. Помимо этого они применяются для измерения высочайших температур, при которых контактные датчики работать не смогут. Однако к проблемам таких измерителей относят низкую точность измерения низких температур. Нередко и вовсе становиться невозможно, измерить такие температуры.

Контактные – проводят измерения, основываясь на принципе теплового равновесия между измеряемым объектом и чувствительным элементом измерительного прибора. К таким относятся термопары, терморезисторы и др.

Термопары обладают очень высоким диапазоном измеряемой температуры, практически от самого абсолютного нуля до показателей достигающих отметки в три тысячи градусов Цельсия. Однако в виду особого свойства работы термопары (она измеряет разницу между двумя спаями) для измерения второго спая придется придумать иной способ замера.

Проблемы с точностью измерений термопары создает и используемые материал, наличие в нем примесей и способ обработки. Всё это может влиять на термоэдс прибора в целом.

Терморезисторы использует проволочный и полупроводниковый метод измерения. В зависимости от изменения сопротивления металла во время нахождения в определенной температурной среде. Иными словами от изменений температуры окружающей среды, изменяется число сопротивляемости измерительного элемента.

К минусам терморезисторов относят не очень высокую точность и подверженность к износу измерительного материала вызывающее еще большее падение точности со временем.

Существуют датчики в виде микросхем. Они имеют встроенной к чувствительному элементу структурой формирования исходящего сигнала. Такие датчики бывают аналоговые и цифровые. Подключение таких аппаратов к микроконтроллерам является очень простым. Аналоговые подключаются к ADC, а цифровые с любой популярный интерфейс (чаще IC).

Подобные устройства обладают неплохой точностью и малой ценой. Их использование удобно в большинстве случаев и имеет свою нишу, где используют только их. Однако есть и недостатки такие как – зависимость от питания, большое количество выводов требует большого количества проводников. Питающий их ток снижает точность измерений. Область температур сильно ограничена вышеназванными условиями, и рассчитана на температуры не ниже -55 и не выше 125 градусов Цельсия.

Цифровые технологии измерений

Цифровые датчики являются на текущий момент самым оптимальным решением для работы с микроконтроллерами, если нет каких-то специфических условий. В отличии от аналоговых, цифровые могут работать в длинной проводной линии и их сигнал более устойчив к помехам.

Рабочий интерфейс позволяет подключать одновременно несколько цифровых датчиков на линию, осуществляя покрытие большой территории датчиками, и считывая градиент изменения температур на площади. Цифровые измерители способны работать даже с самыми примитивными интерфейсами.

Аналого-цифровые измерители могут иметь достаточно долгое время преобразования сигнала от измерительного элемента в цифру (до 1 секунды в высоком разрешении), но точность при этом остается весьма высокой (погрешность около +- 0.5 градусов Цельсия при измерении в районе комнатных температур).

В заключении следует перечислить все преимущества цифры:

отличные показатели точности;
высокая повторяемость характеристик;
линейность;
устойчивость перед лицом внешних помех;
низкая цена;
подключение нескольких измерителей к одной рабочей шине;
проста в эксплуатации.

Основные модели

DS18B20.

Бюджетная модель, обладающая хорошей точностью. Для подключения использует 1-Wire, что позволяет подключать измерители по трехпроводной линии.

LM75A.

Имеет фиксированное время преобразования. Обладает возможностью подключать до 8 устройств на шину. Обладает точностью до 0.125 градуса Цельсия.

STTS75.

Также как и LM75A имеет возможность подключить до 8 устройств, при этом обладает большей скоростью работы, чем DS18B20, таким образом, собирая всё лучшее от всех моделей.

Гигрометры

Цифровой датчик температуры – это далеко не весь потенциал цифры. В таком датчике также может быть совмещен и измеритель влажности воздуха. А благодаря возможности программировать цифровое устройство, аппарат становиться и своего рода реле для климатических установок и вентиляций.

Требования к гигрометру всегда одни: точность, чувствительность, легкий монтаж и заменимость. Второстепенным, но немаловажным будет стоимость гигрометра, на которую также обращает внимание среднестатистический покупатель.

Виды гигрометров:

Они представлены в виде конденсатора с воздушным зазором. Когда изменяется число водяного пара, изменяется и емкость конденсатора. Прибор достаточно точен для измерения влажности в бытовых условиях, хотя и не удовлетворит специфических требований по особо точным измерениям низкой влажности. Среднее отклонение у таких устройств 2% при разбросе измеряемой влажности в 5-95%.

№	Полезная информация
1	Резистивные

Принцип работы основан на измерении влажности гигроскопической среды. В датчике находится подложка, на которую при помощи фоторезистора наложили пару электродов и накрыли проводящим полимером.

Срабатывает система каждые 10-30 секунд. Устройство не требовательно к настройке и легко заменяется. Исправная работа устройства обеспечивается до 5 лет при условии отсутствия в воздухе высокого содержания вредных химических примесей.

Теплопроводящие.

Такие чаще всего используются в бытовых приборах. Суть их работы в связанных между собой в одном мосту нескольких термисторов. Один из термисторов изолирован, в то время как другой открыт, разнится между ними и преобразуется в необходимый результат.

Цифровой измеритель в отличии от аналогов собрать самостоятельно намного сложнее, он требует настройки от специалиста. Его преимуществом является выносной дисплей с элементами программирования датчика. Такими как установка таймеров измерения, срабатывание на движение (при оборудовании его еще и датчиком движения), и в целом цифровой датчик является своего рода конструктором который можно собрать в нечто намного большее, чем просто гигрометр. Или же расширять его возможности постепенно по мере необходимости. Из минусов помимо проблем с первоначальной настройкой – отсутствие вентиляции при выключенном электричестве.

Области применения цифровых датчиков

Как уже стало ясно, цифровые измерители сейчас набирают всё большую популярность и используются практически во всех сферах, как более простые, дешевые и гибкие датчики. Устройства на основе цифры чаще всего используют в овощехранилищах и подвалах. Благодаря их тесной работе с программатором ими легко управлять. Настраивать необходимую температуру и поддерживать ее при помощи функций реле, которые также может обеспечивать датчик при дополнительных настройках.

Цифра полностью автоматизирует любое измерение и регулирование температуры или влажности. Она же используется повсеместно в компьютерных технологиях, обеспечивая работу внутренних систем охлаждения и выдавая показания датчиком пользователю машины.

Не смотря на то, что цифра обладает возможностью подстраиваться под желания пользователя, она тяжело работает в уникальных условиях. Слишком требовательна к какому-то климатическому минимуму, при котором будет исправно работать. Тем не менее, наиболее распространенной сейчас является именно она за счет возможности повсеместного бытового применения.

Обладая минимальными понятиями в электронике и программировании, вы можете собрать свои аппараты под ваши требования на базе плат Arduino и использовать их, так как сами хотите.

Всю необходимую защиту от влаги или иных воздействий среды могут обеспечить герметичные корпусы или иные элементы защиты основной микросхемы, сами же измерительные элементы не так критичны к среде.

Современные производители цифровых датчиков активно контактируют с покупателями и стараются потакать их всевозможным желаниям. Развивая отрасль цифры с всё более неожиданных ракурсов.

Цифра легко интегрируется практически с любой техникой. Есть возможность соединить работу датчика и вентилятора или системы включения света, или угол поворота камеры наблюдения. Цифровые датчики благодаря своей гибкости и «пронырливости» способны заменять собой многие менее продвинутые компоненты и существенно экономить ресурсы и деньги в бытовых условиях.

YouTube responded with an error: The provided API key has an IP address restriction. The originating IP address of the call (87.236.20.136) violates this restriction.

Преобразователи температуры

: что это такое? (Типы и примеры)

Что такое датчик температуры?

A Датчик температуры — это устройство, которое преобразует тепловую величину в любую физическую величину, такую как механическая энергия, давление, электрические сигналы и т. Д. Например, в термопаре разность электрических потенциалов создается из-за разницы температур на ее выводах. Итак, термопара — это преобразователь температуры.

Основные характеристики датчиков температуры

Входными данными для них всегда являются тепловые величины
Они обычно преобразуют тепловую величину в электрическую величину
Они обычно используются для измерения температуры и теплового потока

Базовая схема датчиков температуры

Основная схема датчиков температуры приведена ниже в следующих шагах
Sensing Element.

Чувствительный элемент в датчиках температуры — это элемент, свойства которого изменяются при изменении температуры. При изменении температуры происходит соответствующее изменение определенных свойств элемента.

Пример — в терморезистивном датчике температуры (RTD) чувствительным элементом является платиновый металл.

Желательные условия для выбора чувствительного элемента:

Изменение сопротивления материала на единицу при изменении температуры должно быть большим
Материал должен иметь высокое удельное сопротивление, чтобы для его конструкции использовался минимальный объем материала
Материал должен иметь непрерывную и стабильную связь с температурой.
Преобразовательный элемент
Это элемент, который преобразует выходной сигнал чувствительного элемента в электрическую величину.Изменение свойства чувствительного элемента действует как выход для него. Он измеряет изменение свойств чувствительного элемента. Затем выходной сигнал преобразовательного элемента калибруется для получения выходного сигнала, который представляет изменение количества тепла.

Пример. В термопаре разность потенциалов, возникающая на двух выводах, измеряется вольтметром, а величина напряжения, возникающего после калибровки, дает представление об изменении температуры.

Типы датчиков температуры

Типы контактных датчиков температуры

В них чувствительный элемент находится в прямом контакте с источником тепла.Они используют теплопроводность для передачи тепловой энергии.

Типы бесконтактных датчиков температуры

В бесконтактных датчиках температуры элемент не находится в прямом контакте с источником тепла (аналогично бесконтактному тестеру напряжения или ручке напряжения). Бесконтактные датчики температуры используют принцип конвекции для теплового потока. Различные обычно используемые преобразователи температуры описаны ниже:

Термистор

Термистор можно назвать термистором.Как видно из названия, это устройство, сопротивление которого изменяется при изменении температуры. Благодаря высокой чувствительности они широко используются для измерения температуры, их принято называть идеальными датчиками температуры. Термисторы обычно состоят из смеси оксидов металлов.

Свойства термисторов

Они имеют отрицательный тепловой коэффициент, т.е. сопротивление термистора уменьшается с повышением температуры
Они состоят из полупроводниковых материалов
Они сделаны чувствительнее, чем термометры сопротивления (RTD) и термопары
Сопротивление находится между 0.От 5 Ом до 0,75 МОм
Они обычно используются в приложениях, где диапазон измерения температуры от -60 ^o C до 15 ^o C.

Термометры сопротивления

Другой тип датчика температуры — это датчик температуры сопротивления. Детектор или RTD. RTD — это прецизионные датчики температуры, изготовленные из проводящих металлов высокой чистоты, таких как платина, медь или никель, намотанных в катушку, электрическое сопротивление которых изменяется при изменении температуры, подобно сопротивлению термистора.

Сопротивление изменяется в соответствии со следующим соотношением:

R = Сопротивление элемента при данной температуре
α = Тепловой коэффициент элемента
R _o = Сопротивление элемента при 0 ^o C

Основные характеристики RTD

Они очень чувствительны и очень дешевы по сравнению с термисторами и термопарами.
Они могут измерять температуру от -182,96 ^o C до 630,74 ^o C

Термопары

Термопары — это преобразователи температуры, которые в основном состоит из двух сварных соединений разнородных металлов, таких как медь и константан.Один спай поддерживается при постоянной температуре, называемой эталонным (холодным) спаем, а другой — измерительным (горячим) спаем. Когда два перехода находятся при разных температурах, на переходе создается напряжение, которое используется для измерения температуры.

Принцип термопары

Когда соединения двух металлов, таких как медь и константан, соединяются вместе, между ними создается разность потенциалов. Это явление называется эффектом Зеебека, поскольку вдоль проводящих проводов создается температурный градиент, создающий ЭДС.Тогда выходное напряжение термопары зависит от изменений температуры.

Основные характеристики термопар

Экстремальные температуры в диапазоне от -200 ^o C до более +2000 ^o C могут быть измерены с помощью термопар, что является преимуществом как по сравнению с RTD, так и по термистору.
Они являются активными преобразователями, поэтому им не нужен внешний источник для измерения температуры, как, например, термометры сопротивления и термисторы.
Они дешевле, чем термометры сопротивления и термисторы.
Они имеют небольшую точность по сравнению с термометрами сопротивления и термисторами, поэтому обычно они не используются для высокоточных работ.

Преобразователи температуры для интегральных схем

Это преобразователи температуры, в которых датчик температуры используется вместе с монолитными электронными схемами в качестве комбинации для измерения температуры.
Они имеют следующий тип:

LM 335 — он обеспечивает выходную мощность 10 мВ / ^o K
LM 34 — он обеспечивает выходную мощность 10 мВ / ^o F
AD 592 — обеспечивает ток выход 1 мкА / ^o K

Описание серии LM 335

LM335 представляет собой термочувствительный стабилитрон, который смещается в обратном направлении в область пробоя, когда датчик обнаруживает любые изменения температуры и выдает выходной сигнал как

θ = Температура в ^o C

Основные характеристики встроенных преобразователей температуры

Это линейные преобразователи температуры
Они очень дешевы
Они имеют небольшой рабочий диапазон от 0 до 200 ^o C, что является их главный недостаток.

Датчик температуры: определение, принцип работы и типы

— Реклама —

Датчик температуры используется для измерения температуры физического объекта. Обычно преобразователь — это не что иное, как преобразование физической величины в электрическую энергию. Таким образом, датчик температуры — это инструмент, используемый для преобразования тепловой энергии веществ в электрическую форму. Другими словами, это электрическое оборудование, применяемое для автоматического измерения температуры.Последнее предназначение датчика температуры — измерение тепла материала в читаемом формате.

Основные характеристики датчиков температуры

Несмотря на то, что датчики температуры бывают различных типов и областей применения, их основной принцип и особенности очень схожи, что можно резюмировать следующим образом:

Входом для датчика температуры неизменно являются тепловые величины
Регулярно преобразуют тепловую величину в электрическую
Обычно используются для определения температуры и теплового потока

Базовая диаграмма датчика температуры

Принципиальная конструкция преобразователей температуры представлена ниже:

Чувствительный элемент

Чувствительная часть датчика температуры — это элемент, характеристики которого изменяются при изменении температуры.При изменении температуры соответствующая разница возникает в конкретных свойствах компонента. Например, в датчике температуры сопротивления (RTD) чувствительным компонентом является металлическая платина.

Допустимые ограничения для определения чувствительной составляющей могут быть составлены следующим образом:

Изменение удельного сопротивления материала на единицу изменения температуры должно быть достаточно значительным.
Материал должен иметь большое удельное сопротивление, чтобы для его изготовления использовался минимальный объем вещества.
Материал должен иметь постоянную и устойчивую связь с температурой.

Преобразовательный элемент

Преобразовательный элемент — это элемент, который преобразует выходной сигнал чувствительного компонента в электрическую величину. Изменение характеристики чувствительного компонента выступает для него как выходной сигнал. Он измеряет изменение свойств чувствительного компонента. Затем результат калибруется для получения выходной мощности, представляющей изменение количества тепла.Например, в термопаре разность потенциалов, генерируемая на двух выводах, измеряется вольтметром. Величина напряжения, генерируемого после калибровки, дает представление об изменении температуры.

Типы датчиков температуры

С общей точки зрения датчики температуры можно разделить на контактные и бесконтактные датчики температуры. В контактных типах чувствительный компонент находится в прямом контакте с веществом; следовательно, они используют механизм теплопроводности для передачи тепловой энергии.В бесконтактном преобразователе элемент не находится в прямом контакте с источником тепла, что означает, что в бесконтактных преобразователях температуры для передачи тепла используется конвекционный механизм. Для получения дополнительной информации о различных типах теплопередачи щелкните здесь.

В зависимости от функции и конструкции датчика существуют различные типы датчиков температуры, которые в целом можно разделить на следующие категории:

Термистор
Термометры сопротивления
Термопары
Преобразователи температуры для интегральных схем

Термистор

Слово термистор является обобщенной формой термина «термический резистор».Как следует из названия, это устройство, сопротивление которого зависит от изменения температуры. Они широко используются для измерения температуры из-за своей высокой чувствительности. Их регулярно называют идеальными датчиками температуры. Термисторы обычно состоят из смеси оксидов металлов.

Схематическое изображение компонентов термистора (Ссылка: lectric4u.com )

Характеристики термисторов Термисторы

имеют различные типы и области применения; однако у них есть следующие общие характеристики:

Они имеют «отрицательный тепловой коэффициент», т.е.е. сопротивление термистора уменьшается с увеличением температуры.
Изготовлены из полупроводниковых материалов.
Обычно они более чувствительны, чем «термопары» и «термометры сопротивления».
Их сопротивление составляет от 0,5 Ом до 0,75 МОм
Обычно они используются в приложениях с температурным диапазоном от -60 ^o C до 15 ^o C.

Приложения

Некоторые наиболее важные области применения термисторов:

Их можно использовать в качестве токоограничивающих устройств для защиты цепей в качестве замены предохранителей.
Их можно использовать в качестве таймеров в цепи катушки размагничивания большинства дисплеев с электронно-лучевой трубкой (ЭЛТ).
Их можно использовать в качестве обогревателя в автомобильной промышленности для получения дополнительного тепла внутри кабины с дизельным двигателем.
Их также можно использовать в схемах защиты литиевых батарей.
Их можно использовать в качестве термометров сопротивления для измерений при очень низких температурах порядка 10 К.
Они также используются в качестве датчиков в автомобильной промышленности для контроля температуры жидкости, такой как воздух в салоне, охлаждающая жидкость двигателя, температура моторного масла или наружного воздуха, и выдачи относительных показаний для регулирования таких устройств, как ЭБУ.
также регулярно используются в современных цифровых термостатах и контролируют температуру аккумуляторных батарей во время зарядки.
В сфере бытовой техники покупателя для оценки температуры. Тостеры, морозильники, холодильники, фены и т. Д. В зависимости от термисторов для точного контроля температуры.
Они используются для определения профиля температуры внутри герметичного отверстия конвективного (теплового) инерционного датчика.

Термометры сопротивления Температурные датчики сопротивления

(RTD) — это еще один вид датчиков температуры.RTD — это относительно высокоточные датчики температуры, изготовленные из проводящих металлов высокой чистоты, таких как медь, платина или никель, связанных в катушку. Их электрическое сопротивление изменяется аналогично сопротивлению термистора, соответствующему изменению температуры.

Схематическое изображение компонентов термометра сопротивления (Ссылка: circuitglobe.com )

Основные характеристики RTD

Общие характеристики RTD следующие:

Они очень чувствительны и относительно доступны по сравнению с термопарами и термисторами.
Они способны измерять температуру в диапазоне от -182,96 ^o C до 630,74 ^o C.

Типы элементов

Датчики RTD делятся на три основных вида: тонкопленочные, проволочные и спиральные элементы. Хотя эти типы наиболее широко используются в промышленности, используются и другие, более необычные формы; например, углеродные резисторы используются при сверхнизких температурах (от -273 ° C до -173 ° C).

Элементы углеродного резистора

Они доступны по цене, широко используются и дают очень воспроизводимые результаты при низких температурах.Они являются наиболее устойчивой формой при низких температурах. Обычно они не испытывают значительных эффектов тензодатчика или гистерезиса.

Элементы без деформации

В этом типе используется катушка с проволокой, которая минимально поддерживается в герметичном корпусе, снабженном холостым газом. Эти датчики работают при температуре до 961,78 ° C и используются в SPRT, которые определяют ITS-90. Они состоят из платиновой проволоки, свободно намотанной на опорную конструкцию, поэтому элемент может свободно расширяться и взаимодействовать с температурой.Они очень чувствительны к ударам и сотрясениям, поскольку платиновые петли могут раскачиваться вперед и назад, создавая деформацию.

Тонкопленочные элементы

Эти типы имеют чувствительный компонент, созданный путем нанесения тонкого слоя резистивного материала, обычно платины, на керамическую подложку. Эта пленка затем покрывается эпоксидной смолой или стеклом, что помогает сохранить осажденную пленку, а также служит для снятия напряжения для внешних выводных проводов. Недостатки этого типа в том, что они не так долговечны, как проволочные или спиральные.

Элементы проволочные

Эти типы могут иметь более высокую точность, особенно для широкого диапазона температур. Диаметр катушки представляет собой компромисс между механической стабильностью и возможностью расширения проволоки для минимизации деформации и значительного дрейфа. Чувствительный провод наматывается на изолирующую оправку или сердечник. Коэффициент теплового расширения материала сердечника обмотки согласовывается с чувствительным проводом, чтобы амортизировать любую механическую деформацию.

Винтовые элементы

Эти типы элементов широко заменили компоненты с проволочной обмоткой в промышленности.Эта конструкция имеет проволочную катушку, которая может свободно выходить за пределы температуры, удерживается на месте некоторой механической опорой, позволяя катушке сохранять свою форму. Эта «свободная от деформации» конструкция позволяет измерительному проводу удлиняться и не подвергаться сжатию со стороны других материалов; в этом отношении он аналогичен SPRT, основному стандарту, на котором основан ITS-90, обеспечивая при этом стабильность, необходимую для промышленного применения.

Термопары

Термопары — это преобразователи температуры, состоящие из двух сварных соединений разных металлов, таких как константан и медь.Один спай поддерживается при фиксированной температуре, называемой эталонным (холодным) спаем, а другой — измерительным (горячим) спаем. Эта разница температур между двумя переходами создает напряжение, генерируемое на переходе, используемое для измерения температуры. Это явление называется эффектом Зеебека, при котором вдоль проводящих проводов образуется температурный градиент, создающий электромагнитное поле (ЭМП). Напряжение, производимое термопарой, зависит от колебаний температуры.

Схема термопары (Ссылка: circuitglobe.com )

Основные характеристики термопар

Несмотря на различия между различными типами термопар, их характеристики, как правило, относятся к следующим позициям:

Их главное преимущество — возможность измерения в широком диапазоне температур по сравнению с RTD и термисторами (от -200 ^o C до более +2000 ^o C).
Это активные преобразователи , что означает, что они не требуют каких-либо внешних источников для измерения температуры, таких как термисторы и термометры сопротивления.
Они более доступны, чем термисторы и термометры сопротивления.

Они имеют более низкую точность по сравнению с термисторами и RTD; таким образом, как правило, они не используются для приложений высокой точности.

Типы термопар

Особые комбинации сплавов стали общепринятыми в качестве отраслевых стандартов. Определение комбинации определяется стоимостью, доступностью, доступностью, температурой плавления, химическими характеристиками, долговечностью и производительностью.Несколько типов лучше всего подходят для различных применений. Их регулярно выбирают в зависимости от требуемого температурного диапазона и чувствительности. Термопары с низкой чувствительностью (типы B, R и S) имеют соответственно более низкое разрешение. Другие критерии выбора включают химическую инертность вещества термопары и то, является ли оно магнитным или нет. Стандартные типы термопар перечислены ниже, сначала положительный электрод, а затем отрицательный электрод.

Термопары из никелевого сплава
- Тип E
- Тип J
- Тип K
- Тип M
- Тип N
- Тип T
Термопары из сплава платины и родия
Термопары из сплава вольфрам / рений

Приложения Термопары

подходят для измерения в широком диапазоне температур, от -270 ° C до 3000 ° C (кратковременно, в неактивной атмосфере).Приложения включают измерение температуры печей, дизельных двигателей, выхлопных газов газовых турбин, других производственных процессов и устройств тумана. Они мало подходят для приложений, где требуется измерять меньшее количество колебаний температуры с высокой точностью, например, диапазон 0–100 ° C с точностью 0,1 ° C. Для таких применений более подходят термисторы, кремниевые датчики температуры запрещенной зоны и термометры сопротивления.

Преобразователи температуры интегральных схем Преобразователи температуры на интегральных схемах

— это преобразователи, в которых датчик температуры используется вместе с твердотельными электронными цепями в качестве комбинации для измерения температуры.

Обычно они бывают следующих типов:

LM 335 — дает выходную мощность 10 мВ / ^o K
LM 34 — обеспечивает выходную мощность 10 мВ / ^o F
AD 592 — обеспечивает выходной ток 1 мкА / ^или K

Основные характеристики встроенных преобразователей температуры

Ниже кратко излагаются основные характеристики интегрированных преобразователей температуры:

Это линейные преобразователи температуры
Очень доступные
Они имеют крошечный рабочий диапазон от 0 до 200 ^o ° C, что является их основным недостатком.

— Объявление —

Что такое датчик температуры? — Определение и типы

Определение: Датчик температуры преобразует тепловую энергию в физические величины, такие как смещение, давление, электрический сигнал и т. Д. Это электрическое устройство, используемое для автоматического измерения температуры. Основным принципом работы датчика температуры является измерение тепла и передача информации после ее преобразования в читаемую форму.

Ниже приведены характеристики датчика температуры.

Вход всегда представляет собой тепловую величину.
в основном преобразует тепловую величину в переменную величину.
Используется для измерения температуры и теплового потока устройств.

Чувствительный элемент

Чувствительный элемент, который используется в датчике температуры, должен обладать способностью изменять характеристики при изменении температуры.Например, в термометре сопротивления металлическая платина используется в качестве чувствительного элемента.

Датчик температуры преобразует температуру в тепло.
Изменение температуры относительно сопротивления должно быть большим.
Чувствительный элемент должен иметь высокое сопротивление.

Типы датчиков температуры

Преобразователи температуры в основном подразделяются на два типа.

Контактный датчик температуры

В преобразователях такого типа чувствительный элемент подключается напрямую к источнику тепла.А тепло передается за счет явления теплопроводности. Проводимость — это процесс, посредством которого тепло передается от одного вещества к другому без движения вещества.

Устройство бесконтактного датчика температуры

Чувствительный элемент напрямую не контактирует с источником тепла. Они используют явление конвекции для передачи тепла. Конвекция — это процесс, при котором тепло передается за счет движения вещества.Преобразователи бесконтактного типа подразделяются на следующие категории.

Термистор — Термистор — это тип резистора, сопротивление которого зависит от температуры. Сопротивление измеряется путем пропускания небольшого измеренного постоянного тока, который вызывает падение напряжения на сопротивлении.

Термометры сопротивления делятся на два типа.

Отрицательный температурный коэффициент — используется для измерения температуры.
Температурный коэффициент положения — Используется для управления током.

Термометр сопротивления — Сопротивление металла зависит от температуры. И это свойство металла используется для измерения температуры. Термометр сопротивления использует платину в качестве чувствительного элемента и, следовательно, измеряет температуру окружающей среды.

Термопары — Термопара преобразует температуру в электрическую энергию в точке контакта.Он работает по тому принципу, что металлы имеют разный температурный коэффициент, и когда эти два металла соединяются вместе, возникает напряжение, и это напряжение прямо пропорционально температуре.

Интегрированный датчик температуры — Датчик температуры IC использует комбинацию чувствительного элемента температуры и электронной схемы для измерения температуры. Встроенный датчик температуры имеет линейную характеристику.Рабочий диапазон преобразователя очень мал. Он находится в диапазоне от 0ᵒ до 200ºC, что является одним из основных недостатков преобразователя.

Датчики температуры — формирование выходных сигналов

Измерительные преобразователи температуры используются, прежде всего, в промышленном секторе. Они были разработаны для преобразования температурно-зависимых изменений напряжения или сопротивления в другие выходные сигналы. Сюда входят сигналы 4–20 мА или 0–10 В.Эти стандартизованные сигналы затем могут быть считаны другими электронными приборами. Передача надежная и быстрая, а также может осуществляться на большие расстояния. Разработка датчиков температуры значительно упростила измерения. Значения измерений ранее передавались по кабелю. Их нельзя было обработать позже.

При выборе модели для промышленного использования может быть интересен ряд моментов:

встроенные датчики измерения влажности
самоконтроль прибором
наличие аналоговых выходов
долговременный стабильность измерений
точность измерений

Бестселлер: testo 6681

h3>

Обзор преобразователей температуры

testo 6681 h5>

testo 6621 h5>

testo 6651 h5>

testo 6631 h5>

Датчик точки росы h5>

Используемые датчики температуры

Конструкция датчика температуры позволяет ему регистрировать температуру в определенных областях.Это может быть температура в чистых помещениях, но также и в других помещениях. Для этого вы работаете с датчиком температуры или встроенным датчиком. Температура измеряется резистивными датчиками. Именно тогда и начинается настоящая работа датчика температуры. Датчик температуры преобразует результаты. Они излучаются в виде линейного выходного сигнала. Это может быть 0-10 В или 4-20 мА.

Интересна возможность использования датчика измерения влажности, равно как и поиск приборов со встроенным измерением влажности.Многие продукты, которые могут преобразовывать градусы Цельсия, также могут измерять и преобразовывать влажность. Это означает, что один прибор можно использовать для разных измерений. Это позволяет сэкономить не только на финансовых затратах, но и на вопросе о том, как лучше всего приспособить инструменты.

Сферы применения разнообразны. Датчики температуры особенно часто используются там, где температура может сильно повлиять на продукты, а также на территории. Холодильные камеры — популярный пример. Даже незначительные колебания температуры и влажности могут привести к потере качества скоропортящихся товаров.

Поэтому особой популярностью пользуются датчики температуры

со встроенной системой сигнализации. Их преимущество состоит в том, что они излучают сигнал при достижении определенных значений и поэтому предупреждают вас, если есть какие-либо колебания. Для вас, как для пользователя, это означает, что вы можете ответить быстро и в короткие сроки. Это позволяет сохранить качество товара.

Помимо преобразователя температуры и преобразователя влажности, используются также другие преобразователи:

Преобразователи температуры и их встроенные функции

Преобразователи температуры

обладают множеством функций.Эти функции могут определенно отличаться в зависимости от инструмента. Если вы просто хотите преобразовать градусы Цельсия, а затем продолжить обработку этих данных, вам понадобятся инструменты с менее подробными функциями, чем те, которые необходимы для измерений, необходимых с точки зрения долгосрочного тестирования качества. Многие преобразователи имеют два аналоговых выхода, которые позволяют преобразовывать температуру и влажность.

Если вы выбираете датчик температуры, который устанавливается на стене или на оборудовании, вы должны проверить, позволяет ли он согласование данных без разборки.Еще один важный момент — точность измерений. Как и другие измерительные приборы, преобразователь температуры также имеет разные диапазоны измерения и небольшие различия. Основное внимание следует уделять точности, в зависимости от того, насколько важны подробные измерения.

Ниже перечислены полезные функции оборудования для датчика температуры:

высокая точность измерения
система сигнализации
дополнительные измерения, такие как влажность

Преобразователи

и их преимущества

Инструменты, которые предлагает Testo, независимо от того, являются ли они измерителями влажности, преобразователями дифференциального давления или преобразователями температуры , как правило, не предназначены исключительно для измерения.У них есть и другие преимущества. Сюда входит встроенная функция диагностики. В зависимости от установленного программного обеспечения приборы не просто измеряют значения. Также проверяются дополнительные параметры. Это может быть, например, напряжение питания или сопротивление линии питания. Если здесь возникают ошибки с параметрами, выводится сигнал.

Преобразователь с устройством измерения влажности

Преобразователь температуры часто также имеет дополнительное устройство измерения влажности.Это используется, прежде всего, в критических условиях окружающей среды. К оборудованию кондиционирования воздуха предъявляются высокие требования. Они должны быть выполнены, чтобы поддерживать качество продукции. Высокая степень точности измерения, которую можно достичь с помощью преобразователя, также означает, что измерение более высоких температур определенно возможно. Однако, независимо от наличия встроенного средства измерения влажности, высококачественный датчик температуры Testo также имеет некоторые преимущества:

универсальные области применения, такие как автоматизированные строительные услуги
высокая степень точности измерения
высокий уровень надежности результатов измерений
Беспроблемный мониторинг возможных изменений температуры и условий окружающей среды

Поиск преобразователей температуры в Testo

Если вы ищете высококачественный преобразователь температуры и не хотите идти на какие-либо компромиссы в отношении прибора, мы собрали ряд различных моделей, на которые вы можете положиться именно в этом .Таким образом, Testo предлагает действительно классические датчики температуры, которые используются для передачи данных о температуре. В то же время вы можете выбрать датчик температуры и влажности. Комбинация этих измерительных приборов экономит ваши расходы, которые в некоторых случаях могут быть высокими, и обеспечивает простоту использования. В производстве и технологическом проектировании вы можете использовать преобразователь влажности и температуры для критических применений.

4 наиболее распространенных типа датчиков температуры

Некоторые приложения, такие как оборудование, используемое для создания жизненно важных лекарств, требуют, чтобы датчики температуры были чувствительными и точными для критически важного контроля качества; однако для некоторых приложений, например для термометра в автомобиле, не требуются такие точные или чувствительные датчики.Четыре наиболее распространенных типа датчиков температуры с диапазоном чувствительности и точности от высокого до низкого:

Термисторы с отрицательным температурным коэффициентом (NTC)
Температурные датчики сопротивления (RTD)
Термопары
Датчики на основе полупроводников

Датчик температуры-Термисторный зонд

Типы датчиков температуры

1. Термистор с отрицательным температурным коэффициентом (NTC)

Термистор — это термочувствительный резистор, который демонстрирует непрерывное небольшое постепенное изменение сопротивления, связанное с изменениями температуры. Термистор NTC обеспечивает более высокое сопротивление при низких температурах. При повышении температуры сопротивление постепенно падает в соответствии с таблицей R-T. Небольшие изменения точно отражаются из-за больших изменений сопротивления на ° C. Выход термистора NTC является нелинейным из-за его экспоненциальной природы; однако его можно линеаризовать в зависимости от его применения. Эффективный рабочий диапазон составляет от -50 до 250 ° C для термисторов в стеклянной капсуле или 150 ° C для стандартных термисторов.

2. Температурный датчик сопротивления (RTD)

Температурный датчик сопротивления, или RTD, изменяет сопротивление элемента RTD в зависимости от температуры. RTD состоит из пленки или, для большей точности, провода, намотанного на керамический или стеклянный сердечник. Платина составляет самые точные RTD, в то время как никель и медь делают RTD, которые дешевле; однако никель и медь не так стабильны или воспроизводимы, как платина. Платиновые термометры сопротивления обеспечивают высокоточный линейный выходной сигнал в диапазоне от -200 до 600 ° ° C, но они намного дороже, чем медь или никель.

3. Термопары

Термопара состоит из двух проводов из разных металлов, электрически соединенных в двух точках. Различное напряжение, создаваемое между этими двумя разнородными металлами, отражает пропорциональные изменения температуры. Термопары нелинейны и требуют преобразования с таблицей при использовании для контроля температуры и компенсации, обычно выполняемой с помощью таблицы поиска. Точность низкая, от 0,5 ° C до 5 ° C, но термопары работают в самом широком диапазоне температур, от -200 ° C до 1750 ° C.

4. Полупроводниковые датчики температуры

Датчик температуры на основе полупроводника обычно встраивается в интегральные схемы (ИС). В этих датчиках используются два идентичных диода с чувствительными к температуре характеристиками напряжения и тока, которые используются для отслеживания изменений температуры. Они предлагают линейный отклик, но имеют самую низкую точность по сравнению с датчиками основных типов. Эти датчики температуры также имеют самую медленную реакцию в самом узком диапазоне температур (от -70 ° C до 150 ° C).

Измерение температуры в повседневной жизни

Датчики температуры жизненно необходимы в повседневной жизни. Эти важные технологии измеряют количество тепла, выделяемого объектом или системой. Приведенные измерения позволяют нам физически ощутить изменение температуры. Одна из важных функций датчиков температуры — предотвращение. Датчики температуры определяют, когда достигается заданная высокая точка, что дает время для профилактических действий.Хороший пример — пожарные извещатели.

По данным sensormag.com:

Измерение температуры — одно из наиболее чувствительных свойств или параметров в таких отраслях, как нефтехимическая, автомобильная, аэрокосмическая и оборонная, бытовая электроника и т. Д. Эти датчики устанавливаются в устройства с целью точного и эффективного измерения температуры среды в соответствии с заданным набором требований.

Надежная схема определения температуры, использующая термисторный датчик NTC, может быть экономически эффективным способом разработки схемы без ущерба для быстродействия или точности.

Датчик температуры

| Определение | Принцип работы | Типы Описание

Датчик температуры

Датчик температуры используется для измерения температуры физических веществ. Как правило, преобразователь — это не что иное, как преобразование любого вида энергии, то есть физической величины, в электрическую энергию. Здесь преобразователь температуры означает, что преобразователь используется для преобразования тепловой энергии веществ в электрическую.Это электрическое устройство, используемое для автоматического измерения температуры. Конечная цель датчика температуры — измерение тепла тела в читаемом формате.

Основная функция датчика температуры:

Тепловая энергия всегда используется как вход преобразователя.
Датчик температуры преобразует тепловую энергию в электрическую
Он измеряет температуру физических веществ

Датчик температуры состоит из чувствительного элемента, металлического корпуса и внешней выходной клеммы.В этом случае чувствительный элемент, который используется как датчик температуры, должен обладать способностью изменять характеристики при изменении температуры. В большинстве случаев в 90% промышленности мы используем резистивные датчики температуры в котлах высокого давления. Кроме того, стоимость зависит от измеряемой температуры. Обычно чувствительный элемент имеет прямой контакт с измеряемой величиной. Таким образом, он заключен в металлический кожух, поэтому чувствительный элемент не виден снаружи. Однако они делятся на два типа… их

Контактный датчик Устройство: Прямой контакт с веществами, передача тепла к чувствительному элементу происходит в виде теплопроводности.Этот тип предпочтительнее для измерения высоких температур, обычно от 50 до 2500 + град. Они дорого стоят. Пример: PT100 используется для измерения температуры корпуса двигателя и термопары.
Бесконтактное сенсорное устройство: Не имеет прямого контакта с веществами. Для защиты чувствительного элемента используется металлический кожух. Они используют явление конвекции для передачи тепла. Конвекция — это процесс, при котором тепло передается за счет движения вещества.Они имеют меньшую стоимость .. Пример: панельные обогреватели. Некоторые типы бесконтактных датчиков:

[wp_ad_camp_1]

Термистор — Термистор — это тип резистора, сопротивление которого зависит от температуры. Работает как потенциометр. Через термистор проходит небольшой ток, который вызывает падение напряжения на сопротивлении. Падение напряжения измеряется цифровыми измерительными приборами.

Термометры сопротивления делятся на два типа.

Отрицательный температурный коэффициент — используется для измерения температуры.
Температурный коэффициент положения — Используется для управления током.

Термометр сопротивления — Как вы знаете, термометр сопротивления в основном используется в больнице для проверки температуры тела патента. Здесь чувствительный элемент будет подключен перед термометром. Сопротивление датчика зависит от температуры. И это свойство металла используется для измерения температуры.Термометр сопротивления использует платину в качестве чувствительного элемента и, следовательно, измеряет температуру окружающей среды.

Термопары — Термопара — это датчик, используемый для измерения температуры. Он преобразует тепловую энергию в электрическую в точке контакта. Термопары состоят из двух разных материалов, а их проволочные ножки свариваются на одном конце, образуя соединение. Это место, где измеряется температура. Когда соединение испытывает изменение температуры, создается напряжение.Напряжение прямо пропорционально изменению температуры. Затем напряжение можно рассчитать / измерить с помощью справочных таблиц термопар для расчета температуры. Таблица измерения термопары.

Интегральный датчик температуры — IC Датчик температуры, используемый для измерения температуры на электронном устройстве, в основном внутри компонентов. Лучший пример — FS300 IGBT, термопреобразователь NTC размещен внутри IGBT.Все измерения температуры будут сниматься с клеммы IGBT. Встроенный датчик температуры имеет линейную характеристику. Они предпочтительны для измерения низких температур, обычно 0-200 градусов, из-за их меньшего рабочего диапазона

Датчик температуры

[wp_ad_camp_3]

Общая функция чувствительного элемента в датчике температуры:

Изменение температуры, одновременно изменяющее сопротивление чувствительного элемента. При заданном входном напряжении выходное напряжение также варьировалось в зависимости от температуры веществ.Он работает как автоматический потенциометр. Он называется резистивным датчиком температуры (RTT). Один из лучших примеров — PT100.

Свойства чувствительного элемента:

Способность улавливать небольшое изменение температуры
Высокое сопротивление
Хорошая теплопроводность

Корпус металлический:

Металлический кожух, окружающий чувствительный элемент. Он в основном используется для защиты чувствительного элемента от прямого контакта с высокотемпературным телом.

Датчик температуры

— Преобразователи температуры серии KMU 100 (преобразователи температуры для датчиков Pt100, с выходом 4-20 мА, компактные размеры)
— Преобразователи температуры серии PCE-P18L (преобразователи температуры для преобразования температуры или влажности в сигнал 4 … 20 мА)
— Датчики температуры серии WK109PT0 (датчики температуры для датчиков Pt100, различные сигналы, устанавливаются с помощью DIP-переключателя)
— Преобразователи температуры серии PCE-P17PT (с участием диапазон измерения 25 мм ± 0.5 мм и монтажная ширина 6,2 мм)
— PCE-P17I преобразователи температуры (с вход сигнал 0 до 10 В и монтажной шириной 6,2 мм)
— Датчики температуры серии WK109TC (датчики температуры для термоэлементов, компактные размеры, разнообразные сигналы)
— PCE-P17U преобразователи температуры (с вход сигнал 0 к 10 В и монтажная ширина 6.2 мм)
— PCE-P17TC преобразователи температуры (с Диапазон от -100 до +1370 ° C и монтажной шириной 6,2 мм)
— Преобразователи температуры серии PCE-P20 (для термоэлементов и термометров сопротивления / нормированных сигналов)
— Преобразователи температуры УМУ 100 серии (монтаж на рейке, преобразователи температуры для датчиков Pt100, тока и напряжения)
— Датчики температуры EE 21 (датчики температуры для вентиляции и кондиционирования, выход нормализованного сигнала)
— Преобразователи температуры серии EE 22 (преобразователи температуры для настенного монтажа, с дисплеем)
— Преобразователи температуры серии EE 23 (преобразователи температуры в пластиковом или металлическом корпусе, датчики температуры Pt 100)
— Датчики температуры PCE-IR 10 (инфракрасные датчики температуры с аналоговыми и сигнальными выходами, стационарная установка)
— Датчики температуры передвижные (датчики температуры от термометра до тепловизора)

Основные виды промышленных преобразователей температуры

Термопары: принцип работы и характеристики

Термометры сопротивления: особенности и применение

Полупроводниковые датчики температуры

Пирометры: бесконтактное измерение температуры

Как выбрать подходящий преобразователь температуры?

Особенности монтажа и подключения датчиков температуры

Современные тенденции в разработке датчиков температуры

Датчики температуры. Виды и работа. Как выбрать и применение

Виды и принцип действия

Похожие темы:

разновидности, принцип работы, устройство и распиновка разъема

Виды, конструкция и принципы действия

Термопара

Терморезисторы

Комбинированные

Цифровые

Бесконтактные

Кварцевые преобразователи температуры

Шумовые

Ядерного квадрупольного резонанса

Объемные преобразователи

Канальный

Параметры выбора

Диапазон рабочей температуры

Условия проведения замеров

Время работы до калибровки или замены

Величина сигнала выхода

Другие технические данные

Погрешность

Разрешение

Напряжение

Время сработки

Промышленные термодатчики и сенсоры

Применение

типы, устройство, принцип работы, схемы подключения

Разновидности, устройство и принцип работы

Термоэлектрические

Полупроводниковые

Пирометрические

Терморезистивные

Акустические

Пьезоэлектрические

Схемы подключения

Примение

Как подобрать?

Использованная литература

Термоэлектрический преобразователь: термопара и термометр сопротивления (датчик температуры Pt100 и Pt1000)

Что такое термоэлектрический преобразователь?

Термоэлектрический преобразователь — термопара

Термоэлектрический преобразователь — термометр сопротивления с датчиком температуры Pt100 и Pt1000

Свяжитесь с нами

Датчик температуры: принцип работы, измерения и температурный диапазон

Виды датчиков температуры

Полупроводниковые термоэлектрические

Терморезистивные термоэлектрические преобразователи

Акустические бесконтактные устройства

Термоэлектрические датчики

Пьезоэлектрические кварцевые приборы

Бесконтактные термопреобразователи пирометры

Правила выбора

Как и зачем измерять температуру: датчики температуры

Зачем измерять температуру

Как измеряют температуру

Классификация датчиков температуры

Цифровой датчик температуры и влажности: принцип работы

Методы измерений температур

Цифровые технологии измерений

Основные модели

Гигрометры

Области применения цифровых датчиков

: что это такое? (Типы и примеры)

Что такое датчик температуры?

Основные характеристики датчиков температуры

Базовая схема датчиков температуры

Типы датчиков температуры

Типы контактных датчиков температуры

Типы бесконтактных датчиков температуры

Термистор

Свойства термисторов