Правила монтажа датчиков температуры

Датчики температуры. Устройство, монтаж

Виды датчиков температуры, по типу действия

Терморезистивные термодатчики — основаны на принципе изменения электрического сопротивления (полупроводника или проводника) при изменении температуры. Разработаны они были впервые для океанографических исследований. Основным элементом является терморезистор — элемент изменяющий свое сопротивление в зависимости от температуры окружающей среды.

В зависимости от материалов используемых для производства терморезистивных датчиков различают:

Резистивные детекторы температуры(РДТ). Эти датчики состоят из металла, чаще всего платины. Кремневые резистивные датчики.Преимущества этих датчиков —хорошая линейность и высокая долговременная стабильностью. Также эти датчики могут встраиваться прямо в микроструктуры.

Термисторы. Эти датчики изготавливаются из металл-оксидных соединений. Датчики измеряет только абсолютную температуру.

Полупроводниковые

В качестве термодатчиков могут быть использованы любые диоды или биполярные транзисторы. Достоинства таких датчиков — простота и низкая стоимость, линейность характеристик, маленькая погрешность. Кроме того, эти датчики можно формировать прямо на кремневой подложке. Все это делает полупроводниковые датчики очень востребованными.

Термоэлектрические(термопары)

Они действуют по принципу термоэлектрического эффекта, то есть благодаря тому, что в любом замкнутом контуре возникнет электрический ток, в случае если места спаев отличаются по температуре. Так, один конец термопары (рабочий) погружен в среду, а другой (свободный) – нет.

Термопары из неблагородных металлов – до 1100 °С. Термопары из благородных металлов (платиновая группа) – от 1100 до 1600 градусов. Если необходимо произвести замеры температур свыше этого, используются жаростойкие сплавы (основой служит вольфрам). Как правило используется в комплекте с милливольтметром, а свободный конец (конструктивно выведенный на головку) удален от измеряемой среды с помощью удлиняющего провода. Одним из недостатков термопары является достаточно большая погрешность. Наиболее распространенным способом применения термопар являются электронные термометры.

Бесконтактные датчики, регистрирующие излучение исходящее от нагретых тел.

Различают три вида пирометров:

Флуоресцентные. При измерении температуры посредством флуоресцентных датчиков на поверхность объекта, температуру которого необходимо измерить, наносят фосфорные компоненты. Затем объект подвергают воздействию ультрафиолетового импульсного излучения, в результате которого возникает послеизлучение флуоресцентного слоя, свойства которого зависят от температуры. Это излучение детектируется и анализируется.

Интерферометрические. Интерферометрические датчики температуры основаны на сравнении свойств двух лучей – контрольного и пропущенного через среду, параметры которой меняются в зависимости от температуры. Чувствительным элементом этого типа датчиков чаще всего выступает тонкий кремниевый слой, на коэффициент преломления которого, а, соответственно, и на длину пути луча, влияет температура.

Датчики на основе растворов, меняющих цвет при температурном воздействии. В этом типе датчиков-пирометров применяется хлорид кобальта, раствор которого имеет тепловую связь с объектом, температуру которого необходимо измерить. При изменении температуры меняется величина прошедшего через раствор света.

Акустические

Акустические термодатчики – используются преимущественно для измерения средних и высоких температур. Акустический датчик построен на принципе того, что в зависимости от изменения температуры, меняется скорость распространения звука в газах. Состоит из излучателя и приемника акустических волн (пространственно разнесенных). Излучатель испускает сигнал, который проходит через исследуемую среду, в зависимости от температуры скорость сигнала меняется и приемник после получения сигнала считает эту скорость.

Пьезоэлектрические

В датчиках этого типа главным элементов является кварцевый пьезорезонатор.

Монтаж датчиков температуры на технологических трубопроводах и оборудовании как правило выполняется с помощью бобышек, которые привариваются к трубопроводу или агрегату. Аналогичным образом можно контролировать температуру поверхности технологического агрегата, выбрав бобышку необходимой длины. Способ монтажа датчика температуры зависит от диаметра трубопровода, конструктивных особенностей оборудования места установки, габаритов датчиков температуры. Глубина погружения датчиков температуры зависит от длины его монтажной части, которая определяется как — расстояние от рабочего конца до опорной поверхности штуцера (для датчиков температуры с неподвижным штуцером); — расстояние от рабочего конца до головки (для датчиков температуры с передвижным штуцером или без штуцера). Рекомендуемая глубина погружения не менее 5-10 мм ниже оси трубопровода, по которому движется измеряемая среда. При измерении температур более 400°С рекомендуется устанавливать датчики температуры только вертикально. Если датчики температуры имеют длину более 500 мм и установлены горизонтально или под наклоном рекомендуется предусмотреть дополнительное крепление для ДТ. При горизонтальном или наклонном монтаже ДТ его штуцер необходимо направлять вниз. Если трубопровод на котором устанавливается датчик температуры имеет теплоизоляцию необходимо учесть толщину этой изоляции при выборе длины бобышки и длины наружной части датчика температуры. Наружная часть датчика температуры — расстояние от неподвижного штуцера до головки датчика температуры. Рабочая часть поверхностных датчиков температуры должна плотно прилегать к измеряемой поверхности, при этом рекомендуется зачищать измеряемую поверхность до металлического блеска перед установкой датчиков температуры.

Характерные ошибки при монтаже датчиков температуры:

1. Несоблюдение требуемой глубины погружения. 2.Неправильныйвыборместаустановкидатчиковтемпературы.

3.Замена выбранных приборов на другие типы без согласования с проектной организацией.

Источник

Требования к монтажу термометров сопротивления

Прежде, чем рассматривать требования к монтажу термометров сопротивления следует отметить, что на погрешность измерения температуры могут влиять следующие монтажные и электрические факторы:

место установки датчика выбрано неправильно;
неправильно выбрана длина монтажной части термометра сопротивления;
плохое качество уплотнения датчика (утечка среды из отбора);
отсутствие теплоизоляции на оборудовании или трубопроводе;
плохой контакт в соединениях оборудования;
попадание влаги и конденсата в клеммную головку термометра сопротивления;
замыкание внутренних проводников термометра сопротивления;
неправильно выбрана схема соединения датчика и прибора (без подгонки сопротивления линии, без компенсационного провода);
градуировка термометра сопротивления не соответствует градуировке регистрирующего прибора.

Поэтому перед тем, как монтировать термопреобразователь сопротивления, необходимо проверить: правильно ли подобран тип датчика, соответствие его градуировочных характеристик с характеристиками регистрирующего прибора, а также учесть другие особенности его конструкции, подходящие к месту и условиям работы. После этого термометр сопротивления проверяется на отсутствие видимых повреждений на его защитной арматуре; на отсутствие обрывов и замыканий внутренних проводников; сопротивление изоляции.

Требования к монтажу термометров сопротивления

Требования к монтажу термометров сопротивления ТСП-Н и комплектов термопреобразователей сопротивления КТСП-Н описаны в руководстве по эксплуатации ТНИВ.405511.002 РЭ основанном на межгосударственном стандарте СНГ — ГОСТ 8.586.5 — 2005 и на международных стандартах EN 1434 – 2007.

Правила установки термопреобразователей на трубопроводе:

При установке термометра сопротивления ТСП-Н в защитную гильзу усилия не допускаются.
При монтаже КТСП-Н в прямом потоке трубопровода устанавливается прибор с маркировкой «Г» (горячий), в обратном потоке – термометр сопротивления с маркировкой «Х» (холодный).
ТСП-Н и КТСП-Н монтируются таким образом, чтобы чувствительный элемент прибора, расположенный на конце монтажной части, располагался на оси трубопровода.
При монтаже термометра сопротивления под углом 45° концы монтажной части прибора должны быть направлены навстречу потоку теплоносителя.
Во избежание помех при измерении, необходимо удалить присоединительные провода приборов от электрических кабелей с напряжением 220 В и более на расстояние не менее 0,3 м.
Производить ориентацию корпуса (головки) необходимо в нужном направлении и закрепите штуцер.
При горизонтальной ориентации термопреобразователя сопротивления с клеммной головкой кабельный ввод должен быть обращен вниз.
Предусмотреть сальниковое уплотнение под применяемый кабель.
Подсоединение комплекта термопреобразователей сопротивления производится к измерительному прибору, затем закрепляется кабель в сальниковом вводе.
Установленный термометр должен быть опломбирован.

Предназначение датчика температуры входящего воздуха

ДТВВ для БМВ
Датчик температуры всасываемого воздуха или ДТВВ является еще одним контроллером, которым оснащаются практически авто. Может показаться, что датчик наружной температуры не играет особой роли в функционировании двигателя, однако это не так, поскольку именно этот контроллер определяет бесперебойность работы мотора. Как правило, датчик температуры наружного воздуха имеет несложную конструкцию на основе термистора, в результате чего он редко выходит из строя (автор видео — Владимир Пастух).

Тем не менее, в его работе также могут наблюдаться сбои. Когда датчик температуры всасываемого воздуха работает долгое время, это может привести к несоответствию параметров сопротивления и температуры. В конечном итоге это способствует появлению ошибок в расчете показателей в меньшую сторону.

Если внешний датчик температуры воздуха на впуске будет передавать неправильные показатели, бортовой компьютер будет неверно рассчитывать объем горючей смеси. Параметры температуры и влажности воздуха будут способствовать снижению подачи самого воздуха и увеличению объема бензина, необходимого для формирования топливовоздушной смеси. Если воздух слишком влажный, контроллер автоматически производит регулировку в соответствии с заложенными в него параметрами.

В результате смесь, которая будет попадать в цилиндры, будет несоответствующей, в результате чего ее сгорание будет неполным. Неработающий датчик температуры впускаемого воздуха может стать причиной неустойчивой работы силового агрегата. Тем более, что переобогащенная смесь вызовет заливание свечей зажигания, а это, в свою очередь, станет причиной невозможности запуска мотора. Устанавливаться датчик температуры входящего воздуха должен во впускном коллекторе. Что касается ресурса эксплуатации, то он зависит от самого устройства и модели авто.

Извините, в настоящее время нет доступных опросов.

Варианты монтажа ТСП-Н и КТСП-Н на трубопроводы:

Тип установки А: Для трубопроводов диаметром до 25 мм, следует применять датчики температуры специальной конструкции КТСП-Н 6 исполнения (тип DS-кабель) (ТСП-Н исполнение 6) с короткой погружаемой частью и устанавливаемые в соответствующие фитинги – расширители, которые включаются в комплекты поставки теплосчётчиков и счётчиков-расходомеров.

Тип установки В: В трубопроводах с диаметром условного прохода не более DN 50 по ГОСТ Р ЕН 1434-2 допускается также и установка датчиков температуры в изгибе (в колене). Датчики температуры на измерительных участках трубопроводов допускается устанавливать как до, так и после преобразователей расхода.

Тип установки С: Если перпендикулярная (радиальная установка) датчиков температуры невозможна, то допускается устанавливать их наклонно, под тупым углом (от 120 до 150 °) к направлению потока. Причем углы наклона продольных осей датчиков температуры, входящих в комплект, к направлению потока на подающем и обратном трубопроводах должны отличаться на величину не более чем три градуса.

Тип установки D: Для термометров сопротивления наиболее предпочтительной является перпендикулярная (радиальная) установка.

В теплосчётчиках, в соответствии с требованиями Правил учета тепловой энергии и теплоносителя на подающем трубопроводе термометры сопротивления устанавливаются перед преобразователями расхода, и расстояние между ними и датчиками расхода должно быть не менее 3 DN, а расстояние от термометров сопротивления до ближайшего местного сопротивления вверх по потоку (в том числе механических и магнитных фильтров) должно составлять не менее 5 DN. А если местным сопротивлением является группа колен в разных плоскостях, коллектор для слияния потоков, резкие расширения или сужения, либо регулирующая расход среды арматура любого типа, то расстояние от такого местного сопротивления до термометра сопротивления вверх по потоку должно быть более 10 D.

Для уменьшения длин прямолинейных участков перед датчиком температуры после местных сопротивлений, вызывающих существенную закрутку потока, следует применять формирователи потока.

Варианты креплений датчиков температуры (в том числе термопар и термометров сопротивления):

Есть два основных варианта крепления термодатчика к трубопроводу, транспортирующему ту или иную жидкость, применяемую на производстве. Либо канальное, либо накладное.

Канальное крепление предполагает монтаж датчика в специальном отводе трубопровода. Установка при этом может быть перпендикулярная, угловая или в изгибе. Именно канальное крепление требует использования специальной арматуры для монтажа (бобышек и защитных гильз).
Накладное крепление предполагает простое накладывание датчика сверху на трубу и фиксацию его на поверхности с помощью хомута. Между прибором и трубой для улучшения теплопроводности наносится термопаста.

Второй метод измерений все-таки остается менее точным и не подходит для тех случаев, когда требуется высокая достоверность данных.

Поэтому чаще всего датчики температуры присоединяются канальным креплением резьбовым способом. В этих случаях используются бобышки, привариваемые к трубам и емкостям (они создают резьбовую накладку для датчика). Либо защитные гильзы, устанавливаемые в бобышки или непосредственно фланцевым способом в трубопровод.

Основные ошибки, возникающие при монтаже термометров сопротивления:

Неправильно выбран отбор для измерения температуры (без теплоизоляции трубопровода, приводящей к повышенной потере теплоты).
Неправильно установлен сам датчик в рабочем потоке измеряемой среды (малая или большая монтажная длина датчика; датчик установлен не по оси потока и не навстречу потока).
Установлен датчик несоответствующей градуировки, регламентируемой монтажной схемой объекта.
Нарушены требования компенсации влияния изменения температуры окружающей среды (датчик подключен к регистрирующему прибору по двухпроводной схеме; не используется компенсационный провод и компенсационные коробки).
Неправильно выбран датчик без учета повышенной вибрации, агрессивности и влажности среды и ее высокого давления.
Плохой контакт на клеммной колодке датчика (плохая пайка; не зажаты гайки; в местах повышенной влажности не выполнена герметизация проводки от попадания влаги внутрь датчика).

Варианты арматуры для присоединения датчиков температуры:

Устройства, позволяющие устанавливать термометры канальным способом и обеспечивать их бесперебойную работу – это:

Бобышки
Защитные гильзы
Передвижные штуцера

Защитные гильзы:

Обеспечивают установку датчиков температуры при особо сложных условиях эксплуатации. Это может быть:

Кроме того защитные гильзы позволяют производить безопасный демонтаж термодатчиков и их поверку. При этом не требуют остановки процесса производства. Не нарушают герметизацию трубопроводной системы. Сохраняют качественные и эксплуатационные свойства прибора, независимо от условий эксплуатации (за счет специальной устойчивой стали, из которой производятся защитные гильзы).

Защитные гильзы могут быть фланцевыми и резьбовыми. Первые крепятся на фланцы, вторые – в бобышки.

Между защитной гильзой и датчиком температуры для улучшения теплопроводности закачивают специальное масло или термопасту.

Весь ассортимент смотрите в разделе: Защитные гильзы (ГЗ) для термодатчиков

Бобышки:

Бобышка является закладным устройством, которое приваривается к трубе или емкости и обеспечивает тем самым посадочное место для термодатчика, обеспечивая резьбовое соединение.

Создает удобное установочное гнездо и обеспечивает удобный и быстрый монтаж/демонтаж датчика, а также его замену.

Может применяться без защитной гильзы (при наличии резьбового штуцера у термодатчика) или с резьбовой защитной гильзой (в которую вкручивается датчик температуры).

Для разных типов датчиков используются различные бобышки:

Для неподвижных с несъемным штуцером – прямая или угловая бобышки,
Для подвижных с несъемным штуцером – прямая с внутренним упором.

Длина бобышки – выбирается, исходя из длины погружения термометра (что в свою очередь будет зависеть от диаметра трубы и требований ГОСТ).

Виды и схемы смотрите в разделе: Бобышки для термодатчиков.

Подвижной штуцер:

Позволяет регулировать рабочую длину датчика температуры.

Особенности работы с датчиком:

Как и у похожего аналогового датчика LM35, на выходе формируется напряжение пропорционально температуре по шкале Цельсия, величина напряжения также 10.0 mV на 1°C, но в отличии от LM35, где отсчет начинается от 0°C и при 25°C датчик формирует напряжение 250mV, TMP36 ведет отсчет от -50°C, а при 25°C на выходе датчика будет 750mV.

TMP36 лишен основного недостатка LM35 при совместном использовании с Arduino, невозможность измерения отрицательных температур, но недостатки все таки пристукивают. При использовании встроенного в микроконтроллер источника опорного напряжения 1,1 вольт, максимальная температура датчика ограниченна 60°C но это всё еще пригодно для домашних или уличных термометров.

Советуем изучить — Электрическое и магнитное поле: в чем различия

Крайне не рекомендуется использовать в качестве опорного напряжения для АЦП, напряжение питания или напряжение от встроенного стабилизатора на 3,3 вольта, подключенное на вход AREF, стабильность тех напряжений крайне низкая, что будет негативно сказываться на точности показаний датчика. Правильным решением будет использование встроенного источника опорного, а если верхняя граница в 60°C не достаточна, либо внешний источник опорного, например MAX6125, либо использовать другой, более подходящий, датчик температуры.

Замена и подключение

Если терморегулятор сломался, то выяснить источник поломки совсем несложно и под силу владельцу отопительной установки:

Если вода не нагревается источник болезни кроется как в температурном датчике, так и в термостате. Поломку ТЭНа мы в данном случае не рассматриваем. Условно считаем, что он работает исправно.
Термодатчик снимается с бойлера и тестером в режиме «прозвонки» проверяют все провода на наличие обрыва.
Если при работающем термостате замеры температуры показывают нулевое значение — однозначно он неисправен. Самостоятельно его не починить, лучше купить новый и заменить.
Если терморегулятор в режиме «прозвонки» отзывается на бойлере необходимо установить минимальное значение температуры и вновь провести замеры.
Если он исправен то в режиме «нагрев» его контакты должны быть разомкнуты, а сопротивление на входе и выходе вырасти.

Замена термостата на аналогичный расписана подробно в инструкции к отопителю. Если точно такого в продаже нет, подыскивается аналогичный с соответствующими параметрами.

Подключение и настройка датчика уличной температуры

Подключение температурного датчика производят только к отключенному от электроснабжения газовому котлу. Для осуществления данного процесса используют кабель 2*0,5 мм длиной менее 30 м. Его протягивают через отверстие в стене и подключают к к клеммной колодке прибора без соблюдения полярности. Провод изолируют при помощи специальной муфты.

Датчик уличной температуры подключают к электронной плате газового котла. У каждой модели место подключения может отличаться, его определяют по схеме платы управления, которая имеется в инструкции к агрегату.

Температуру в комнате можно регулировать в диапазоне 9-30ºС.

Уличный датчик регулирует температуру теплоносителя по методике, где фигурируют такие данные:

Ti – температура воды на выходе из котла;
Tкомн– заданное значение комнатной температуры;
Te– показания датчика уличной температуры;
K– коэффициент изоляции, настроенный параметром P6.

Температура теплоносителя рассчитывается по следующей формуле:

Например, для поддержания температуры в помещении на уровне 23°C при коэффициенте изоляции 10 и температуре на улице -10°C, теплоноситель должен быть нагрет до 56°C.

Самым сложным в этом расчете является подбор коэффициента изоляции, который определяется опытным путем. Его настройка выполняется так:

на газовом котле переводят регулятор температуры ГВС на максимум, а отопление – на минимум;
рукоятку температурного контура переводят в течение 3 секунд 3 раза в сторону увеличения;
на ЖК-дисплее начинает мигать код параметра настройки Р6;
значение коэффициента выбирают, поворачивая регулятор контура отопления;
чтобы увидеть значение выбранного параметра нажимают кнопку reset;
чтобы изменить показатель, следует зажать reset на 2 сек.;
на экране появится заводское значение 20; можно выбрать параметр в диапазоне от 5 до 35;
фиксируют выбранное значение нажатием reset в течение 2 секунд;
чтобы выйти из режима настройки, регулятор отопления 3 раза поворачивают в течение 3 мин.

При выборе коэффициента теплоизоляции следует учитывать, что, чем значение выше, тем хуже утеплено здание.

Чтобы датчики наружной температуры для газовых котлов работали четко и эффективно, важно найти подходящее место для его монтажа и правильно выполнить настройки. Ошибки приведут к тому, что агрегат будет расходовать топливо не экономно или температура в доме не будет поддерживаться на должном уровне

Советуем изучить — Сравнительная характеристика масляных, вакуумных и элегазовых высоковольтных выключателей

Источник