Подключение датчика температуры ds18b20, dht, lm35, tmp36 к Arduino

В этой статье мы рассмотрим популярные датчики температуры для Arduino ds18b20, dht11, dht22, lm35, tmp36. Как правило, именно эти датчики становятся основой для инженерных проектов начального уровня для Arduino. Мы рассмотрим также основные способы измерения температуры, классификацию датчиков температуры и приведем сравнение различных датчиков в одной таблице.

Описание датчиков температуры

Температурные датчики предназначены для измерения температуры объекта или вещества с помощью свойств и характеристик измеряемой среды. Все датчики работают по-разному. По принципу измерения эти устройства можно разделить на несколько групп:

• Термопары;
• Термисторы;
• Пьезоэлектрические датчики;
• Полупроводниковые датчики;
• Цифровые датчики;
• Аналоговые датчики.

По области применения можно выделить датчики температуры воздуха, жидкости и другие. Они могут быть как наружные, так и внутренние.

Любой температурный датчик можно описать набором характеристик и параметров, которые позволяют сравнивать их между собой и выбирать подходящий под конкретную задачу вариант. Основными характеристиками являются:

• Функция преобразования, т.е. зависимость выходной величины от измеряемого значения. Для датчиков температуры этот параметр измеряется в Ом/С или мВ/К.
• Диапазон измеряемых температур.
• Метрологические параметры – к ним относятся различные виды погрешностей.
• Срок службы.
• Время отклика.
• Надежность – рассматриваются механическая устойчивость и метрологическая стойкость.
• Эксплуатационные параметры – габариты, масса, потребляемая мощность, стойкость к агрессивному воздействию среды, стойкость к перегрузкам и другие.
• Линейность выходных значений.

Датчики температуры по типу

1. Термопары. Принцип действия термопар основывается на термоэлектрическом эффекте.
   Представляет собой замкнутый контур из двух проводников или полупроводников. В контуре возникает электрический ток, когда на месте спаев появляется разность температур. Чтобы измерить температуру, один конец термопары помещается в среду для измерения, а второй требуется для снятия значений. На спаях возникают термоЭДС E(t2) и E(t1), которые и определяются температурами t2 и t Результирующая термоЭДС в контуре будет равна разности термоЭДС на концах спаев E(t2)- E(t1). Термопары чаще всего выполняются из платины, хромеля, алюмеля и платинородия. Наибольшее распространение в России получили пары металлов ХА(хромель-алюмель), ТКХ(хромель – копель) и ТПП (платинородий-платина). Большим недостатком таких приборов является большая погрешность измерений. Из преимуществ можно выделить возможность измерения высоких температур – до 1300С.
2. Терморезистивные датчики. Изготавливаются из материалов, обладающих высоким коэффициентом температурного сопротивления (ТКС). Принцип работы заключается в изменении сопротивления проводника в зависимости от его температуры. Такие приборы обладают высокой точностью, чувствительностью и линейностью измеренных значений. Основными характеристиками устройства являются номинальное электрическое сопротивление при температуре 25 С и ТКС. Терморезистивные датчики различаются по температурному коэффициенту сопротивления – бывают термисторы с отрицательным (NTC) и положительным (PTC, позисторы) ТКС. Для первых с ростом температуры уменьшается сопротивление, для позисторов – увеличивается. Терморезистивные датчики чаще всего применяются в электронике и машиностроении.
3. Пьезоэлектрический датчик. Такое устройство работает на пьезоэффекте. Под воздействием электрического тока происходит изменение линейных размеров -прямой пьезоэффект. Когда подается разнофазный ток с определенной частотой, происходит колебание пьезорезонатора. Частота определяется температурой.  Зная полученную зависимость, можно определить необходимые данные о частоте и температуре. Диапазон измерения температуры широк, устройство обладает высокой точностью.
   Датчики чаще всего используются в научных опытах, которые требуют высокой надежности результатов.
4. Полупроводниковый датчик. Измеряют в диапазоне от -55С до 150С. Принцип работы основан на зависимости изменения напряжения на p-n-переходе от температуры. Так как эта зависимость практически линейна, есть возможность создать датчик без сложной схемы. Но для таких приборов схема содержит одиночный p-n-переход, поэтому датчик отличается большим разбросом параметров и невысокой точностью. Исправить эти недостатки получилось в аналоговых полупроводниковых датчиках.
5. Аналоговый датчик. Приборы стоят дешево и обладают высокой точностью измерения, что позволяет их применять в микроэлектронике. В схеме содержатся 2 чувствительных элемента (транзистора), обладающих различными характеристиками. Выходной сигнал – это разность между падениями напряжений на транзисторах. При помощи калибровки датчика внешними цепями можно увеличить точность измерения, которая находится в диапазоне от +-1С до +-3С. Датчики обладают тремя выходами, один из них используется для калибровки.
6. Цифровой датчик. В отличие от аналогового датчика цифровой содержит дополнительные элементы – встроенный АЦП и формирователь сигнала. Подключаются по интерфейсам SPI, I2C, 1-Wire, что позволяет подключать сразу несколько датчиков к одной шине. Подобные устройства стоят немного дороже аналоговых, но при этом они значительно упрощают схемотехнику устройства.
7. Существуют и другие датчики температуры. Например, для автоматических систем могут применяться сигнализаторы, также существуют пирометры, измеряющие энергию тела, которую оно излучает в окружающую среду. В медицине нередко используются акустические датчики – их принцип работы заключается в разности скорости звука при различных температурах. Эти датчики удобно применять в закрытых полостях и в недоступных средах. Похожие датчики – шумовые, они работают на зависимости шумовой разности потенциалов на резисторе от температуры.

Выбор датчика в первую очередь определяется температурным диапазоном измерения. Важно учитывать и точность измерения – для обучения вполне сойдет датчик с малой точностью, а для научных работ и опытов требуется высокая надежность измерения.

Датчики температуры для работы с Ардуино

При работе с микроконтроллером Ардуино наиболее часто используются следующие датчики температуры: DS18B20, DHT11, DHT22, LM35, TMP36.

Датчик температуры DS18B20

DS18B20 – цифровой 12-разрядный температурный датчик. Устройство доступно в 3 вариантах корпусов – 8-Pin SO (150 mils), 8-Pin µSOP, и 3-Pin TO-92, чаще всего используется именно последний. Он же изготавливается во влагозащитном корпусе с тремя выходами. Датчик прост и удобен в использовании, к плате Ардуино можно подключать сразу несколько таких приборов. А так как каждое устройство обладает своим уникальным серийным номером, они не перепутаются в результате измерения. Важной особенностью датчика является возможность сохранять данные при выключении прибора. Также DS18B20 может работать в режиме паразитного питания, то есть без внешнего питания через подтягивающий резистор. Подробная статья о ds18b20.

Датчики температуры DHT

DHT11 и DHT22 – две версии датчика DHT, обладающие одинаковой распиновкой. Разливаются по своим характеристикам. Для DHT11 характерно определение температуры в диапазоне от 0С до 50С, определение влажности в диапазоне 20-80% и частота измерений 1 раз в секунду. Датчик DHT22 обладает лучшими характеристиками, он определяет влажность 0-100%, температурный диапазон увеличен – от -40С до 125С, частота опроса 1 раз за 2 секунды. Соответственно, стоимость второго датчика дороже. Оба устройства состоят из 2 основных частей – это термистор и датчик влажности. Приборы имеют 4 выхода – питание, вывод сигнала, земля и один из каналов не используется. Датчик DHT11 обычно используется в учебных целях, так как он показывает невысокую точность измерений, но при этом он очень прост в использовании. Другие технические характеристики устройства: напряжение питания от 3В до 5В, наибольший ток 2,5мА. Для подключения к ардуино между выводами питания и выводами данных нужно установить резистор. Можно купить готовый модуль DHT11 или 22 с установленными резисторами.

Датчик температуры LM35

LM35 – интегральный температурный датчик. Обладает большим диапазоном температур (от -55С до 150С), высокой точностью (+-0,25С) и калиброванным выходом. Выводов всего 3 – земля, питание и выходной мигнал. Датчик стоит дешево, его удобно подключать к цепи, так как он откалиброван уже на этапе изготовления, обладает низким сопротивлением и линейной зависимостью выходного напряжения. Важным преимуществом датчика является его калибровка по шкале Цельсия. Особенности датчика: низкая стоимость, гарантированная точность 0,5С, широкий диапазон напряжений (от 4 до 30В) ток менее 60мА, малый уровень собственного разогрева (до 0,1С), выходное сопротивление 0,1 Ом при токе 1мА. Из недостатков можно выделить ухудшение параметров при удалении на значительное расстояние. В этом случае источниками помех могут стать радиопередатчики, реле, переключатели и другие устройства. Также существует проблема, когда температура измеряемой поверхности и температура окружающей среды сильно различаются. В этом случае датчик показывает среднее значение между двумя температурами. Чтобы избавиться от этой проблемы, можно покрыть поверхность, к которой подключается термодатчик, компаундом.

Схема подключения к микроконтроллеру Ардуино достаточно проста. Желательно датчик прижимать к контролируемой поверхности, чтобы увеличить точность измерения.

Примеры применения:

• Использование в схемах с развязкой по емкостной нагрузке.
• В схемах с RC цепочкой.
• Использование в качестве удаленного датчика температуры.
• Термометр со шкалой по Цельсию.
• Термометр со шкалой по Фаренгейту.
• Измеритель температуры с преобразованием напряжение-частота.
• Создание термостата.

TMP36 – аналоговый термодатчик

Датчик температуры Использует технологии твердотельной электроники для определения температуры. Устройства обладают высокой точностью, малым износом, не требуют дополнительной калибровки, просты в использовании и стоят недорого. Измеряет температуру в диапазоне от -40С до 150С. Параметры схожи с датчиком LM35, но TMP36 имеет больший диапазон чувствительности и не выдает отрицательное значение напряжения, если температура ниже нуля. Напряжение питания от 2,7В до 5,5В. Ток – 0.05мА. При использовании нескольких датчиков может возникнуть проблема, при которой полученные данные будут противоречивы. Причиной этого являются помехи от других термодатчиков. Чтобы исправить эту неполадку нужно увеличить задержку между записью измерений. Низкое выходное сопротивление и линейность результатов позволяют подключать датчик напрямую к схеме контроля температуры. TMP36 также, как и LM34 обладает малым нагревом прибора в нормальных условиях.

Сравнение характеристик датчиков температуры Ардуино

Название	Температурный диапазон	Точность	Погрешность	Вариант исполнения	Библиотека
DS18B20	-55С…125С	+-0.0625С	+-2%	Существует в 3 видах –  8-Pin SO (150 mils), 8-Pin µSOP, и 3-Pin TO-92, последний изготавливается во влагозащитном корпусе.	Onewire.h
DHT11	0С…50С	+-2С	+-2% температура, +-5% влажность	Изготавливается в виде готового прямоугольного модуля с 4 ножками, третья не используется. Также встречаются модули с тремя ножками и сразу установленным резистором на 10 кОм.	DHT.h
DHT22	-40С…125С	+-0,5С	+-0,5% температура, от +-2 до +-5% влажность		DHT.h
LM35	-55С…150С	+-0.5С (при 25С)	+-2%	Существует несколько видов корпуса: TO-46 (для датчиков LM35H, LM35AH, LM35CH, LM35CAH, LM35DH) TO-92 (для датчиков LM35CZ, LM35CAZ, LM35DZ) SO-8 для датчика LM35DM TO-220 для датчика LM35DT.
TMP36	-40С…150С	+-1С	+-2%	Изготавливается в трехвыводном корпусе TO-92, восьмивыводном SOIC и пятивыводном SOT-23.

 

Подключение датчика температуры DS18b20 / Основная / smart-MAC support

Датчик температуры DS18b20

К универсальному счетчику smart-MAC D105 можно подключить или 5 температурных датчиков DS18b20 или один датчик температуры и влажности DHT22.

DS18b20 это цифровые 1-wire датчики температуры, все подключаются на один контакт, клемма 4.

• черный (или белый) провод всех датчиков объединить и подключить к клемме 1: GND (Земля или -5В)
• красный провод всех датчиков объединить и подключить к клемме 6: +5В
• желтый (или синий) провод всех датчиков объединить и подключить к клемме 4: Data 1-Wire

Схема 3х проводного подключения к smart-MAC D105

Температурные датчики типа DS18x20 можно подключать по 3-х проводной схеме (описано выше) или по 2-х проводной. Обращаем внимание, на рынке присутствует много датчиков низкого качества которые неустойчиво работают не только по 2х проводной схеме, но и по 3х проводной при подключении более одного датчика.

Датчики из нашего магазина проверенного качества и устойчиво работают по любой схеме подключения.

При подключении нескольких датчиков типа DS18x20, все они должны быть подключены одинаково,
используя 2-х или 3-х проводное подключение.

При 2-х проводном подключении, провода датчика черный и красный подключите к клемме 1 (GND).

Схема 2х проводного к smart-MAC D105

Подключайте датчики по одному, при выключенном питании.
После подключения датчика откройте настройки устройства, в разделе Счетчик, выберите

соответствующий тип датчика DS18x20 Температура и и нажмите кнопку Обновить.

Интерфейс настройки датчиков температуры.

В появившемся списке найденных датчиков присвойте новому датчику желаемый параметр данных Т1-Т5 и собственное название.

В поле Подключено вручную установите количество реально подключенных датчиков температуры.

Совет: Если устройство теряет связь с датчиком температуры, то результатом будет значение «-80».

Чтобы при этом график не искажался, измените в настройках виджета следующее:

— В в разделе Арифметическая операция» выберите f(x) и пропишите формулу:

d. T1 < -77 ? '--' : d.T1

где d.T1 — это соответствующее значение параметра температуры Т1 . . Т5 

Готово!

---

Подключение датчиков температуры | Автоматизированные системы управления климатом на компостном производстве и выращивании грибов

При использовании термометров сопротивления для измерения температуры внести дополнительную погрешность могут и провода подключения датчиков, так как провода также имеют свое собственное сопротивление, которое зависит от температуры окружающей среды.

Термометры сопротивления подключаются по двухпроводной и по трехпроводной схеме.

Термометры сопротивления подключаются медными проводами, т.к. медные провода имеют низкое удельное сопротивление.

При двухпроводной схеме подключения сопротивление датчика температуры и сопротивление проводов складываются, что вносит погрешность в результат измерения:

Rизм= Rt+r1+r2,

где:

Rизм — измеренное сопротивление;

Rt — сопротивление датчика;
r1, r2 — сопротивления проводов подключения.

Сопротивление проводов подключения датчиков зависит от температуры, окружающей среды, поэтому эта погрешность зависит от температуры.

Поэтому двухпроводную схему подключения используют только при небольшой длине проводов, в тех случаях, когда сопротивление проводов намного меньше погрешности измерительного преобразователя.

При удалении датчика на большие расстояния следует применять трехпроводную схему подключения. Все три провода должны быть выполнены из одного и того же медного кабеля с одинаковым сечением и длиной. Максимальная длина проводов не должна превышать 150 м.

При трехпроводной схеме подключения измерительный преобразователь по очереди измеряет сопротивление цепи «датчик+ провода подключения» (Rt+r2+r3) и цепи «провода подключения» (r1+r2), вычисляет разность этих значений и получает точное значение сопротивления датчика.

Иногда грибоводы стараются сэкономить на стоимости проводов подключения и подключают датчики двумя проводами, даже если оборудование поддерживает трехпроводную схему подключения. Рассмотрим на примере, к чему это может привести.

Предположим, датчик температуры расположен в центре камеры выращивания, длина провода подключения составляет 20 м, удельное сопротивление провода 0,1 Ом/м, относительное изменение сопротивления меди равно примерно 0,004/°С. Сопротивление проводов подключения будет равно r1+r2 = 20*0,1+20*0,1 = 4,0 Ом при 20 °С; 3,92 Ом при 15 °С; 4,08 Ом при 25 °С. Это приведет к погрешности, вносимой проводами: 10,0 °С при 20 °С; 9,8 °С при 15 °С; 10,2 °С  при 25 °С.

Как правило, приборы позволяют ввести коррекцию показаний датчика температуры, в наших приборах это называется «смещение характеристики преобразования». В вышеизложенном случае при использовании двухпроводной схемы подключения следует ввести в прибор коррекцию показаний датчика на 10 °С, но погрешность, вызванная температурными изменениями сопротивления проводов подключения, останется и составит 0,2 °С.

Мы рассмотрели случай, когда провода в основном проходят внутри камеры выращивания, где диапазон изменения температур небольшой. Если же часть проводов проходит по коридору, в котором температуры не регулируется, погрешность из-за двухпроводной схемы подключения будет еще выше.

В камерах инкубации диапазон поддерживаемых температур намного ниже — от 25 до 30 °С. Поэтому для экономии провода внутри камеры инкубации допустимо проложить двухпроводную линию, а после выхода из камеры инкубации и до прибора — трехпроводную линию.

Все приборы, изготавливаемые нашим предприятием для грибоводства, позволяют выполнять преобразование сопротивления в температуру с погрешностью не больше 0,1 °С. Это позволяет после окончания монтажа системы ввести в прибор поправки, компенсирующие как погрешность датчика, так и погрешность, вносимую проводами подключения.

Для этого после окончания прокладки кабелей подключения датчиков следует выполнить сравнение показаний прибора по каждому каналу с показанием образцового термометра (см. «Проверка правильности показаний датчиков температуры”). Полученные поправки нужно ввести в прибор и убедиться, что отклонение показаний датчиков от показаний образцового термометра не превышает 0,1°С.

 

Автоматика управления отоплением дома своими руками, ч.4. Подключение датчиков температуры DS18B20

Продолжим разговор о системе управления отоплением частного дома. Сегодня о подключении датчиков температуры. В инструкции, конечно, есть схема подключения, но я бы акцентировал дополнительно твое внимание на том, что датчики должны быть подключены последовательно, без образования «звезды».

 

 Чтобы было понятнее, вот рисунок: на нем у каждого датчика свой кабель для соединения с контроллером, и где-то у самого контроллера эти кабели соединяются в один. Вот это и есть соединение звездой.

 

Спору нет, так, конечно, удобнее датчики раскидать. Только потом возможны проблемы с их определением, да и в работе у прибора будут необъяснимые глюки.

 

А вот эта схема — пример последовательного соединения датчиков температуры DS18B20. То есть, к одному непрерывному кабелю, подключенному к NM8036, последовательно подключаются датчик за датчиком на всем протяжении кабеля.

 

Вообще-то, если строго судить с точки зрения электрических соединений, это соединение является параллельным, но я для лучшего понимания обозвал тут по своему. Ведь соединение звездой — тоже параллельное…

 

В общем, такой тип соединения, как на рисунке — наиболее правильный, но он не всегда удобен в реальных условиях, когда датчики должны располагаться в разных помещениях, разбросанных вовсе не в соответствии с логикой последовательного подключения датчиков. И что же делать?

 

Выходом в такой ситуации служит соединение с возвратами, именно по такому пути я и пошел. Там, где оказалось невозможно протянуть кабель последовательно от датчика до датчика, я возвращался от очередного датчика к исходной точке и далее вновь шел к следующему датчику.

 

Эта схема — лишь отвлеченный пример, дающий представление о способе соединения датчиков в реальных условиях. Как видим, принцип последовательного соединения здесь соблюден полностью.

 

При монтаже датчиков температуры я использовал кабель «витая пара», каким прокладывают компьютерные сети. В этом кабеле 8 разноцветных жил, скрученных попарно. Во-первых, это оказалось очень удобным для выполнения соединений с возвратом, а во-вторых — кабель «витая пара» как раз очень хорош для таких целей, снижая количество наведенных помех.

 

Купить такой кабель можно в любой компьютерной мастерской, сервисе, в магазинах электроники. Не так уж и дорого, рупь штучка, три рубля кучка.

 

У кабеля четыре пары: синий и белосиний, коричневый и белокоричневый, розовый и белорозовый, зеленый и белозеленый. Все провода бело- использую под общий провод. Провод коричневый — Data на входе, синий — питание на входе. На выходе: Data — зеленый, питание — розовый.

 

На другом конце кабеля «с возвратом» подключаю датчик по указанной схеме, т.е., все белые — общий, зеленый и коричневый — Data, синий и розовый — питание.

 

Теперь цоколевка датчика, назначение его выводов. Путать их, конечно, не следует. Берем датчик за ножки и смотрим на его лицевую сторону, где расположены надписи. При этом справа будет вывод питания, слева — общий, и в середине — вывод данных.

 

Но вот кабели раскинуты, датчики подпаяны. Как их закреплять? Вопрос неоднозначен, если задаваться целью измерения температуры с точностью до десятых градусов. Собственно, датчик так и меряет, но он меряет свою температуру. А измерение температуры датчика и температуры воды в трубе — далеко не одно и то же.

 

Казалось бы, чего тут сложного? Приклеил датчик к трубе — и он будет измерять температуру воды в трубе. Разве не логично? Логично. Но неверно. Во-первых, сама поверхность трубы уже дает погрешность, ведь она омывается воздухом, температуру которого не всегда равна температуре воды. Во-вторых, что самое важное, датчик прижат к трубе только одной поверхностью. Остальные — опять же омываются воздухом и температура самого датчика получается вовсе не равной температуре поверхности трубы.

 

Выход напрашивается сам собой: утеплить датчик и участок трубы и сделать над местом крепления датчика некий кожух, защищающий от воздействий наружного воздуха.

 

Но я опять же пошел по пути упрощения. Я прикрепил датчики к трубам с помощью обыкновенного матерчатого пластыря. Да, показания датчиков не соответствуют действительности. Разница в пределах от одного до полутора градусов. Ну и что?

 

Я же не термостат собираю для научных экспериментов, у меня просто система управления отоплением частного дома. Да и при программировании системы ничто не мешает мне учитывать эту разницу, что я, собственно и сделал. Например, в прихожке у меня разница показаний датчика и градусника (один от другого в 2-х миллиметрах) — 1,3 градуса. Градусник показывает 24, а датчик — 22,7. Кто из них врет — разве важно? Хотя, я больше все таки цифровому датчику доверяю.

Что еще по датчикам? Вроде все. Ага, вот еще: не спеши датчики сразу все на место прикручивать/приматывать. Определять их потом будет непросто. Пусть пока в воздухе висят, чтобы потом, когда запустишь при настройках «Поиск датчиков» и все они будут определены, можно было ладонями изменять их температуру и давать имена в системе.

Система ведь датчики определит по их серийным номерам и вывалит тебе список этих серийников. Откуда она знает, что вот этот серийник принадлежит датчику возле унитаза, а вот этот — датчику под кроватью? Вот тогда заползешь под кровать, подогреешь датчик ладошками, подышишь на него, а супругу попросишь посмотреть на список датчиков. И узнаешь среди всех, у которого температура поднялась. И узнаешь, какой у него серийный номер, да и название ему присвоишь: Кровать!

Схема подключения датчика температуры охлаждающей жидкости – АвтоТоп

Собственно он стоит но толком ничего не показывает. Установлен указатель от ВАЗ, а вот датчик температуры — родной рено рапид. Сопротивление у указателя и у датчика разное — как результат указатель, грубо говоря, показывает среднюю температуру на луне. Вазовский датчик, вроде как не подходит (чисто визуально по диаметру больше + резьба под конус).

Теперь собственно, вопрос к знающим людям — какой датчик поставить вместо штатного, чтобы показания указателя были верными.

Ну и немного фото и схема подключения всего этого. Возможно будет полезно.

Белый провод и белый с черным — идут на лампочку подсветки указателя (подключил так — белый с черным — на массу, а белый — на габариты на стрекозе. Получается свет включил — указатель светится)

Зеленый — на датчик температуры, который стоит на двигателе (стоит с левой стороны за помпой ближе к салону)

Оранжевый на любой плюс от замка зажигания (напрямую на аккум не бросайте, а то он будет работать постоянно, независимо от того включено ли зажигание). К белому проводу тоже подключать не стоит — как только включите габариты — будет врать (у меня постоянно показывал температуру 120 градусов)

Так же поставил родной расширительный бачок, вместо ВАЗовской фигни.

Датчик температуры охлаждающей жидкости (ДТОЖ) – это важный элемент системы управления двигателем, который контролирует температуру ОЖ в системе охлаждения. Блок управления двигателем получает информацию от ДТОЖ и в соответствии с ней корректирует состав топливно-воздушной смеси, частоту вращения коленвала, а также угол опережения зажигания.

Устройство и принцип работы датчика температуры охлаждающей жидкости

«Прародителем» современного датчика температуры охлаждающей жидкости было термореле, которое устанавливалось на некоторые двигатели (например, в системе распределенного впрыска K-Jetronic). Контакт термореле открыт – идет прогрев двигателя, контакт закрыт – мотор работает в своей нормальной температуре.

В настоящее время основа датчика температуры охлаждающей жидкости – это термистор (резистор, который измеряет сопротивление в зависимости от температуры). Контроль за температурой ОЖ осуществляется непрерывно. Материалом для изготовления термистора служит обычно оксид никеля или кобальта. Особенность этих соединений в том, что при увеличении температуры у них увеличивается количество свободных электронов и, соответственно, уменьшается сопротивление.

Чаще всего термистор, который находится внутри ДТОЖ, имеет отрицательный температурный коэффициент. Максимальное сопротивление датчик имеет при холодном двигателе. На датчик температуры охлаждающей жидкости подается напряжение (5В), и по мере изменения сопротивления оно уменьшается. Блок управления двигателем фиксирует изменения напряжения и в соответствии с ним определяет температуру охлаждающей жидкости.

На некоторых двигателях (например, на моторах Renault) установлен датчик температуры охлаждающей жидкости с положительным температурным коэффициентом. Он устроен так же, однако при увеличении температуры сопротивление на нем не уменьшается, а увеличивается.

Где находится датчик температуры охлаждающей жидкости

Термистор находится внутри защитного теплопроводного корпуса, а на самом корпусе размещена резьба для крепления датчика, а также электрический разъем. Обычно ДТОЖ вкручивается в выпускной патрубок головки блока цилиндров. На некоторых моторах стоит сразу два датчика: один фиксирует температуру на выходе из двигателя, второй – из радиатора.

Датчик температуры охлаждающей жидкости располагается таким образом, чтобы его наконечник имел прямой контакт с охлаждающей жидкостью. Соответственно, если антифриза в системе мало, то и показатели ДТОЖ могут быть неточными.

Признаки неисправности ДТОЖ

Как и любой другой датчик, ДТОЖ может выйти из строя, вызвав сбои в работе мотора. Первые признаки, по которым можно распознать поломку датчика температуры охлаждающей жидкости:

• проблемы с запуском двигателя в холодную погоду,
• плохой выхлоп на холодном двигателе,
• повышенный расход топлива и т.д.

Чаще всего при возникновении подобных симптомов замена датчика температуры охлаждающей жидкости не требуется. Скорее всего, проблема в отошедшем или поврежденном контакте, повреждении проводки или утечке охлаждающей жидкости. Поэтому для начала следует провести визуальный осмотр датчика на предмет повреждений или коррозии.

Проверка датчика температуры охлаждающей жидкости

Если осмотр не дал результатов, необходимо измерить сопротивление и напряжение датчика при различных температурах. После запуска холодного двигателя по мере его прогрева сопротивление должно падать (или повышаться – в случае положительного температурного коэффицента датчика) в соответствии с нормальными показателями.

Проверку датчика температуры охлаждающей жидкости можно выполнить самостоятельно

Нормальные показатели сопротивления и напряжения для датчика температуры охлаждающей жидкости с отрицательным температурным коэффициентом

Температура ОЖ (°С)	Сопротивление (Ом)	Напряжение (В)
4800 – 6600	4,00 – 4,50
10	4000	3,75-4,00
20	2200 – 2800	3,00 – 3,50
30	1300	3,25
40	1000-1200	2,50 – 3,00
50	1000	2,5
60	800	2,00-2,50
80	270 – 380	1,00-1,30
110	0,5
разрыв цепи	5,0 ±0,1
замыкание на «землю»

Нормальные показатели сопротивления и напряжения для ДТОЖ с положительным температурным коэффициентом

AutoOt. ru » Ремонт авто » Где находится датчик температуры охлаждающей жидкости?

Предназначение устройства

Датчик указателя температуры охлаждающей жидкости является очень важным элементом всей системы управления двигателем. Ведь именно он контролирует состояние температуры охлаждающей жидкости в общей системе охлаждения.

К таким данным относятся:

• качественный состав топливно-воздушной смеси;
• частота оборотов коленчатого вала;
• угол опережения зажигания.

Таким образом, устройство обеспечивает быстрое прогревание двигателя при его запуске, а также поддержание его оптимальной температуры во всех режимах.

Проверка ДТОЖ, видео:

Как” проверить датчик температуры охлаждающей жидкости?

Для того чтобы проверить устройство, его необходимо сначала снять.

Провести демонтаж очень просто:

1. как правило, датчик располагается на патрубке ГБЦ и чтобы его снять, сначала нужно демонтировать воздушный фильтр ;
2. потом снимается минусовый провод с аккумулятора;
3. сливается охлаждающая жидкость из радиатора;
4. от прибора отключается проводка;
5. с помощью подходящего ключа (чаще всего 19–21) ослабляется затяжка , после чего датчик легко демонтируется.

После того как датчик сняли, его помещают в ёмкость с охлаждающей жидкостью и начинают её постепенно нагревать. Процесс сопровождается постоянным контролем над температурой и показаниями омметра, который подключён к датчику.

Существует специальная таблица соответствия температуры охлаждающей жидкости к показателям омметра.

Температура, °C	Сопротивление, Ом	Напряжение, В
	4800 — 6600	4,00 — 4,50
10	4000	3,75-4,00
20	2200 — 2800	3,00 — 3,50
30	1300	3,25
40	1000-1200	2,50 — 3,00
50	1000	2,50
60	800	2,00-2,50
80	270 — 380	1,00-1,30
110	0,50
разрыв цепи	5,0 + 0,1
замыкание на «землю»

Когда показания вашего устройства не сходятся с данными из таблицы, датчик необходимо заменить, так как ремонту он уже не подлежит.

В случае когда выяснилось, что датчик в рабочем состоянии, неисправность нужно искать дальше. Возможно, возникли какие-либо проблемы с термостатом.

Пример, как проверить датчик температуры охлаждающей жидкости вы можете увидеть, просмотрев данное видео:

Признаки неисправности ДТОЖ

Датчик для охлаждения жидкости, как и любой другой датчик, может иметь неисправности, которые когда-либо приведут к сбоям в работе мотора.

Основные признаки, которые указывают на поломку устройства:

• повышенный расход топлива;
• плохой выхлоп, когда двигатель в холодном состоянии;
• проблемы запуска двигателя в морозы.

Как правило, если возникают подобные неполадки, то замена датчика не требуется. Возможно, проблема появилась из-за отхода или повреждения контакта, неполадок в проводке или утечке жидкости для охлаждения.

Иногда холодный двигатель троит и «колбасит», а его холостые обороты прыгают с минимальных до максимальных значений в минуту, а через несколько минут или с повторного старта ситуация исправляется.

Такая проблема может образоваться из-за поломки датчика температуры жидкости для охлаждения.

Проверить состояние прибора можно с помощью омметра . При этом вывинчивать его не нужно. Проверяется не его сопротивление, а масса-датчик.

Когда датчик в порядке, то сопротивление стремится к бесконечности, если же он сломан, то сопротивление равно 10 кОм или менее.

Датчик уровня охлаждающей жидкости

Так как двигатель является самой важной и дорогой частью любого автомобиля, ему необходимо периодически уделять должное внимание.

Часто причиной поломки мотора становится его закипание . Но такую ситуацию очень легко предупредить. Достаточно постоянно следить за показаниями датчика уровня охлаждающей жидкости.

Схема устройства датчика уровня охлаждающей жидкости

Прибор представляет собой специальный герметизированный переключатель, который сделан из специального материала, обладающего ферромагнитными свойствами.

В механизме есть пружинные контакты. Если напряжение магнитного поля повышается, поля соприкасаются друг с другом, вследствие чего возникает замыкание.

Когда напряжение поля становится ниже, контакты размыкаются.

Как подключить датчик температуры охлаждающей жидкости?

Датчик устанавливается очень легко: вкручивается в посадочное гнездо, после чего подтягивается резьба и подключается проводка, ставится на своё место воздушный фильтр и соединяется колодка проводов питания ДМРВ.

Категорически запрещается использовать при этом герметик. При работе двигателя система охлаждения и металлические элементы очень сильно нагреваются, и герметик может расплавиться.

Если это случится, то герметик попадёт в тосол и система охлаждения может дать сбой.

Схема подключения датчика температуры охлаждающей жидкости:

Замена ДТОЖ, видео:

Проверка уровня охлаждающей жидкости

Многие владельцы автомобилей часто проверяют уровень охлаждающей жидкости визуально, не используя показатели специальных приборов. Необходимо просто посмотреть на расширительный бачок.

Если мотор холодный, то охлаждающее вещество должно находиться между максимальным и минимальным уровнем отметок на бачке. При прогретом моторе, уровень вещества может незначительно повышаться.

Если ваш автомобиль полностью исправен, то когда уровень антифриза снижается, датчик незамедлительно даёт об этом знать. Автомобилист видит специальный сигнал на приборной панели и доливает тосол или охлаждающую жидкость.

Также противопоказано доливать одну воду. Ведь антифриз имеет особые свойства, благодаря которым защищает головки цилиндров от коррозии.

Если проверка датчика температуры охлаждающей жидкости, не показывает температуру охлаждающей жидкости. В таком случае вам лучше обратиться в сервис технического обслуживания.

В любом автомобиле все взаимосвязано. Автомобильная система могла выйти из строя по какой-либо сопутствующей причине. К примеру, вы могли снять какую-то деталь, находящуюся с датчиком, и неправильно её поставить.

Но бывает и так, что проблема связана именно с датчиком температуры. Уровень охлаждающей жидкости может быть непостоянным или существует поломка в датчике измерения уровня охлаждающей жидкости.

В сервисе могут заменить датчик, при этом дают гарантию на качественную его замену и правильную сборку всех деталей на нужные места.

Таким образом, датчик температуры охлаждающей жидкости является очень важной составляющей вашего автомобиля, которая требует постоянного внимания и ухода.

Если ремонт этого устройства необходим, то сделайте его качественно, не жалея о потраченных средствах. После ремонта, двигатель будет работать ровно, особенно это будет заметно на низких оборотах.

>

Подключение одного термометра сопротивления к двум различным вторичным приборам одновременно — Готовые решения — Каталог статей

Датчики термосопротивления широко применяются для измерения температуры жидкостей, газов и твердых тел благодаря своей высокой точности, надежности, простоте установки и эксплуатации. Но при попытке передать сигнал с одного датчика термосопротивления одновременно на два вторичных прибора, например, программный ПИД-регулятор и безбумажный регистратор, добиться достоверных показаний не удастся.

Датчик термосопротивления (RTD) не может быть подключен параллельно или последовательно к входам двух вторичных приборов одновременно. Это связано с тем, что любой вторичный прибор генерирует опорный ток «возбуждения» для датчика термосопротивления. Подключение одного термодатчика к двум входам одновременно приведет к «смешиванию» опорных токов и искажению показаний.

Для подключения термодатчика к двум к двум входам одновременно есть несколько способов. Но в любом случае потребуется дополнительное оборудование для размножения сигнал RTD.

Датчик термосопротивления с двойным чувствительным элементом.

Для передачи информации о значении измеренной температуры на два разных вторичных устройства можно использовать термодатчик с двумя независимыми чувствительными элементами в одном корпусе. Выход первого чувствительного элемента соединяется с входом первого вторичного прибора (например, терморегулятора), выход второго чувствительного элемента соединяется с входом второго прибора (например, самописца).

Естественно реализация данного метода потребует замены установленного датчика температуры на другой имеющий два чувствительных элемента, например, Элемер ТС-1088/8.

Ретрансляция сигнала.

Многие вторичные приборы имеют, например, аналоговый выход 4-20 мА, который может быть настроен таким образом, чтобы «повторять» значение сигнала температуры на входе прибора. То есть первый прибор, к которому подключен непосредственно датчик термосопротивления преобразует стандартизированный сигнал RTD в унифицированный выходной сигнал 4-20 мА. На вход второго вторичного прибора приходит уже сигнал 4-20 мА, который в соответствии с заданной шкалой преобразуется в значение температуры. Необходимо помнить, что для передачи сигнала 4-20 мА входа/выхода приборов должны быть соответствующего типа: пассивные или активные.

Например, работа схемы будет возможна, если выход первого прибора будет активным, а вход второго прибора пассивным. При пассивном выходе первого прибора вход второго прибора должен быть активным. Если выход первого прибора и вход второго прибора пассивные, то необходим дополнительный источник питания постоянного тока для питания этого токового контура. Подключение активного выхода к активному входу может привести к повреждению приборов.

Реализация данного метода требует наличия соответствующих входов и выходов у вторичных приборов, а также правильного задания шкалы для входного и выходного сигналов 4-20 мА.

Датчик температуры с нормирующим преобразователем 4-20 мА.

Выходной сигнал датчика термосопротивления может быть сразу преобразован из RTD в аналоговый сигнал 4-20 мА с помощью нормирующего преобразователя, в том числе встроенного непосредственно в головку самого датчика температуры. В этом случае вторичные приборы подключаются последовательно с выходом нормирующего преобразователя образуя так называемую токовую петлю. Подобное подключение, как правило, без проблем работает с высококачественными аналоговыми входами с хорошей гальванической изоляцией. В некоторых случаях при подобном подключении могут возникнуть проблемы, например, при использовании низкоомных, неизолированных аналоговых входов.

При объединении приборов в токовую петлю необходимо помнить, что в цепи должен быть только один источник напряжения, включая активный выход нормирующего преобразователя или активный вход одного из вторичных приборов.

Для преобразования сигнала RTD в унифицированный выходной сигнал можно использовать, например, нормирующие преобразователи НПТ-1, НПТ-2, НПТ-3 или НПТ-3.Ех фирмы Овен.

Сплиттер или размножитель сигнала.

Сплиттер или так называемый размножителя сигнала «размножает» один сигнал RTD в два независимых изолированных сигнала напряжения или тока. Гальваническая изоляция выходов друг от друга и от входа гарантирует, что не возникнет проблем с взаимным влиянием приборов друг на друга при подключении одного датчика к двум и более различным устройствам. Получается своего рода рассмотренный выше вариант с нормирующим преобразователем, но лишенный негативного взаимного влияния приборов друг на друга.

В качестве размножителя можно применить сплиттер модели APD 1393 RTD с двумя изолированными выходами.

Цифровой обмен данными.

Данный способ передачи сигнала от одного датчика на несколько вторичных приборов является еще одним вариантом ретрансляции сигнала с одного прибора на другие. Устройство, такое как контроллер, панельный компьютер или PLC, к которому подключен датчик термосопротивления, преобразует значение сигнала датчика в цифровой сигнал, например, Modbus, и передает его на другое устройство в цифровом виде. Используя цифровые коммуникации возможно распространять данные о температуре на большое количество устройств — от самых простых индикаторов Овен СМИ2, до других контроллеров и PLC. Этот вариант естественно требует более высоких капитальных затрат, чем предыдущие аналоговые решения. Но данный метод обеспечивает наиболее точную передачу сигнала с меньшей погрешностью, особенно если речь идет о более чем двух вторичных приборах (точках вывода информации).

Датчик температуры Arduino DS18B20: описание, применение, схема подключения

Приборы для измерения – это самый необходимый компонент для плат Arduino. Для замеров температуры используется компоненты с отличающимися друг от друга характеристиками. Датчик DS18B20 используют для замеров температур воды, потому как одна из популярных его модификаций обрамлена герметичным корпусом.

Что представляет собой DS18B20?

Dallas DS18B20 – это цифровой датчик измерения температуры, оснащенный микроконтроллером, способный запоминать изменения в памяти, оповещать о нарушении температурных рамок(которые можно регулировать), изменять точность замеров, взаимодействовать с основным контроллером Arduino. DS18B20 выполнен в миниатюрном корпусе, в трех различных модификациях, одна из которых позволяет измерять температуры в жидкостях.

Датчик подключается через 3 выхода:

1. Первый – питание VDD (красный).
2. Второй – данные DQ (желтый или другой цвет).
3. Третий – земля GND (черный).

Из-за возможности реализации схемы с фантомным питанием, можно подключить датчик через два провода: DQ и VDD. Но по-хорошему, лучше подобного подключения избегать. Также, к основной плате Arduino можно подключить на один пин выходы DQ с двух сенсоров.

Виды датчика:

1. 8-Pin SO (150 mils) — DS18B20Z+
2. 8-Pin µSOP — DS18B20U+
3. 3-Pin TO-92 — DS18B20+

Третий можно использовать без дополнительных средств защиты для измерения температур в морозильной камере, бойлере, инкубаторе, бассейне и в других областях применения.

На рисунке изображен даллас DS18B20+ в герметичном корпусе

Характеристики:

1. Диапазон измерения температур -55 °С до +125 °С.
2. Погрешность максимум 0,5 °C, без дополнительной калибровки при t от -10 °С до +85° С).
3. Питание 3,3-5 В.
4. Для соединения с Arduino UNO необходимо 3 контакта.
5. К одной линии связи доступно подключение вплоть до ста двадцати семи датчиков, потому как датчик содержит собственный 64-битный код в постоянной памяти.
6. Каждый датчик имеет персонализированный серийный номер.
7. Протокол 1-Wire используется для передачи информации.
8. Доступно подключение через два провода напрямую к линии связи по схеме фантомного питания. Но такой режим не рекомендуется использовать при температурах от 100° С, так как нет гарантий правильных замеров в таких условиях.
9. Два вида памяти — статическая память с произвольным доступом или полупроводниковая оперативная память (SRAM) и энергонезависимая память EEPROM.
10. В EEPROM записываются два однобайтовых регистра контроля TH, TL, по которым можно верхний и нижний предел диапазона температур.

Применение

DS18B20 замеряет температуру и передает данные в цифровом виде. При этом, можно настроить нужно разрешение, выставив количество бит точности, тем самым подогнав под определенный параметр разрешающую способность:

• 9 бит – 0,5С;
• 10 бит — 0,25С;
• 11 бит — 0,125С;
• 12 бит — 0,0625С.

Порядок работы датчика:

1. При подключении источника питания, DS18B20 будет находится в начальном состоянии.
2. Затем, подается команда «преобразование температуры» на Arduino UNO для замера t.
3. Результат, полученный от датчика, сохранит свое значение в двух байтах регистра t, а сам элемент схемы вернется с начальное состояние.
4. При работе схемы через внешнее питание, микроконтроллер регулирует состояние конвертации.
5. При выполнении команды линия находится в низком состоянии, а закончив – переходит в высокое.

Это работает со стандартной схемой подключения, так как на шину должен постоянно поступать высокий уровень сигнала. Поэтому, при соединении по схеме паразитного питания выше описанный метод не сработает.

В оперативную память сохраняются:

• 1-2 байты – данные измеряемой температуры;
• 3-4 байты – пределы изменения t;
• 5-6 байты – резерв;
• 7-8 байты – нужны для точных замеров t;
• 9 байт — циклический избыточный код, устойчивый к помехам;

Подключение датчика

Для подключения в схеме обязательно должен присутствовать резистор «Подтяжки», сопротивлением 4,7 кОм. Соединение происходит по интерфейсу 1-Wire по шине данных.

Схема подключения одного датчика

Для соединения нужно:

1. DS18B20 – 1 штука.
2. Ардуино УНО – 1 штука.
3. Резистор 4,7 кОм.
4. Макетная плата под пайку.
5. Коннекторы.
6. USB-кабель для соединения с ПК.

Нормальная схема включения одного датчика.

Подключайте по представленной выше схеме. Учитывайте, что DQ можно подключить к аналоговому пину ввода / вывода A1 (еще называют цифровой A15). Резистором притяните линию данных к питанию, как показано на схеме макетной платы.

Вот как схема выглядит в реальной жизни.

Фантомная схема включения одного датчика

Следует помнить, что подключение датчика температуры DS18B20 к Ардуино с фантомным питанием сказывается на быстродействии и стабильной работе датчика. Не рекомендуется применение этого варианта включения в схему без крайней нужды.

Схема подключения нескольких датчиков

Для подключения нескольких датчиков используйте всю туже макетную плату, только подключайте их параллельно.

Программная часть

Скачать библиотеку для работы с датчиком и другими устройствами на 1-Wire, можно на Github по ссылке. Для установки, загрузите архив с сервера и разархивируйте по адресу «Мои документы» – «Ардуино» – «libraries» или другое место, где вы ее разместите.

Виды скетчей и библиотек

Для написания программы можно использовать несколько библиотек:

1. OneWare – основная, с помощью которой можно использовать самые простые скетчи для работы одного или нескольких датчиков, подключённых по нормальной и фантомной схеме питания.
2. DallasTemperature — Рекомендуется использовать библиотеку для комфортного взаимодействия с устройствами, особенно если их подключается к плате несколько. Некоторые моменты в логике с помощью библиотеки можно упростить.

В скетчах применяется только первая или две библиотеки в паре. Чтобы запустить работу измерителя температуры, запустите Ardiuino IDE, скопируйте в него код и загрузите в контроллер.

Три варианта скетчей для обработки и считывания данных с датчика можете скачать по ссылке.

Использование и применение

Применяется программируемый датчик Ардуино в различных задачах, в том числе в схемах для умных домов. С помощью легко настраиваемого сенсора можно решать, как простые, так и сложные задачи:

1. Определение t воды в аквариуме для рыб. Особенно актуальный способ в летнюю жару. Сенсор среагирует на показатель, который оказался за пределами нормы и оповестит вас об этом по каналам связи. Естественно, можно подвязать дополнительное действие при нагревании воды, например, запускать Аэрацию.
2. Оповещение о нагретой воды в бойлере. При достижении определенной t в бойлере, на компьютер, или подключенный LCD-дисплей вам поступит уведомление. Можно с схему добавить реле, которое будет отключать бойлер. Конечно, современные водонагревающие устройства могут оснащаться автоматикой и термостатом, но часто с помощью дополнительных датчиков реализуются более сложные системы управления умным домом, чем автономная автоматика водонагревателя.
3. Замер температуры в холодильной витрине. Комплект из нескольких датчиков на достаточно простой схеме может замерять и выдавать температуру в каждой секции витрины. Выставленный диапазон значений может указывать, когда температура вышла за пределы нормы и уведомлять о нарушениях стационарного режима.
4. Замер точного градуса воды в чайнике. Выпитый натощак стакан теплой воды помогает запустить желудок. При этом нужно выпить подогретую до температуры тела воду. Самодельный термодатчик способен решить подобную задачу, определив градус с точностью до 0,5 °С.
5. Определение температуры воды в ванной, джакузи, бассейне. Набирая воду для водных процедур, нужно, чтобы она была комфортной. С помощью терморегулятора Arduino можно определить комфортный уровень и подобрать нужный градус для себя. Дополнительно, пороговыми значениями температуры можно реагировать на снижение или увеличения t воды и держать все время воду подогретой.

Естественно, датчик можно использовать и в системах для промышленности: водонагревательные станции, морозильные комнаты, замеры t вязких веществ на предприятиях.

Заключение

Цифровой датчик DS18B20 работающий в паре с Arduino UNO (или платами NANO и MEGA) по своим характеристикам может использоваться для решения серьезных задач, где нужны точность замеров, измерение температуры жидкости и мониторинг нужного градуса жидкости в температурном диапазоне.

Особенностью данного датчика является собственная память и содержание в ней 64-битного кода, позволяющего подключать вплоть до 127 датчиков на одну линию. Еще одной фишкой есть возможность подключения по схеме фантомного питания, когда вместо трех, используется два провода (питание и данные). Земля не подключается.

Как подключить датчик температуры к системе управления?

Сегодня существует множество способов подключить контрольно-измерительные приборы к системе управления, но, как всегда, у всех вариантов есть свои плюсы и минусы. В статье объясняются варианты, которые могут лучше всего подойти вам с приложением, в котором вам нужно подключить датчики температуры к системе управления.

Конечно, ваш выбор будет зависеть от многих факторов, некоторые из которых уникальны для вашей системы. Однако, узнав плюсы и минусы доступных опций, вы можете сузить список и упростить свой выбор.

Выбор датчика температуры для вашей системы управления

Технологии постоянно развиваются. Вы можете подключить датчик температуры разными способами — с помощью прямого кабеля, полевых преобразователей, HART, беспроводной связи и т. Д. Если вам не хватает глубоких знаний об этих возможностях, вы, естественно, выберете известные вам типы, например, прямой провод или аналоговый.

Давайте поговорим о реальном примере с металлургической компанией. В этом случае проблема управления технологическим процессом повредила все кабели, соединяющие датчики поля с системой.Однако эта проблема возникала более одного раза, и каждый раз они слишком долго работали без важных измерений.

N1030 Регулятор температуры с 1 релейным выходом

Надеясь навсегда починить этот вагон, инженер попросил поставщиков предложить решения. И каждый продавец предлагал беспроводную связь. Они даже объяснили и продемонстрировали свои устройства, как они это делают, когда чувствуют запах горячей распродажи в воздухе.В конце концов, победил один из поставщиков, и заказчик выдернул ненужные кабели и настроил беспроводные устройства для передачи всех данных процесса.

Сегодня вы можете купить передатчики с несколькими входами, которые сообщают вам обновления за секунды и поставляются с прочными батареями для загрузки. Новая технология решает множество старых проблем, но заказчик должен знать об этом в первую очередь. Итак, давайте обсудим некоторые способы подключения измерения температуры к системе управления!

Прямое соединение между датчиком температуры и системой управления

Ваша система управления может использовать карту для считывания показаний датчика без полевого передатчика.Такая установка может сэкономить деньги, пропуская передатчик, но это требует небольшой работы. Например, для некоторых резистивных датчиков температуры (RTD) требуются кабели с определенными изоляционными материалами, такими как стекло или поливинил. Для термопар также нужны специальные кабели, соответствующие типу датчика.

Чтобы узнать, в чем разница между RTD и термопарой, вы можете прочитать нашу статью о RTD, термопаре и термисторе

Если вам нужно преодолеть небольшое расстояние, прямое подключение упрощает настройку, чем полевой передатчик.Но для больших расстояний установка будет стоить дороже, чем передатчики. Кроме того, иногда возникают проблемы с внешним шумом, например с электромагнитными помехами (EMI), частотными помехами (RFI) или электростатическим разрядом (ESD). Большие провода датчика могут действовать как антенны, вызывая ошибки измерения из-за шума.

Минусы

• Высокое обслуживание
• Без диагностики и анализа производительности
• Склонность к вмешательству
• Высокая стоимость установки

Полевой преобразователь

Многие процессы используют полевые преобразователи для подключения датчиков температуры к своим системам управления. Передатчик транслирует сигнал датчика и отправляет его в систему разными способами.

В зависимости от связи с вашей системой управления вы можете иметь только измерение температуры или больше. Аналоговые установки показывают только температуру. Многие компании в разных сегментах по-прежнему предпочитают этот вариант, но вы теряете много данных из-за диагностических функций передатчиков. Тем не менее, эта установка надежна и страдает не только от прямых проводов.

Visaya

Или вы можете подключить полевой преобразователь с помощью цифрового протокола, такого как FOUNDATION Fieldbus, PROFIBUS или HART.Эти протоколы будут передавать вам диагностическую информацию и другие интеллектуальные функции передатчика, и вы получите точные и надежные измерения в своей системе.

Плюсы

В зависимости от структуры вашей системы вы можете установить удаленное управление вводом / выводом. Датчики, подключенные таким образом, требуют меньше проводов, все преобразования происходят в полевых условиях, и это обеспечивает цифровую связь.

Visaya

Подобно передатчику, эта установка уменьшит помехи. Многие системы могут его поддерживать, и вы можете подключать не только датчики температуры, но и другие преобразователи и датчики локально.

Минусы

• Собственная архитектура
• Без диагностики и дополнительных функций

Беспроводная связь

Wireless сегодня стал стандартной опцией. В последнее время технология сильно изменилась, поэтому теперь вы можете получать данные за секунды, а время автономной работы составляет более года, в зависимости от настройки и устройства.

Visaya

Кроме того, его установка намного проще по сравнению с кабелями, но вам необходимо выбрать размер вашей сети, чтобы обеспечить надежность.Время от времени вам придется менять батарею, но, передав все данные по беспроводной сети, вы можете спланировать этот обмен. Ура, планирование! С другой стороны, беспроводная связь не обеспечивает максимальной скорости.

Плюсы

• Низкая стоимость установки
• Продолжительное время автономной работы в некоторых приложениях
• Интеллектуальная диагностика и функции

Мультиплексоры

Вы также можете использовать локальные мультиплексоры для подключения ваших датчиков температуры. Они выполняют все преобразования локально и могут связываться с системой управления, используя собственный протокол или открытые протоколы, такие как MODBUS или PROFIBUS.

Вам понадобится конструкция для установки мультиплексора и кабели для подключения датчика к конструкции, но такая настройка также снизит вероятность EMI / EDS / RFI.

Минусы

• Медленное обновление
• Ограниченная точность
• Устаревшая техника

Заключение

Мы просто скользим по поверхности.Чтобы найти лучший способ подключить датчик температуры к вашей системе управления, вы должны проверить свой процесс и посмотреть, какой метод даст вам необходимые данные. Вы также должны решить, хотите ли вы, чтобы интеллектуальные функции избегали незапланированных простоев.

Если вам нужна помощь в выборе подходящего датчика температуры для вашего приложения, обратите внимание на наш новый интеллектуальный помощник по температуре.

Чтобы узнать больше о системах управления и датчиках температуры, свяжитесь с нашими инженерами!

Руководство по сборкам датчиков температуры для точных измерений

Точное измерение и контроль температуры требуется по нескольким причинам, включая безопасность, стабильность материала, оптимизацию выхода и качество; Фактически, температура является наиболее широко измеряемой величиной для всех процессов.

В зависимости от области применения для промышленного измерения температуры обычно используются термопары или датчики RTD, однако могут применяться и другие типы датчиков, такие как термисторы, ИК-датчики и полупроводниковые устройства.

И термопары, и датчики RTD по своей природе хрупкие устройства, чувствительные как к механическим силам, так и к электрическим помехам.

Поскольку промышленные системы управления полагаются на стабильные и точные входные сигналы, свободные от шума и внешних помех, имеет смысл защитить датчики температуры от внешних сил, присутствующих в точке измерения, таких как давление или вибрация.

Обычно датчики температуры защищаются путем помещения хрупкого чувствительного элемента в защитную оболочку и упаковки керамическим порошком. Это защищает датчик от вибраций и потенциально агрессивных технологических сред, которые могут повредить элемент.

Датчик Pt100 с оболочкой из нержавеющей стали и свободными выводами	Датчики термопары с оболочкой из нержавеющей стали и штекерными соединениями

Для завершения сборки температуры к датчику обычно присоединяется соединительная головка.Это позволяет подключать провода датчика либо к клеммной колодке, либо к датчику температуры. Доступны различные типы головок в зависимости от области применения и от того, расположен ли узел датчика температуры в опасной зоне. Если установлен датчик температуры, он также должен иметь сертификат ATEX, если он устанавливается в опасной зоне.

Выбор стандартных типов головок

Предоставлено: www.kp-as.com

Для того, чтобы датчики могли использоваться в управлении промышленными процессами, им требуются особые материалы конструкции, присоединения к процессу и размеры, специфичные для конкретных применений.Доступен широкий выбор стандартных датчиков в сборе, которые могут быть адаптированы к точным требованиям технологического процесса.

Датчик температуры с соединительной головкой для преобразователя	Датчик температуры с резьбовым присоединением к процессу	Датчик температуры для пищевой промышленности
Предоставлено: www.kp-as.com

Преобразователь температуры «на головке» часто устанавливается внутри соединительной головки. Передатчик усиливает сигнал датчика низкого уровня и обеспечивает точный, стабильный сигнал, доступный для системы управления. Рекомендуются изолированные преобразователи температуры, так как они дополнительно улучшают качество сигнала за счет фильтрации шума и электромагнитных помех.

Дополнительные преимущества использования преобразователя температуры включают возможность линеаризации сигнала и возможность включения локального дисплея, например, в полевом преобразователе 7501.

В качестве альтернативы можно установить клеммную колодку на соединительную головку, а сигнал датчика направить на преобразователь температуры, установленный на DIN-рейке. В этом случае следует тщательно учитывать наведенные помехи и ухудшение сигнала датчика. Это часто наблюдается при увеличенной длине кабеля между датчиком и преобразователем температуры.

PR 5437A 2-проводный датчик температуры HART 7 для монтажа на головке	PR 6337A Двухпроводный датчик температуры HART для DIN-рейки	PR 7501 Датчик температуры HART, устанавливаемый на месте

Также доступны преобразователи

, которые поддерживают простую интеграцию в полевую шину и цифровые схемы, такие как HART, Foundation Fieldbus, Profibus и связь ввода-вывода.Преобразователь PR 5350, установленный на головке, и преобразователь PR 6350, установленный на DIN, поддерживают как Foundation Fieldbus, так и Profibus PA в одном устройстве, в то время как PR 5335, 5337, 5437, 6335, 6337 являются преобразователями температуры HART.

Хотя эти датчики в сборе могут использоваться напрямую, в промышленных приложениях часто требуется, чтобы датчик температуры был легко заменяемым, вставлялся в труднодоступные места или подвергался воздействию давления и скорости потока, которые могут вызвать повреждение.

Накопительные баки и трубопроводы, например, требуют простой замены датчика температуры без утечки технологического материала или необходимости слива воды из системы.Эту проблему можно решить с помощью защитных гильз или карманов Thermo.

Защитные гильзы используются для защиты датчиков температуры от повреждений из-за чрезмерного давления, высоких скоростей потока и коррозионного воздействия. Кроме того, они позволяют заменять датчик без опорожнения системы или процесса. Защитные гильзы, предназначенные для работы с высоким давлением, обычно изготавливаются из пруткового материала для обеспечения целостности. Защитные гильзы для использования в условиях низкого давления могут быть изготовлены из трубок с одним закрытым сварным концом.Защитная гильза обычно крепится к процессу либо резьбовым соединением, либо сваркой. Затем датчик температуры вставляется в защитную гильзу и закрепляется.

В зависимости от области применения защитная гильза должна быть выбрана так, чтобы соответствовать техническим требованиям процесса.

Защитная гильза на стержне с резьбовым присоединением к процессу	Изготовленная защитная гильза с резьбовым присоединением к процессу	Сварной стержень в защитной гильзе
Предоставлено: www.kp-as.com

Дополнительную информацию о линейке датчиков температуры и устройств формирования сигналов PR electronics можно найти здесь.

Вернуться к библиотеке знаний по связям с общественностью

Полезна ли эта информация?

LM35: Не такой простой датчик температуры для Arduino | автор: C.D. Reimer

Три распространенные причины, по которым простая схема для LM35 не работает.

Китайские подделки на eBay

При покупке электронных компонентов на eBay китайские подделки всегда представляют собой риск. Вот почему я никогда ничего не покупаю на eBay. Если что-то выглядит слишком хорошо, чтобы быть правдой, вероятно, это подделка.

Я покупаю все свои электронные компоненты в Jameco Electronics, компании в районе залива Сан-Франциско, с которой я много лет веду дела. Хотя вполне возможно, что контрафактные детали могут попасть в их цепочки поставок, я считаю это маловероятным.

Несколько проблем, которые у меня были с компонентами, возникли из-за моей собственной глупости, например, когда я подключил питание и землю к неправильным контактам.Я всегда покупаю дополнительные компоненты — много, если недорого, несколько, если дорого, — на случай, если что-то лопнет и выйдет синий дым.

Ненадежное питание через USB-кабель

Когда Arduino потребляет 5 В постоянного тока из USB-кабеля, не каждый компьютер может обеспечить надежное питание для каждого USB-порта. Любые изменения мощности могут повлиять на работу Arduino внутри себя и во внешних схемах.

Источник питания от 7 В до 12 В постоянного тока, подключенный к цилиндрическому разъему, или аккумулятор, подключенный к контактам VIN и GRN, может питать Arduino.Любой из них отключит питание от USB-кабеля и использует встроенные регуляторы мощности для выработки 3,3 В и 5 В постоянного тока.

Я подключил свой Arduino Uno к USB-концентратору с питанием, который обеспечивает полную мощность для каждого порта, и я также протестировал настенную бородавку 9 В постоянного тока, подключенную к цилиндрическому разъему. Я не заметил заметных различий между ними.

Трех проводов было недостаточно

Множество плохих советов о том, какие дополнительные компоненты необходимы для работы LM35 с Arduino, кажется правилом, а не исключением.Здесь может оказаться полезным техническое описание LM35, в котором представлены другие примеры схем в дополнение к простой схеме. В частности, LM35 с демпферной схемой R-C.

Изображение из таблицы данных LM35 (Texas Instruments)

LM35 должен быть удаленным датчиком на конце коаксиального кабеля (один провод с заземленным экраном). Один из способов сделать так, чтобы кабель не действовал как антенна, которая мешает работе датчика, — это добавить демпфер резистивно-конденсаторный (R-C) между выходом и землей. Шунтирующий конденсатор между питанием и землей устраняет нежелательные электромагнитные помехи (EMI).

Добавление этих трех компонентов зафиксировало LM35 в качестве датчика температуры для Arduino.

Как калибровать датчики температуры

Измерение температуры — одно из наиболее распространенных измерений в перерабатывающей промышленности.

Каждый контур измерения температуры имеет датчик температуры в качестве первого компонента в контуре. Итак, все начинается с датчика температуры. Датчик температуры играет жизненно важную роль в обеспечении точности всего цикла измерения температуры.

Как и любой другой измерительный прибор, для которого требуется точность, датчик температуры также необходимо регулярно калибровать. Зачем вам измерять температуру, если вас не волнует точность?

В этом сообщении блога я рассмотрю , как калибровать датчики температуры. , и , . Каковы наиболее распространенные вещи, которые следует учитывать при калибровке датчиков температуры .

Загрузите эту статью в виде бесплатного файла в формате pdf

Что такое датчик температуры?

Начнем с основ… обсуждая, что такое датчик температуры:

Как видно из названия, датчик температуры — это прибор, который можно использовать для измерения температуры. Он имеет выходной сигнал, пропорциональный приложенной температуре. Когда температура датчика изменяется, соответственно изменяется и выходной сигнал.

Существуют различные типы датчиков температуры с разными выходными сигналами. У некоторых есть выход сопротивления, у некоторых есть сигнал напряжения, у некоторых есть цифровой сигнал и многое другое.

На практике в промышленных приложениях сигнал от датчика температуры обычно подключается к датчику температуры, который преобразует сигнал в формат, который легче передавать на большие расстояния, в систему управления (DCS, SCADA). Стандартный сигнал от 4 до 20 мА используется в течение десятилетий, так как токовый сигнал может передаваться на большие расстояния, и ток не меняется, даже если есть некоторое сопротивление вдоль проводов. В настоящее время принимаются передатчики с цифровыми сигналами или даже беспроводными сигналами.

В любом случае, для измерения температуры используется датчик температуры.

Измерение выхода датчика температуры

Поскольку большинство датчиков температуры имеют электрический выход, очевидно, что этот выход нужно как-то измерить. При этом вам необходимо иметь измерительное устройство, например, для измерения выхода, сопротивления или напряжения.

Измерительное устройство часто отображает электрическую величину (сопротивление, напряжение), а не температуру.Поэтому необходимо знать, как преобразовать этот электрический сигнал в значение температуры.

Большинство стандартных датчиков температуры соответствуют международным стандартам, в которых указано, как рассчитывать преобразование электричества в температуру с помощью таблицы или формулы. Если у вас нестандартный датчик, вам может потребоваться получить эту информацию у производителя датчика.

Существуют также измерительные устройства, которые могут отображать сигнал датчика температуры непосредственно в виде температуры. Эти устройства также измеряют электрический сигнал (сопротивление, напряжение) и имеют таблицы датчиков (или полиномы / формулы), запрограммированные внутри, поэтому они преобразуют его в температуру.Например, калибраторы температуры обычно поддерживают самые распространенные датчики RTD (резистивный датчик температуры) и термопары (T / C), используемые в обрабатывающей промышленности.

Итак, как откалибровать датчик температуры?

Прежде чем мы углубимся в различные моменты, которые следует учитывать при калибровке датчика температуры, давайте взглянем на общий принцип.

Во-первых, поскольку датчик температуры измеряет температуру, вам потребуется известная температура, чтобы погрузить датчик и откалибровать его.Невозможно «смоделировать» температуру, но вы должны создать реальную температуру , используя источник температуры.

Вы можете создать точную температуру или использовать откалиброванный эталонный датчик температуры для измерения созданной температуры. Например, вы можете вставить эталонный датчик и калибруемый датчик в жидкую баню (предпочтительно в ванну с мешалкой) и выполнить калибровку в этой температурной точке. В качестве альтернативы можно использовать так называемый источник температуры сухого блока.

В качестве примера, использование ледяной бани с перемешиванием обеспечивает довольно хорошую точность для калибровки точки 0 ° C (32 ° F).

Для промышленной и профессиональной калибровки обычно используются температурные ванны или сухие блоки. Их можно запрограммировать на нагрев или охлаждение до определенной уставки.

В некоторых промышленных приложениях принято регулярно заменять датчики температуры и не калибровать датчики регулярно.

Как откалибровать датчики температуры — что следует учитывать

Давайте начнем копаться в фактической калибровке датчиков температуры и различных вещах, которые следует учитывать….

1 — Датчик температуры обращения

Различные датчики имеют разную механическую структуру и разную механическую прочность.

Самые точные датчики SPRT (стандартный платиновый термометр сопротивления), используемые в качестве эталонных датчиков в температурных лабораториях, очень хрупкие. Сотрудники нашей лаборатории калибровки температуры говорят, что если SPRT касается чего-либо и вы слышите какой-либо звук, датчик необходимо проверить перед дальнейшим использованием.

К счастью, большинство промышленных датчиков температуры надежны и выдержат нормальное обращение.Есть некоторые промышленные датчики, которые сделаны очень прочными и выдерживают довольно грубое обращение.

Но если вы не уверены в конструкции датчика, который следует откалибровать, лучше перестраховаться.

Нет ничего плохого в том, чтобы обращаться с любым датчиком, как с SPRT.

Помимо механических ударов, очень быстрое изменение температуры может стать ударом для датчика и повредить его или повлиять на точность.

Термопары обычно не так чувствительны, как датчики RTD.

2 — Подготовка

Обычно подготовки не так много, но есть некоторые моменты, которые следует учитывать. Сначала выполняется визуальный осмотр, чтобы убедиться, что датчик выглядит нормально, что он не изогнут и не поврежден, а провода выглядят нормально.

Внешнее загрязнение может быть проблемой, поэтому полезно знать, где использовался датчик и какой тип среды он измерял. Возможно, вам потребуется очистить датчик перед калибровкой, особенно если вы планируете использовать жидкую баню для калибровки.

Сопротивление изоляции датчика RTD можно измерить до калибровки. Это необходимо для того, чтобы убедиться, что датчик не поврежден, а изоляция между датчиком и шасси достаточно высока. Падение сопротивления изоляции может вызвать ошибку в измерениях и является признаком повреждения датчика.

3 — Источник температуры

Как уже упоминалось, вам понадобится источник температуры , для калибровки датчика температуры. Имитировать температуру просто невозможно.

В промышленных целях чаще всего используется температурный сухой блок. Он удобный, портативный и, как правило, достаточно точный.

Для повышения точности можно использовать жидкостную ванну. Во всяком случае, это обычно не так легко переносить, но его можно использовать в лабораторных условиях.

Для получения нулевой точки по Цельсию часто используют ледяную баню с перемешиванием. Это довольно просто и доступно, но обеспечивает хорошую точность нулевой точки.

Для наиболее точного измерения температуры используются ячейки с фиксированной точкой.Они очень точные, но и очень дорогие. Они в основном используются в точных (и аккредитованных) лабораториях по калибровке температуры.

4 — Датчик эталонной температуры

Температура создается некоторыми источниками тепла, упомянутыми в предыдущей главе. Очевидно, вам необходимо с очень высокой степенью точности знать температуру источника тепла. Сухие блоки и жидкостные ванны оснащены внутренним эталонным датчиком, измеряющим температуру. Но для получения более точных результатов вы должны использовать отдельный точный эталонный датчик температуры, который вставляется при той же температуре, что и датчик (и), который нужно калибровать.Такой эталонный датчик будет более точно измерять температуру, которую измеряет калибруемый датчик.

Естественно, эталонный датчик должен иметь действительную прослеживаемую калибровку. Легче отправить эталонный датчик на калибровку, чем послать весь источник температуры (хорошо также иметь в виду температурный градиент температурного блока, если у вас всегда калибруется только эталонный датчик, а не блок).

Что касается термодинамических характеристик, эталонный датчик должен быть как можно более похожим на калибруемый датчик, чтобы гарантировать, что они ведут себя одинаково при изменении температуры.

Эталонный датчик и калибруемый датчик должны быть погружены в источник температуры на одинаковую глубину. Обычно все датчики погружаются на дно сухого блока. С очень короткими датчиками это становится сложнее, поскольку они будут погружать в источник температуры только ограниченную глубину, и вы должны убедиться, что ваш эталонный датчик погружен на одинаковую глубину. В некоторых случаях для этого требуется использование специального короткого эталонного датчика.

При использовании ячеек с фиксированной точкой вам не нужен какой-либо эталонный датчик, потому что температура основана на физических явлениях и очень точна по своей природе.

5 — Измерение выходного сигнала датчика температуры

Большинство датчиков температуры имеют электрический выход (сопротивление или напряжение), который необходимо измерить и преобразовать в температуру. Итак, вам нужно какое-то устройство, которое будет использоваться для измерения. Некоторые источники температуры предлагают также каналы измерения для датчиков, как тестируемого устройства (DUT), так и эталонного.

Если вы измеряете электрическую мощность, вам нужно будет преобразовать ее в температуру, используя международные стандарты.В большинстве промышленных случаев вы будете использовать измерительное устройство, которое может выполнить преобразование за вас, чтобы вы могли удобно видеть сигнал в единицах измерения температуры (Цельсия или Фаренгейта).

Что бы вы ни использовали для измерения, убедитесь, что вы знаете точность и погрешность устройства, и убедитесь, что оно имеет действительную прослеживаемую калибровку.

6 — Глубина погружения

Глубина погружения (насколько глубоко вы вставляете датчик в источник температуры) является одним из важных факторов при калибровке датчиков температуры.

Сотрудники нашей лаборатории калибровки температуры дали следующее практическое правило при использовании жидкой бани с мешалкой:

• Погрешность 1% — погружение 5 диаметров + длина чувствительного элемента
• Точность 0,01% — погружение 10 диаметров + длина чувствительного элемента
• Точность 0,0001% — 15 диаметров погружения + длина чувствительного элемента

Теплопроводность в ванне с перемешиваемой жидкостью лучше, чем в сухом блоке, а требуемая глубина погружения меньше.

Для сухих блоков Euramet рекомендует погружать в воду в 15 раз больше диаметра датчика, добавленного к длине чувствительного элемента.Итак, если у вас есть датчик диаметром 6 мм с элементом 40 мм внутри, вы погружаете его (6 мм x 15 + 40 мм) на 130 мм.

Иногда бывает трудно определить, как долго фактически элемент находится внутри датчика, но это следует указать в технических характеристиках датчика.

Также вы должны знать, где находится чувствительный элемент (он не всегда находится на самом конце сенсора).

Калибруемый датчик и эталонный датчик должны быть погружены на одинаковую глубину, чтобы средние точки реальных сенсорных элементов находились на одинаковой глубине.

Естественно, что очень короткие датчики невозможно погрузить очень глубоко. Это одна из причин высокой неопределенности при калибровке коротких датчиков.

7 — Стабилизация

Помните, что датчик температуры всегда измеряет собственную температуру!

Температура изменяется довольно медленно, и вы всегда должны ждать достаточно долго, чтобы все части стабилизировались до заданной температуры. Когда вы вставляете датчик в температуру, всегда проходит некоторое время, прежде чем температура датчика достигнет этой температуры и стабилизируется.

Ваш эталонный датчик и калибруемый датчик (DUT) могут иметь очень разные термодинамические характеристики, особенно если они отличаются механически.

Часто одна из самых больших неопределенностей, связанных с калибровкой температуры, может заключаться в том, что калибровка выполняется слишком быстро.

Если вы чаще всего калибруете датчики аналогичного типа, целесообразно провести некоторые типовые тесты, чтобы изучить поведение этих датчиков.

8 — Ручка датчика температуры

Деталь ручки датчика или переходное соединение обычно имеет предел того, насколько он может быть горячим.Если он нагреется слишком горячим, датчик может быть поврежден. Убедитесь, что вы знаете характеристики калибруемых датчиков.

При калибровке при высоких температурах рекомендуется использовать температурный экран для защиты ручки датчика.

9 — Калиброванный диапазон температур

В случае датчиков температуры довольно часто вы не откалибруете весь температурный диапазон датчика.

Вы должны быть осторожны при калибровке самого верхнего предела диапазона.Например, датчик RTD может постоянно дрейфовать, если вы откалибруете его при слишком высокой температуре.

Кроме того, калибровка самых холодных точек диапазона температур датчика может быть трудной / дорогой.

Таким образом, рекомендуется откалибровать диапазон температур, в котором будет использоваться датчик.

10 — Точки калибровки

При промышленной калибровке вам необходимо выбрать достаточно точек калибровки, чтобы убедиться, что датчик является линейным . Часто бывает достаточно откалибровать от 3 до 5 точек во всем диапазоне.

В зависимости от типа датчика вам может потребоваться взять больше точек, если вы знаете, что датчик может быть нелинейным.

Если вы калибруете платиновые датчики и планируете рассчитывать коэффициенты на основе результатов калибровки, вам необходимо выполнить калибровку в подходящих точках температуры, чтобы иметь возможность рассчитывать коэффициенты. Наиболее распространенными коэффициентами для платиновых датчиков являются коэффициенты ITS-90 и Каллендара ван Дюзена. Для термисторов можно использовать коэффициенты Стейнхарта-Харта.

Когда датчики калибруются в аккредитованной лаборатории, точки также могут быть выбраны на основе наименьшей погрешности лаборатории.

11 — Регулировка / подстройка датчика температуры

К сожалению, большинство датчиков температуры не могут быть отрегулированы или подстроены. Поэтому, если вы обнаружите ошибку в калибровке, вы не сможете ее отрегулировать. Вместо этого вам нужно будет использовать коэффициенты для корректировки показаний датчика.

В некоторых случаях вы можете компенсировать ошибку датчика в других частях контура измерения температуры (в преобразователе или в DCS).

Другие моменты, которые следует учитывать

Документация

Как и при любой калибровке, калибровка датчика температуры должна быть задокументирована в сертификате калибровки.

Прослеживаемость

При калибровке используемый эталонный стандарт должен иметь действительную прослеживаемость к национальным стандартам или эквивалент. Прослеживаемость должна представлять собой непрерывную цепочку калибровок, каждая из которых имеет установленную погрешность.

Дополнительную информацию о метрологической прослеживаемости см. В сообщении в блоге Метрологическая прослеживаемость при калибровке — можно ли отследить?

Неопределенность

Как всегда при калибровке, также при калибровке датчика температуры вы должны знать общую неопределенность процесса калибровки. При калибровке температуры процесс калибровки (способ, которым вы выполняете калибровку) может легко оказаться самым большим компонентом неопределенности в общей неопределенности.

Дополнительную информацию о неопределенности калибровки см. В сообщении в блоге Неопределенность калибровки для манекенов

Автоматизация калибровки

Калибровка температуры всегда выполняется довольно медленно, поскольку температура изменяется медленно, и вам нужно дождаться стабилизации.Вы можете получить большую выгоду, если сможете автоматизировать калибровку температуры. Калибровка все равно займет много времени, но если она автоматическая, вам не нужно ждать ее.

Это, естественно, сэкономит вам время и деньги.

Кроме того, при автоматизации вы можете быть уверены, что калибровка всегда выполняется одинаково.

Загрузите бесплатный технический документ

Щелкните изображение ниже, чтобы загрузить эту статью в виде бесплатного файла в формате pdf:

Другие блоги по теме

Если вы нашли этот пост в блоге интересным, вам могут понравиться и эти в списке ниже.Пожалуйста, не стесняйтесь просматривать все статьи в Beamex blog , возможно, вы найдете какие-нибудь интересные статьи для чтения.

Растворы Beamex для калибровки температуры

Пожалуйста, ознакомьтесь с новым калибратором температуры Beamex MC6-T, который является идеальным инструментом для калибровки датчика температуры и многого другого. Щелкните изображение ниже, чтобы узнать больше:

Пожалуйста, проверьте также, что еще Beamex может предложить вам для калибровки температуры или услуг калибровки температуры .

Благодарим сотрудников нашей аккредитованной лаборатории калибровки температуры за их помощь в создании этой статьи. Особая благодарность господину Тони Алатало , руководителю нашей аккредитованной лаборатории температуры!

Термопары Датчики и зонды EGT: FAQ

---

Посетите наш блог EGT, чтобы найти ответы на свои технические вопросы …: Блог EGT

---

Каковы некоторые преимущества использования термопары для выхлопных газов EGT?

Работа на пике EGT, особенно на длинных пробегах, таких как шоссейные гонки или кольцевые трассы, даст экономию топлива, что означает меньшую коррозию топлива (увеличенный запас хода), а также меньшую вероятность загрязнения свечей зажигания.При использовании датчика для каждого цилиндра между отдельными цилиндрами будут возникать колебания температуры. Типичные отклонения примерно на 100 градусов по Фаренгейту между каждым отдельным цилиндром можно наблюдать с системами впрыска топлива и примерно на 200 градусов по Фаренгейту с обычным карбюратором. Вариация карбюратора больше, потому что распыление топлива не так эффективно по сравнению с топливными форсунками. При более низких температурах воздуха распыление смеси хуже как для двигателей с впрыском топлива, так и для двигателей с карбюратором.Однако с карбюратором соотношение топливо / воздух и распыление менее эффективны, что приводит к большим колебаниям температуры при сравнении отдельных цилиндров.

---

Где лучше всего установить датчик EGT?
По общему мнению, расстояние от головки блока цилиндров составляет от 2 до 4 дюймов, если это возможно. Но это твоя машина, так что твое решение.
Для двигателей с турбонаддувом обязательно ОЧИСТИТЕ ВСЮ МЕТАЛЛИЧЕСКУЮ ОПЛАТУ из выпускного коллектора. Металлические опилки повредят крыльчатку турбонагнетателя, если они пройдут через турбо.
Помните, что при установке нескольких датчиков EGT важно постоянство расстояния. Спланируйте это, прежде чем начинать сверлить отверстия!
ПРИМЕЧАНИЕ: Если есть сомнения относительно конкретного размещения датчика, вы должны проконсультироваться с производителем двигателя, производителем двигателя или тюнером.

---

Следует ли устанавливать датчик EGT до или после Turbo?
Многие эксперты предлагают устанавливать датчик EGT в выпускном коллекторе перед турбонаддувом по трем причинам:
1) Чем дальше датчик EGT находится от коллектора, тем больше время задержки реакции на динамические изменения температуры.
2) Выхлопные газы будут охлаждаться по мере их удаления от коллектора, что приведет к более низким показаниям EGT. Показания EGT могут упасть более чем на 200 градусов после турбо.
3) В зависимости от баланса вашей настройки, сам турбо может действовать как ограничение. Выхлопные газы могут накапливать избыточное тепло перед турбонаддувом, в то время как после турбонаддува температура выхлопных газов может быть ниже в результате более быстрого охлаждения из-за уменьшения потока выхлопных газов. Это может привести к более высоким температурам между двигателем и турбонаддувом, но показания температуры после турбонаддува будут ниже.
ПРИМЕЧАНИЕ 1: Если есть сомнения относительно конкретного размещения датчика, вы должны проконсультироваться с производителем двигателя, производителем двигателя или тюнером.
ПРИМЕЧАНИЕ 2: При установке датчика EGT ОБЯЗАТЕЛЬНО ОЧИСТИТЕ ВСЕ МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ ПЛАСТИНЫ из выпускного коллектора. Металлические опилки могут вызвать повреждение крыльчатки турбонагнетателя, если они проходят через вращающийся турбонагнетатель.

---

На какой глубине мне следует установить датчик EGT?
Обычно в центре выхлопного потока.

---

Чем ваши зонды лучше, чем те, которые я вижу у ваших конкурентов, и более дешевые зарубежные термопары?
Датчики EGT — это наша основная сфера деятельности. Наша продукция производится в США из высококачественных материалов. Изоляционный материал из MgO огнеупорного наконечника чувствительного наконечника закален в пламени, чтобы предотвратить образование порошка и охрупчивание, которое может привести к выходу из строя чувствительного элемента. Материал внешней оболочки датчиков изготовлен из аэрокосмического сплава Inconel или нержавеющей стали 316, в зависимости от области применения.Наши датчики EGT имеют водостойкие изолированные провода FEP, которые выдерживают температуру 500 ° F (250 ° C). Наружная оболочка кабеля выполнена из нержавеющей стали с оплеткой для максимальной прочности и устойчивости к истиранию. Все это составляет один из самых доступных, но надежных датчиков EGT, доступных на рынке.

---

Какова точность датчика EGT?
Наши датчики EGT имеют «особые пределы погрешности» с допуском точности +/- 2 градуса F (или +/- 0,4% диапазона).

---

Я хочу купить и установить только один датчик EGT.Если я помещу в коллектор только один датчик EGT, получу ли я среднюю температуру по всем цилиндрам?
Один датчик EGT, помещенный в коллектор, будет измерять самый бедный (самый горячий) рабочий цилиндр. Чтобы быстро проверить, какой из них, вы можете сделать следующее:
При работающем двигателе возьмите датчик EGT и прикоснитесь им к внешней стороне каждой трубы. Убедитесь, что вы выполняете измерения на одинаковом расстоянии от фланца трубы коллектора или желоба коллектора. Запишите температуру каждой трубы.Это скажет вам, какой цилиндр работает больше всего.

---

Показания моей температуры на измерителе снижаются, а не повышаются. Вы можете помочь мне?
Похоже, провода датчика подключены наоборот. Убедитесь, что проводка датчика к входным клеммам счетчика:
ЖЕЛТЫЙ = + (положительный)
КРАСНЫЙ = — (отрицательный)

---

При установке ваши датчики EGT изолированы от выпускного коллектора или имеют общее заземление с ним?
Все выходные провода наших датчиков EGT изолированы (не заземлены) от внешней оболочки датчика

---

На какую максимальную длину я могу удлинить кабель датчика EGT?
Максимальная длина, которую можно удлинить кабеля датчика EGT, составляет около 50 футов.

---

Могу ли я укоротить кабель датчика EGT или это снизит точность, потому что сопротивление провода будет другим?
Уменьшение длины провода датчика EGT на несколько футов обычно не влияет на работу или точность датчика.

---

Как можно удлинить датчик EGT или кабель датчика CHT?
Некоторые клиенты будут использовать медный провод для удлинения кабеля, но имейте в виду, что это может отрицательно повлиять на точность измерения температуры.
Мы рекомендуем использовать удлинительный провод термопары вместе с разъемами термопары. Провода и разъемы изготовлены из специальных материалов, которые обеспечивают максимальную точность измерения температуры.
Вы можете найти эти продукты для создания собственного удлинительного кабеля на нашем веб-сайте по следующим ссылкам …
Extension Wire: http://www.thesensorconnection.net/category/egt-probes/all-egt-probes/accessories/extension- провод
Штекерный разъем: http://www.thesensorconnection.net/egt-probes/connectors/mini-male-plug-connector-type-k
Женский разъем: http: // www.thesensorconnection.net/egt-probes/connectors/mini-female-jack-connector-type-k

---

Поставляются ли эти датчики EGT с калибровочным листом или таблицей?
Датчики EGT не поставляются с калибровочным листом или таблицей. Это стандартное устройство термопары типа K, выход которого соответствует кривой линеаризации термопары ITS-90 типа K. Большинство современных приборов могут считывать данные с термопары типа К. В некоторых случаях усилители термопары необходимы для взаимодействия между термопарой и конкретным измерительным прибором.Но если вам абсолютно необходим калибровочный лист, мы можем отправить зонд в независимое агентство, которое выдаст нам отчет о калибровочном тесте по 5 или 10 точкам, который включает данные. За эту услугу взимается дополнительная плата.

Вот несколько ссылок:
http://archives.sensorsmag.com/articles/1297/sw1297/main.shtml#ref1
https://srdata.nist.gov/its90/download/type_k.tab

---

Является ли датчик EGT термопарой, RTD или термистором?
Наши датчики EGT представляют собой стандартные термопары типа K.2-проводное устройство без питания. Ни термистор, ни RTD. Мы можем изготовить датчики EGT с использованием термисторов или элементов RTD по специальному запросу заказчика

---

Является ли выходное напряжение датчика EGT линейным в зависимости от температуры?
Выходной сигнал является нелинейным выходным напряжением мВ, соответствующим таблице поиска ITS-90.

Вот несколько ссылок:
http://srdata.nist.gov/its90/download/type_k.tab
http://en.wikipedia.org/wiki/Thermocouple

---

Итак, как мне линеаризовать выходной сигнал датчика EGT, чтобы мой регистратор данных мог его прочитать?
На нашей странице «Приборы» есть усилители, которые линеаризуют выходной сигнал датчика EGT, например, до 1–5 В постоянного тока или от 0 до 5 В постоянного тока.

---

Мой дизельный двигатель нормально работает при 720 градусах Цельсия. Как вы думаете, как долго ваш датчик прослужит в этой среде?
Датчики EGT — это наша основная сфера деятельности. Мы очень серьезно относимся к качеству строительства и материалов. При правильном применении и уважении к датчику наши клиенты могут рассчитывать на долгие годы службы. Датчики рассчитаны на 1200 градусов Цельсия, поэтому 720 градусов Цельсия вполне соответствуют диапазону рабочих температур.

---

У меня турбодизель Mercedes, и моя идея состоит в том, чтобы контролировать как температуру выхлопных газов, так и температуру поступающего воздуха во впускной коллектор.Достаточно ли диапазона на вашем датчике EGT для измерения также более низких температур (мин. Около -10 по Цельсию)?
Да, наши датчики EGT рассчитаны на измерения от -17 ° C до 1200 ° C.
Большинство наших приборов отображает температуру от -20 ° C до + 1300 ° C.

---

На какой наибольший диаметр подойдет хомут глушителя?
Диапазон нашего стандартного зажима глушителя составляет 2,5 дюйма. Это может быть практически любой длины для индивидуальных заказов EGT. Недавно мы добавили хомут глушителя большего диаметра, который можно приобрести в качестве запасной части, размер которой увеличивается до 5.5 дюймов (140 мм).

---

Мне было интересно, не могли бы вы направить меня туда, где я могу найти некоторые диаграммы, относящиеся к EGT.
Большинство гоночных команд и заказчиков НИОКР тщательно охраняют свои столы EGT.
Есть много факторов, которые влияют на показания EGT, включая:
Тип топлива, время, размер клапана, задержку кулачка, систему подачи топлива, турбонаддув и размещение зонда в коллекторе. Даже проблемы окружающей среды, включая отслеживание температуры воздуха, атмосферного давления и влажности, могут повлиять на показания температуры EGT.

---

Что такое «компенсация холодного спая»?
Большинство конечных пользователей не должны беспокоиться о компенсации холодного спая, поскольку в большинстве современных электронных устройств, которые используются для контроля датчика EGT, эта функция встроена, поэтому она прозрачна для конечного пользователя. Термопары
работают по принципу, касающемуся разнородных металлов, образующих спай, который можно использовать для измерения температуры. Первичный (или «горячий») измерительный спай — это кончик датчика, но вторичные стыки образуются, когда термопара подключается к вашей электронике (здесь обычно медные провода).Это обычно называют «холодным» спаем, поскольку вы не хотите измерять температуру в этой точке подключения.
Необходимо измерить температуру этого «холодного» спая, чтобы устранить смещение измерения на «горячем» конце на кончике датчика. Если не используется схема «компенсации холодного спая», то вашим измерением всегда будет температура окружающей среды на выходе электроники. Схема компенсации исключает измерение температуры окружающей среды в этой конечной точке из уравнения.
Холодный спай измеряется на самом конце длинных проводов (красный и желтый провода). Эта точка измерения обычно выполняется там, где термопара (или зонд с зажимом глушителя) подключается к измерительной электронике.

---

Как мне вернуть термопары EGT и / или электронику?
Sensor Connection гарантирует, что в отгруженных устройствах не будут обнаружены дефекты материалов и изготовления в течение одного (1) месяца с даты отгрузки.В случае, если требуется гарантийное обслуживание, Sensor Connection по своему усмотрению либо отремонтирует, либо заменит блок (ы) или продукт (ы), признанные дефектными, при условии, что они будут возвращены The Sensor Connection с предоплатой.

---

Как расширить датчики температуры

К большинству устройств ControlByWeb, которые имеют шину 1-Wire для мониторинга температуры / влажности, можно подключить несколько датчиков температуры и / или влажности.

Если у вас есть сценарий, когда вам нужно увеличить длину кабеля датчика, у нас есть несколько рекомендаций, которые могут помочь.

На максимальную длину кабеля влияют многие факторы, в том числе:

• Топология подключения датчика
• Тип датчика
• Количество датчиков
• Тип кабеля
• Длина кабеля
• Окружающий электромагнитный шум

---

Топология проводки датчика

Несколько датчиков можно подключить двумя способами: напрямую (звездообразная топология) или «гирляндной цепочкой» (линейная топология).Комбинация топологий Star и Daisy-Chain может быть подключена к одному устройству ControlByWeb.

Гирляндная (линейная) топология

Топология гирляндного подключения минимизирует отражения сигналов, обеспечивает более надежное соединение и позволяет использовать кабель большей длины, чем топология звезды.

Альтернативный метод подключения: альтернативный метод подключения (лучший для Cat6 или Cat5e при использовании в шумной среде) состоит в том, чтобы соединить DATA и GND на одной витой паре, 5VDC на витой паре и подключить оставшиеся две пары к GND.

Рекомендуемое подключение с использованием сетевого кабеля Cat5e.
Подключите все неиспользуемые проводники к земле на устройстве ControlByWeb.

Звездная топология

Топология «звезда» предполагает прямое подключение каждого датчика к клеммной колодке устройства ControlByWeb.

Хотя эта топология не используется для расширения датчиков температуры, ее можно использовать вместе с другими датчиками, подключенными к устройству ControlByWeb через топологию гирляндной цепи.

---

Датчик Тип

Датчики температуры потребляют очень небольшой ток; однако датчики влажности потребляют больше тока из-за дополнительной схемы.Большинство устройств без проблем поддерживают 4-6 датчиков влажности. Наличие более 6 датчиков влажности с длинными удлинителями может привести к недопустимому обмену данными между датчиками.

---

Количество датчиков

Некоторые устройства, такие как устройства серии X-400 (X-410, X-418, X-420), поддерживают до 16 датчиков. X-600M поддерживает до 32 датчиков. Короткие кабели выдерживают максимальное количество датчиков; однако при использовании более длинных кабелей могут возникнуть проблемы с поддержанием связи с полным количеством датчиков.

---

Тип кабеля

Тип: Многие установки имеют большой успех с кабелем Cat5e. Можно использовать Cat6, но многие считают, что Cat5e в целом более предпочтителен.

Калибр: используйте провод малого калибра, калибр 18 или меньше, с как минимум 3-жильным проводом (Cat5e, Cat6, 18-3 провод термостата и т. Д.).

Экранирование: Экранирование НЕ рекомендуется при обычном использовании. Как правило, экранирование ограничивает длину кабеля до 30 футов или меньше.

---

Длина кабеля

Сумма всех сенсорных кабелей не может превышать 600 футов *. Кабель Cat5e оказался успешным для кабелей большой длины; однако из-за уникальности среды установки результаты могут отличаться.

* Длина кабеля зависит от модуля, к которому вы подключаетесь. (например, XW-110B и XW-110P поддерживают только кабели общей длиной до 50 футов).

---

Окружающий электромагнитный шум

Шина 1-Wire является несимметричной и не имеет собственной защиты от помех.Он подвержен помехам, если кабель проложен рядом с линиями электропередач, люминесцентными светильниками, двигателями или другими источниками шума. Кабель должен быть коротким и избегать прокладки его рядом с другим электрическим оборудованием. Избегайте также антенн радиопередачи и коаксиальных линий питания (так как они являются источниками электрических помех).

---

Рекомендации по установке

Каждая установка может дать разные результаты.

Пожалуйста, проверьте в желаемой среде, прежде чем производить постоянную установку.

Как выбрать и использовать правильный датчик температуры

Вернуться на предыдущую страницу

Введение

За 20 лет работы в области разработки, производства и применения датчиков температуры я провел ряд обучающих семинаров по датчикам температуры.После длинных объяснений того, как сконструированы и используются резистивные датчики температуры (RTD) и термопары, люди обычно задают вопрос: «Хорошо, а как мне определить, какой датчик использовать в моем приложении?». Настоящая статья призвана ответить на этот вопрос.

После краткого обзора конструкции и использования RTD и термопар для измерения температуры мы обсудим, что отличает эти датчики друг от друга. Мы обсудим темы температурного диапазона, допусков, точности, взаимозаменяемости, а также относительные сильные и слабые стороны каждого типа.Изучив эти темы, вы лучше поймете, когда следует использовать каждый тип датчика и почему.

Обзор основ RTD и термопар

RTD:

ТС

содержат чувствительный элемент, представляющий собой электрический резистор, сопротивление которого изменяется в зависимости от температуры. Это изменение сопротивления хорошо изучено и воспроизводимо. Чувствительный элемент в RTD обычно содержит катушку с проводом или сетку из проводящей пленки, в которой вырезан рисунок проводника (см. Рисунок 1).Удлинители прикрепляются к чувствительному элементу, поэтому его электрическое сопротивление можно измерить на некотором расстоянии. Затем чувствительный элемент упаковывается, чтобы его можно было разместить в процессе, где он будет достигать той же температуры, которая существует в процессе (см. Рисунок 2).

Термопары:

С другой стороны, термопары

содержат два электрических проводника из разных материалов, соединенных одним концом. Конец проводов, который будет подвергаться воздействию технологической температуры, называется измерительным переходом.Точка, в которой заканчиваются проводники термопары (обычно там, где проводники подключаются к измерительному устройству), называется опорным спаем (см. Рисунок 3).

Когда измерительный и эталонный спая термопары имеют разные температуры, внутри проводников образуется милливольтный потенциал. Знание типа используемой термопары, величины милливольтного потенциала внутри термопары и температуры эталонного спая позволяет пользователю определять температуру на измерительном спай.

Милливольтный потенциал, создаваемый проводниками термопары, различается в зависимости от используемых материалов. Некоторые материалы делают термопары лучше, чем другие, потому что милливольтные потенциалы, создаваемые этими материалами, более воспроизводимы и хорошо известны. Этим термопарам присвоены определенные обозначения типа, такие как Тип E, J, K, N, T, B, R и S. Различия между этими типами термопар будут объяснены ниже.

Температурные ограничения для RTD и термопар:

Материалы, используемые в RTD и термопарах, имеют температурные ограничения, которые могут быть важным фактором при их использовании.

RTD

Как указывалось ранее, RTD состоит из чувствительного элемента, проводов для подключения чувствительного элемента к измерительному прибору и какой-то опоры для позиционирования чувствительного элемента в процессе. Каждый из этих материалов устанавливает пределы температуры, которой может подвергаться RTD.

Таблица 1: Материалы чувствительного элемента и пределы температуры
Материал	Рабочий диапазон температур
Платина	от -450 ° F до 1200 ° F
Никель	от -150 ° F до 600 ° F
Медь	от -100 ° F до 300 ° F
Никель / железо	от 32 ° F до 400 ° F

Чувствительный элемент в RTD обычно содержит платиновый провод или пленку, керамический корпус и керамический цемент или стекло для герметизации чувствительного элемента и поддержки провода элемента.Обычно платиновые чувствительные элементы могут подвергаться воздействию температур примерно до 1200 ° F. Также можно использовать другие материалы, такие как никель, медь и сплав никель / железо, однако их полезные температурные диапазоны несколько ниже, чем для платины. Температуры использования для всех этих материалов показаны в Таблице 1.

Провода, соединяющие чувствительный элемент с контрольно-измерительными приборами, обычно изготавливаются из таких материалов, как никель, никелевые сплавы, луженая медь, посеребренная медь или никелированная медь.Используемая изоляция провода также напрямую влияет на температуру, которой может подвергаться RTD. В таблице 2 представлены обычно используемые провода и изоляционные материалы, а также их максимальные температуры использования.

Таблица 2: Пределы температуры соединительного провода
Провода / изоляционные материалы	Максимальная рабочая температура
Луженая медь / изоляция из ПВХ	221 ° F
Посеребренная медь / FEP с тефлоновой изоляцией	400 ° F
Посеребренная медь / ТФЭ с тефлоновой изоляцией	500 ° F
Никелированная медь / ТФЭ с тефлоновой изоляцией	500 ° F
Никелированная медь / изоляция из стекловолокна	900 ° F
Сплошная никелевая проволока	1200 ° F

Размещение чувствительного элемента в технологическом процессе также требует использования материалов.Наиболее распространенная компоновка заключается в помещении резистора и присоединенных проводов в металлическую трубку с закрытым концом, заполнение трубки материалом для гашения вибрации и / или теплопередачи, например керамическим порошком, и герметизация открытого конца трубки эпоксидной смолой или керамический цемент. Металлические трубки, которые чаще всего используются в RTD, изготовлены из нержавеющей стали (используется при температуре примерно 900 ° F) или инконеля (используется примерно до 1200 ° F). Используемые материалы для гашения вибрации / теплопередачи широко различаются по температурному диапазону.Эти материалы выбираются производителем для обеспечения оптимальных характеристик в зависимости от максимальной температуры, ожидаемой при использовании. Эпоксидные герметики обычно никогда не используются при температуре выше 400-500 ° F. Керамический цемент может подвергаться воздействию температур 2000 ° F и более, но для этого требуются герметики, чтобы не допустить попадания влаги в цемент и материал, поглощающий вибрацию / теплопередачу под ним.

Материалом платинового RTD с наименьшими температурами обычно являются провод и изоляция, используемые для подключения чувствительного элемента к приборам.Производители обычно предлагают две конструкции: низкотемпературную и высокотемпературную. В низкотемпературных конструкциях используется никелированная или посеребренная медная проволока с тефлоновой изоляцией и эпоксидное уплотнение. Эта конструкция обычно ограничивается температурой от 400 до 500 ° F.

В высокотемпературных конструкциях обычно используются никелированная медная проволока с изоляцией из стекловолокна и керамический цемент с максимальной температурой от 900 ° F до 1200 ° F. Некоторые производители также предлагают линейку RTD, в которых используется проволока из никеля или никелевого сплава с керамической изоляцией для работы при температуре до 1200 ° F.

Термопары:

Материалы для термопар

доступны в типах E, J, K, N, T, R, S и B. Эти типы термопар можно разделить на две категории: термопары из недрагоценных металлов и термопары из благородных металлов.

Термопары типов E, J, K, N и T известны как термопары из недрагоценных металлов, потому что они сделаны из обычных материалов, таких как медь, никель, алюминий, железо, хром и кремний. Каждый тип термопары имеет предпочтительные условия использования, например, использование голых термопар типа J (железо / константан) обычно ограничивается максимальной температурой 1000 ° F и не рекомендуется для использования в окислительной или сернистой атмосфере из-за разрушения железа. дирижер.Термопары типа T без оболочки (медь / константан) не используются при температуре выше 700 ° F из-за износа медного проводника. Температурные диапазоны для этих типов термопар включены в Таблицу 3, а дополнительная информация о применении — в Таблице 4.

Термопары

типа R, S и B известны как термопары из благородных металлов, потому что они сделаны из платины и родия. Эти термопары используются в приложениях, которые превосходят возможности термопар из недрагоценных металлов. Термопары типов R и S рассчитаны на использование при температурах от 1000 ° F до 2700 ° F, а термопары типа B рассчитаны на использование от 1000 ° F до 3100 ° F.Если ожидается длительная выдержка при температурах выше 2500 ° F, разумно указать термопары типа B для увеличения срока службы термопар. В термопарах типа R&S может наблюдаться значительный рост зерна, если они удерживаются около их верхнего предела использования в течение длительного времени.

Поскольку термопары не имеют чувствительных элементов, они не содержат многих материалов для ограничения температуры, которые есть в RTD. Термопары обычно конструируются с использованием неизолированных проводников, которые затем изолируются спрессованным керамическим порошком или формованными керамическими изоляторами.Такая конструкция позволяет использовать термопары при гораздо более высоких температурах, чем термометры сопротивления.

Допуск, точность и взаимозаменяемость:

Допуск и точность — это наиболее неправильно понимаемые термины при измерении температуры. Термин толерантность относится к определенному требованию, которое обычно составляет плюс или минус некоторая сумма. С другой стороны, точность относится к бесконечному количеству допусков в указанном диапазоне.

Например, RTD содержат чувствительный элемент, который изготовлен так, чтобы иметь определенное электрическое сопротивление при определенной температуре.Самый распространенный пример этого требования — так называемый стандарт DIN. Чтобы соответствовать требованиям стандарта DIN, RTD должен иметь сопротивление 100 Ом — 0,12% (или 0,12 Ом) при 32 ° F (0 ° C), чтобы считаться датчиком класса B (датчик класса A имеет сопротивление 100 Ом. — 0,06%). Допуск — 0,12 Ом применяется только к сопротивлению при 32 ° F и не может применяться к любой другой температуре. Многие поставщики предоставят таблицу взаимозаменяемости для

.

Таблица 3: Типы термопар, диапазоны температур, пределы погрешности
Стандартный				Особый
Тип	Материалы	Диапазон температур	Пределы ошибки	Диапазон температур	Пределы ошибки
Дж	Утюг / константан	32 до 559F (от 0 до 293C)	4F (2.2C)	32 до 527F (от 0 до 275 ° C)	2F (1.1C)
		550 до 1400F (от 293 до 760 ° C)	0,75%	527 до 1400F (от 275 до 760 ° C)	0,40%
К	Хромель / Алюмель	от -328 до -166F (от -200 до -110C)	2%
		-166 до 32F (-110 до 0C)	4F (2.2C)
		32 до 559F (от 0 до 293C)	4F (2.2C)	32 до 527F (от 0 до 275 ° C)	2F (1.1C)
		559 до 2282F (от 293 до 1250C)	0,75%	527 до 2282F (от 275 до 1250C)	0,40%
т	Медь / константан	от -328 до -89F (от -200 до -67C)	1.50%
		-89 до 32F (-67 до 0C)	1,8F (1C)
		32 до 271F (0 до 133C)	1,8F (1C)	от 32 до 257F (от 0 до 125 ° C)	0,9F (0,05 ° C)
		271 до 662F (от 133 до 350 ° C)	0,75%	257 до 662F (от 125 до 350 ° C)	0,40%
E	хромель / константан	от -328 до -89F (от -200 до -67C)	1%
		-274 до 32F (-170 до 0C)	3.1F (1,7C)
		32 до 644F (от 0 до 340 ° C)	3,1F (1,7 ° C)	от 32 до 482F (от 0 до 250 ° C)	1,8F (1C)
		644 до 1652F (от 340 до 900C)	0,50%	482 до 1652F (от 250 до 900 ° C)	0,40%
№	Никросил / Нисил	32 до 559F (от 0 до 293C)	4F (2.2C)
		559 до 2300F (от 293 до 1260C)	0,75%
R	Платина / Платина — 13% родий	от 32 до 1112F (от 0 до 600 ° C)	2,7F (1,5 ° C)	от 32 до 1112F (от 0 до 600 ° C)	1,1F (0,6C)
		1112F до 2642F (от 600 до 1450C)	0,25%	112F до 2642F (от 600 до 1450C)	0.10%
S	Платина / Платина-10% родий	от 32 до 1112F (от 0 до 600 ° C)	2,7F (1,5 ° C)	от 32 до 1112F (от 0 до 600 ° C)	1,1F (0,6C)
		1112F до 2642F (от 600 до 1450C)	0,25%	112F до 2642F (от 600 до 1450C)	0,10%
В	Платина / Платина — 30% родий	1472 до 3092F (от 800 до 1700 ° C)	0.50%	1472 до 3092F (от 800 до 1700 ° C)

Таблица 4: Информация о применении термопары

Тип	Информация о приложении
E	Рекомендуется для постоянно окислительной или инертной атмосферы. Минусовые пределы погрешности не установлены. Самый высокий термоэлектрический выход из распространенных типов термопар.
Дж	Подходит для вакуума, восстановительной или инертной атмосферы, окислительной атмосферы с сокращенным сроком службы.Железо быстро окисляется при температурах выше 1000 ° F (538 ° C), поэтому для высоких температур рекомендуется использовать только толстую проволоку. Открытые элементы не должны подвергаться воздействию сернистой атмосферы выше 1000 ° F (538 ° C).
К	Рекомендуется для непрерывной окислительной или нейтральной атмосферы. В основном используется при температуре выше 1000 ° F (538 ° C). Возможны поломки при контакте с серой. Предпочтительное окисление хрома в положительной ветви при определенных низких концентрациях кислорода вызывает «зеленую гниль» и большие отрицательные отклонения калибровки, наиболее серьезные в диапазоне 1500–1900 ° F (816 1038 ° C).Этому может помешать вентиляция или инертное уплотнение защитной трубки.
№	Может использоваться в приложениях, где элементы типа K имеют более короткий срок службы и проблемы со стабильностью из-за окисления и развития «зеленой гнили».
Т	Может использоваться в окислительной, восстановительной или инертной атмосфере, а также в вакууме. Не подвержен коррозии во влажной атмосфере. Пределы погрешности опубликованы для диапазонов отрицательных температур.
R&S	Рекомендуется для высоких температур. Должен быть защищен неметаллической защитной трубкой и керамическими изоляторами. Продолжительное использование при высоких температурах вызывает рост зерна, что может привести к механическому повреждению. Отрицательный дрейф калибровки, вызванный диффузией родия в чистую ветвь платины, а также испарением родия. Тип R используется в промышленности, тип S — в лаборатории.
B	То же, что и R&S, но имеет меньшую мощность.Кроме того, имеет более высокую максимальную температуру и менее подвержен росту зерна.

RTD, которые предоставляют пользователю таблицу допусков при определенных температурах (см. Таблицу 5):

Таблица 5: Типовая таблица взаимозаменяемости RTD
Температура	Допуск при температуре
	Температура	Сопротивление
-200 ° С	–1.3 ° С	–0,56 Ом
-100 ° С	— 0,8 ° С	— 0,32 Ом
0 ° С	— 0,3 ° С	— 0,12 Ом
100 ° С	— 0,8 ° С	— 0,30 Ом
200 ° С	— 1,3 ° С	— 0.48 Ом
300 ° С	— 1,8 ° С	— 0,64 Ом
400 ° С	— 2,3 ° С	— 0,79 Ом
500 ° С	— 2,8 ° С	— 0,93 Ом
600 ° С	— 3,3 ° С	— 1,06 Ом

С другой стороны, термопары специфицированы иначе, чем термометры сопротивления, потому что они изготавливаются по-другому.В отличие от чувствительного элемента в RTD, милливольтный потенциал, генерируемый термопарой, является функцией состава материала и металлургической структуры проводников. Следовательно, термопарам не присваивается значение при определенной температуре, а задаются пределы погрешности, которые охватывают весь температурный диапазон.

Эти пределы, присвоенные термопарам, известны как стандартные или специальные пределы погрешности. Таблица 3 содержит стандартные и специальные пределы погрешностей для каждого стандартного типа термопары.Следует отметить, что пределы значений погрешности, перечисленные в таблице 3, относятся к новым термопарам перед использованием. Когда термопары подвергаются воздействию технологических условий, изменения в проводниках термопары могут привести к увеличению ошибок. Пользователям рекомендуется периодически выполнять тесты для определения состояния термопар, используемых в приложениях с высокой надежностью или высокой точностью.

Сильные и слабые стороны

У каждого типа датчика температуры есть свои сильные и слабые стороны.

RTD Сильные стороны:

ТС

обычно используются в приложениях, где важны повторяемость и точность. Правильно сконструированные платиновые термометры сопротивления имеют очень стабильные характеристики сопротивления в зависимости от температуры с течением времени. Если процесс будет выполняться при определенной температуре, удельное сопротивление RTD при этой температуре может быть определено в лаборатории, и оно не будет существенно меняться с течением времени. RTD также допускают более легкую взаимозаменяемость, поскольку их первоначальная вариация намного ниже, чем у термопар.Например, термопара типа K, используемая при 400 ° F, имеет стандартный предел погрешности — 4 ° F. Платиновый RTD стандарта DIN 100 Ом класса B имеет взаимозаменяемость — 2,2 ° F при той же температуре. RTD также могут использоваться со стандартным приборным кабелем для подключения к дисплею или контрольному оборудованию, где термопары должны иметь соответствующий провод термопары для получения точных измерений.

Слабые стороны RTD:

В той же конфигурации вы можете рассчитывать заплатить от 4 до 10 раз больше за RTD, чем за термопару из недрагоценных металлов.RTD дороже, чем термопары, потому что для его изготовления требуется более сложная конструкция, включая изготовление чувствительного элемента, подключение удлинительных проводов и сборку датчика. RTD не работают так же хорошо, как термопары в условиях сильной вибрации и механических ударов из-за конструкции чувствительного элемента. RTD также ограничены по температуре примерно до 1200 ° F, а термопары могут использоваться до 3100 ° F

.

Прочность термопары:

Термопары

можно использовать при температурах до 3100 ° F, как правило, они стоят меньше, чем RTD, и их можно сделать меньше по размеру (примерно до 30 ° C.020 дюймов в диаметре), чтобы обеспечить более быструю реакцию на температуру. Термопары также более долговечны, чем RTD, и поэтому могут использоваться в приложениях с высокой вибрацией и ударами.

Слабые стороны термопары:

Термопары

менее стабильны, чем термометры сопротивления, при воздействии умеренных или высоких температур. В критических областях применения термопары следует снимать и испытывать в контролируемых условиях, чтобы проверить работоспособность. Удлинительный провод термопары должен использоваться для подключения датчиков термопары к прибору термопар или контрольному оборудованию.Использование измерительного провода (покрытого медью) приведет к ошибкам при изменении температуры окружающей среды.

Резюме:

И термопары, и термометры сопротивления являются полезными приборами для определения температуры процесса. RTD обеспечивает более высокую точность, чем термопары в своем температурном диапазоне, поскольку платина является более стабильным материалом, чем большинство материалов для термопар. В RTD также используется стандартный измерительный провод для подключения к измерительному или контрольному оборудованию.

Термопары

, как правило, дешевле, чем термометры сопротивления, они более долговечны в условиях сильной вибрации или механических ударов и могут использоваться при более высоких температурах.Термопары могут быть меньше по размеру, чем большинство RTD, чтобы их можно было подобрать для конкретного применения.

.