Temperatuursensoren voor verwarming: doel, typen, installatie-instructies

Bij het gebruik van verwarmingsapparaten is het noodzakelijk om de mate van verwarming van het koelmiddel en de lucht in de kamer te regelen.Temperatuursensoren voor verwarming helpen bij het vastleggen en verzenden van informatie, waarvan de informatie visueel kan worden gelezen of onmiddellijk naar de controller kan worden verzonden.

We raden u aan te begrijpen hoe temperatuursensoren werken, welke soorten bewakingsapparaten er bestaan ​​en met welke parameters rekening moet worden gehouden bij het kiezen van een apparaat. Daarnaast hebben we stapsgewijze instructies opgesteld waarmee u zelf een temperatuursensor op een verwarmingsradiator kunt installeren.

Werkingsprincipe van een thermische sensor

U kunt het verwarmingssysteem op verschillende manieren regelen, waaronder:

• automatische apparaten voor tijdige energievoorziening;
• beveiligingsmonitoringblokken;
• mengeenheden.

Voor de juiste werking van al deze groepen zijn temperatuursensoren nodig die signalen geven over de werking van de apparaten. Door de meetwaarden van deze apparaten te observeren, kunnen we fouten in het systeem tijdig identificeren en corrigerende maatregelen nemen.

Er zijn veel soorten apparaten die worden gebruikt om koorts te verminderen. Ze kunnen worden ondergedompeld in koelvloeistoffen, binnen worden gebruikt of buiten worden geplaatst

Een temperatuursensor kan worden gebruikt als een afzonderlijk apparaat, bijvoorbeeld om de temperatuur van een kamer te bewaken, of als een integraal onderdeel van een complex apparaat, bijvoorbeeld een verwarmingsketel.

De basis van dergelijke apparaten die worden gebruikt bij geautomatiseerde controle is het principe van het omzetten van temperatuurindicatoren in een elektrisch signaal. Hierdoor kunnen meetresultaten snel over het netwerk worden verzonden in de vorm van een digitale code, wat een hoge snelheid, gevoeligheid en nauwkeurigheid van de meting garandeert.

Tegelijkertijd kunnen verschillende apparaten voor het meten van de verwarmingsfase ontwerpkenmerken hebben die een aantal parameters beïnvloeden: werking in een bepaalde omgeving, transmissiemethode, visualisatiemethode en andere.

Soorten apparaten voor het meten van temperatuur

Thermische apparaten kunnen worden geclassificeerd op basis van een aantal belangrijke criteria, waaronder de methode voor het verzenden van informatie, de locatie en installatieomstandigheden, evenals het algoritme voor het uitvoeren van metingen.

Via de methode van informatieoverdracht

Volgens de gebruikte methode voor het verzenden van informatie zijn sensoren onderverdeeld in twee grote categorieën:

• bedrade apparaten;
• draadloze sensoren.

Aanvankelijk waren al dergelijke apparaten uitgerust met draden waardoor thermische sensoren met de besturingseenheid communiceerden en er informatie naar toe stuurden. Hoewel dergelijke apparaten nu hun draadloze tegenhangers hebben vervangen, worden ze nog steeds vaak gebruikt in eenvoudige circuits.

Bovendien zijn bedrade sensoren nauwkeuriger en betrouwbaarder in gebruik.

Om een ​​consistente werking van een bedrade sensor die in een samengesteld apparaat wordt gebruikt te garanderen, is het raadzaam deze te combineren met apparatuur van dezelfde fabrikant

Momenteel zijn draadloze apparaten wijdverbreid geworden, die meestal informatie verzenden met behulp van een radiogolfzender en -ontvanger. Dergelijke apparaten kunnen bijna overal worden geïnstalleerd, inclusief een aparte ruimte of open lucht.

Belangrijke kenmerken van dergelijke temperatuursensoren zijn:

• aanwezigheid van batterij;
• meetfout;
• signaaloverdracht bereik.

Draadloze/bekabelde apparaten kunnen elkaar volledig vervangen, maar er zijn enkele bijzonderheden in hun werking.

Op locatie en wijze van plaatsing

Op basis van de montagelocatie zijn dergelijke apparaten onderverdeeld in de volgende typen:

• overheadkosten verbonden aan het verwarmingscircuit;
• onderdompelbaar, in contact met de koelvloeistof;
• inpandig, gelegen in een woon- of kantoorruimte;
• extern, die zich buiten bevinden.

Sommige units kunnen meerdere soorten sensoren tegelijkertijd gebruiken om de temperatuur te regelen.

Volgens het mechanisme voor het nemen van metingen

Volgens de methode voor het weergeven van informatie kunnen apparaten:

• bimetaal;
• alcohol.

De eerste optie omvat het gebruik van twee platen van verschillende metalen, evenals een meetklok. Naarmate de temperatuur stijgt, wordt een van de elementen vervormd, waardoor druk op de pijl ontstaat. De metingen van dergelijke apparaten worden gekenmerkt door een goede nauwkeurigheid, maar hun grote nadeel is hun traagheid.

Bimetaal- en alcoholthermostaten worden vaak geïnstalleerd op verwarmingsapparatuur, zoals boilers. Hiermee kunt u de hitte in de gaten houden, waarbij overschrijding fatale gevolgen kan hebben.

Sensoren waarvan de werking gebaseerd is op alcoholgebruik zijn vrijwel geheel vrij van dit nadeel. In dit geval wordt een alcoholhoudende oplossing in een hermetisch afgesloten kolf gegoten, die uitzet bij verhitting. Het ontwerp is vrij elementair, betrouwbaar, maar niet erg handig voor observaties.

Diverse soorten temperatuursensoren

Om temperatuurmetingen uit te voeren, worden apparaten met verschillende werkingsprincipes gebruikt. Tot de meest populaire apparaten behoren de hieronder genoemde apparaten.

Thermokoppels: nauwkeurige aflezing - moeilijk te interpreteren

Zo'n apparaat bestaat uit twee aan elkaar gesoldeerde draden, gemaakt van verschillende metalen. Het temperatuurverschil dat optreedt tussen de warme en koude uiteinden dient als een elektrische stroombron van 40-60 μV (de indicator is afhankelijk van het materiaal van het thermokoppel).

De volgende combinaties van metalen en legeringen worden het vaakst gebruikt voor de vervaardiging van thermokoppels: chroom-aluminium, ijzer-costantaan, ijzer-nikkel, nikkel-chroom en andere

Het thermokoppel wordt beschouwd als een zeer nauwkeurige temperatuursensor, maar het is vrij moeilijk om er nauwkeurige metingen van te doen. Om dit te doen, moet u de elektromotorische kracht (EMF) achterhalen aan de hand van het temperatuurverschil van het apparaat.

Om het resultaat correct te laten zijn, is het belangrijk om de temperatuur van de koude overgang te compenseren, bijvoorbeeld met behulp van een hardwaremethode waarbij een tweede thermokoppel in een omgeving met een eerder bekende temperatuur wordt geplaatst.

De softwarecompensatiemethode houdt in dat er naast de koude juncties nog een temperatuursensor in de isokamer wordt geplaatst, waardoor u de temperatuur met een bepaalde nauwkeurigheid kunt regelen.

Het proces van het verkrijgen van gegevens uit een thermokoppel veroorzaakt bepaalde problemen vanwege de niet-lineariteit ervan. Om de juistheid van de metingen te garanderen, introduceert GOST R 8.585-2001 polynomiale coëfficiënten waarmee u EMF naar temperatuur kunt converteren en omgekeerde bewerkingen kunt uitvoeren.

Een ander probleem is dat de metingen worden uitgevoerd in microvolt, wat niet kan worden omgezet met algemeen beschikbare digitale instrumenten.Om een ​​thermokoppel in ontwerpen te gebruiken, is het noodzakelijk om nauwkeurige, meercijferige converters te bieden met een minimaal geluidsniveau.

Thermistoren: eenvoudig en eenvoudig

Het is veel gemakkelijker om de temperatuur te meten met behulp van thermistors, die gebaseerd zijn op het principe van de afhankelijkheid van de weerstand van materialen van de omgevingstemperatuur. Dergelijke apparaten, bijvoorbeeld gemaakt van platina, hebben zulke belangrijke voordelen als hoge nauwkeurigheid en lineariteit.

Het grootste probleem van dergelijke temperatuursensoren kan worden beschouwd als de extreem lage weerstandscoëfficiënt, maar het is nog steeds gemakkelijker om deze nauwkeurig te meten dan om lage spanningswaarden van thermokoppels te detecteren

Een belangrijk kenmerk van een weerstand is de basisweerstand bij een bepaalde temperatuur. Volgens GOST 21342.7-76 wordt deze indicator gemeten bij 0°C. In dit geval wordt aanbevolen om een ​​aantal weerstandswaarden (Ohm) te gebruiken, evenals T_ks - temperatuurcoëfficiënt.

T-indicator_ks berekend met de formule:

T_ks = (R_e - R_0c)/(T_e - T_0c) *1/R_0c,

Waar:

• R_e – weerstand bij huidige temperatuur;
• R_0c – weerstand bij 0°C;
• T_e - Huidige temperatuur;
• T_0c – 0°C.

GOST biedt ook temperatuurcoëfficiënten voor verschillende meetapparatuur gemaakt van koper, nikkel en platina, en geeft ook polynomiale coëfficiënten aan die worden gebruikt om de temperatuur te berekenen op basis van de huidige weerstandswaarden.

Thermistorsensoren worden veel gebruikt in de elektronica- en machinebouwindustrie vanwege hun nauwkeurigheid, gevoeligheid en bedieningsgemak.

U kunt de weerstand meten door het apparaat op een stroombroncircuit aan te sluiten en de differentiële spanning te meten. U kunt de indicatoren bewaken met behulp van geïntegreerde schakelingen, waarvan de analoge uitgang gelijk is aan de voedingsspanning.

Thermische sensoren met dergelijke apparaten kunnen veilig worden aangesloten op een analoog-naar-digitaal-omzetter, waardoor deze worden gedigitaliseerd met een acht- of tien-bits ADC.

Digitale sensor voor gelijktijdige metingen

Digitale temperatuursensoren worden ook veel gebruikt, bijvoorbeeld het DS18B20-model, dat werkt met een microschakeling met drie uitgangen. Dankzij dit apparaat is het mogelijk om tegelijkertijd temperatuurmetingen uit te voeren van meerdere parallel werkende sensoren, met een fout van slechts 0,5°C.

Een populair model is de gecombineerde temperatuur-/vochtigheidssensor SHT1, waarmee je warmte kunt meten met een nauwkeurigheid van +2°, en luchtvochtigheid met een nauwkeurigheid van +5. De fabrikant beweert echter zelf dat er nauwkeurigere en zuinigere apparaten zijn

Naast andere voordelen van dit apparaat kan men ook een breed scala aan bedrijfstemperaturen (-55+125°C) opmerken. Het grootste nadeel is de trage werking: voor de meest nauwkeurige berekeningen heeft het apparaat minimaal 750 ms nodig.

Contactloze irometers (warmtebeeldcamera's)

De werking van deze contactloze sensoren is gebaseerd op het detecteren van thermische straling afkomstig van lichamen. Om dit fenomeen te karakteriseren wordt de hoeveelheid energie gebruikt die per tijdseenheid vrijkomt van een eenheidsoppervlak, die binnen een eenheidsgolflengtebereik valt.

Een soortgelijk criterium dat de intensiteit van monochromatische straling weerspiegelt, wordt spectrale helderheid genoemd.

Er bestaan ​​de volgende typen pyrometers:

• straling;
• helderheid (optisch);
• kleur.

Straling pyrometers metingen mogelijk maken binnen het bereik van 20-25.000 °C. Om de temperatuur te bepalen, is het echter belangrijk om rekening te houden met de stralingsonvolledigheidscoëfficiënt, waarvan de effectieve waarde afhangt van de fysieke toestand van het lichaam, zijn chemische samenstelling en andere factoren.

Het belangrijkste bedieningselement van de stralingssensor is een telescoop, waarin zich een batterij bevindt die bestaat uit een serieel circuit van thermokoppels. De werkende uiteinden van deze apparaten bevinden zich op een met platina bedekt bloemblad (+)

Helderheid (optische) pyrometers ontworpen om temperaturen van 500-4000°C te meten. Ze bieden een hoge meetnauwkeurigheid, maar kunnen de metingen vertekenen als gevolg van de mogelijke absorptie van straling van lichamen door het tussenmedium waarmee waarnemingen worden gedaan.

Kleur pyrometers, waarvan de werking gebaseerd is op het bepalen van de intensiteit van straling op twee golflengten - bij voorkeur in het rode of blauwe deel van het spectrum, worden gebruikt voor metingen in het bereik van 800 tot 0 ° C.

Hun belangrijkste voordeel is dat de onvolledigheid van de straling geen invloed heeft op meetfouten. Bovendien zijn de indicatoren niet afhankelijk van de afstand tot het object.

Kwartstemperatuuromvormers (piëzo-elektrisch)

Om temperatuurmetingen binnen het bereik van -80 +250°C uit te voeren, kunt u kwartstransducers (piëzo-elektrische elementen) gebruiken, waarvan het werkingsprincipe gebaseerd is op de frequentieafhankelijkheid van kwarts van verwarming. In dit geval wordt de functie van de transducer beïnvloed door de locatie van de snede langs de kristalassen.

Piëzo-elektrische (kwarts) apparaten worden het vaakst gebruikt bij onderzoekswerk, omdat dergelijke apparaten worden gekenmerkt door een groter meetbereik, betrouwbaarheid en hoge nauwkeurigheid

Piëzo-elektrische sensoren onderscheiden zich door fijne gevoeligheid, hoge resolutie en kunnen betrouwbaar functioneren gedurende een lange periode. Dergelijke apparaten worden veel gebruikt bij de vervaardiging van digitale thermometers en worden beschouwd als een van de meest veelbelovende apparaten voor toekomstige technologieën.

Geluid (akoestische) temperatuursensoren

De werking van dergelijke apparaten wordt verzekerd door het akoestische potentiaalverschil te elimineren, afhankelijk van de temperatuur van de weerstand.

Akoestische methoden maken het mogelijk temperatuurmetingen uit te voeren in gesloten ruimtes en omgevingen waar directe meting niet mogelijk is. Soortgelijke apparaten hebben toepassing gevonden in de geneeskunde, onderwateronderzoek en ook in de industrie.

De meetmethode met dergelijke sensoren is vrij eenvoudig: het is noodzakelijk om de ruis te vergelijken die wordt geproduceerd door twee soortgelijke elementen, waarvan er één zich op een eerder bekende temperatuur bevindt en de tweede op een bepaalde temperatuur.

Akoestische temperatuursensoren zijn geschikt voor het meten van het bereik -270 - +1100°C. Tegelijkertijd ligt de complexiteit van het proces in het te lage ruisniveau: de door de versterker geproduceerde geluiden overstemmen dit soms.

NQR-temperatuursensoren

De essentie van de werking van nucleaire quadrupoolresonantiethermometers is de werking van de veldgradiënt, die wordt gevormd door de kristalroosters en het nucleaire moment - een indicator die wordt veroorzaakt door de afwijking van de lading van de symmetrie van de bol.

Als gevolg van dit fenomeen vindt er een processie van kernen plaats: de frequentie ervan hangt af van de gradiënt van het roosterveld.De waarde van deze indicator wordt ook beïnvloed door de temperatuur: de stijging ervan veroorzaakt een daling van de NQR-frequentie.

Het belangrijkste element van dergelijke sensoren is een ampul met een substantie, die in een inductiewikkeling wordt geplaatst die is verbonden met het generatorcircuit.

Het voordeel van de apparaten is de onbeperkte duur van metingen, betrouwbaarheid en stabiele werking. Het nadeel is de niet-lineariteit van metingen, waardoor het gebruik van een conversiefunctie noodzakelijk is.

Halfgeleiderapparaten

Een categorie apparaten die werken op basis van veranderingen in de kenmerken van een pn-overgang, veroorzaakt door blootstelling aan temperaturen. De spanning over de transistor is altijd evenredig met het effect van de temperatuur, waardoor deze factor eenvoudig te berekenen is.

De voordelen van dergelijke apparaten zijn een hoge gegevensnauwkeurigheid, lage kosten en lineaire kenmerken over het gehele meetbereik. Het is handig om dergelijke apparaten rechtstreeks op een halfgeleidersubstraat te monteren, waardoor ze uitstekend geschikt zijn voor micro-elektronica.

Volumetrische transducers voor temperatuurmetingen

Dergelijke apparaten zijn gebaseerd op het bekende principe van uitzetting en samentrekking van stoffen die worden waargenomen tijdens verwarming of koeling. Dergelijke sensoren zijn behoorlijk praktisch. Ze kunnen worden gebruikt om temperaturen te bepalen binnen het bereik van -60 - +400 °C.

Om visuele controle van de temperatuur mogelijk te maken, zijn de meeste temperatuursensoren in kamers uitgerust met displays die de huidige waarden weergeven

Het is belangrijk om te onthouden dat metingen van vloeistoffen met dergelijke apparaten beperkt zijn door hun kook- en vriestemperaturen, en metingen van gassen door hun overgang naar de vloeibare toestand.De meetfout veroorzaakt door omgevingsinvloeden is bij deze apparaten vrij klein: deze varieert tussen 1-5%.

Selectie van temperatuursensoren

Bij het kiezen van dergelijke apparaten zijn factoren zoals:

• temperatuurbereik waarin metingen worden verricht;
• de noodzaak en mogelijkheid om de sensor onder te dompelen in een object of omgeving;
• meetomstandigheden: om metingen uit te voeren in een agressieve omgeving, is het beter om de voorkeur te geven aan een contactloze versie of een model geplaatst in een corrosiebestendige behuizing;
• de levensduur van het apparaat vóór kalibratie of vervanging - sommige soorten apparaten (bijvoorbeeld thermistors) vallen snel uit;
• technische gegevens: resolutie, spanning, signaalsnelheid, fout;
• uitgangssignaalwaarde.

In sommige gevallen is het materiaal van de behuizing van het apparaat ook belangrijk, en bij gebruik binnenshuis zijn ook de afmetingen en het ontwerp belangrijk.

Doe-het-zelf installatie-aanbevelingen

Dergelijke apparaten worden veel gebruikt voor verschillende doeleinden: ze zijn uitgerust met radiatoren, verwarmingsketels en andere huishoudelijke apparaten.

Voordat u met de installatie begint, moet u de instructies aandachtig lezen: deze geven niet alleen de installatiekenmerken aan (bijvoorbeeld de afmetingen voor aansluiting op de buis), maar ook de bedieningsregels, evenals de temperatuurlimieten waarvoor het meetapparaat geschikt is.

Het is ook noodzakelijk om rekening te houden met de maat van de hoes, die kan variëren tussen 120-160 mm.

Laten we eens kijken naar de twee meest voorkomende gevallen van installatie van een temperatuursensor.

Het apparaat aansluiten op een radiator

Het is niet nodig om alle verwarmingstoestellen uit te rusten met een thermostaat. Volgens de regelgeving is Op de accu zijn sensoren geïnstalleerd, als het totale vermogen groter is dan 50% van de warmte die door soortgelijke systemen wordt gegenereerd.Als er twee verwarmingstoestellen in de kamer zijn, wordt de thermostaat slechts op één geïnstalleerd, die een hoger vermogen heeft.

De temperatuursensor is een verplicht onderdeel van temperatuurregelaars waarmee u de verwarming van radiatoren, vloerverwarming en andere verwarmingsapparaten kunt verminderen of verhogen

De apparaatklep wordt geïnstalleerd op de toevoerleiding op het punt waar de radiator is aangesloten op het verwarmingsnetwerk. Als het onmogelijk is om het in een bestaande keten in te passen, moet de aanvoerlijn worden gedemonteerd, wat voor problemen kan zorgen.

Om deze manipulatie uit te voeren, moet u een gereedschap gebruiken voor het doorsnijden van pijpen, terwijl het installeren van een thermische kop eenvoudig kan worden gedaan zonder speciale apparatuur. Zodra de sensor is gemonteerd, volstaat het om de markeringen op het lichaam en het apparaat uit te lijnen, waarna de kop met een soepele handdruk wordt vastgezet.

Installatie van luchttemperatuursensor

Een dergelijk apparaat wordt zonder tocht in de koudste woonkamer geïnstalleerd (in de hal, keuken of stookruimte is de installatie ervan ongewenst, omdat dit verstoringen in de werking van het systeem kan veroorzaken).

Wanneer u een locatie kiest, moet u ervoor zorgen dat het apparaat niet wordt blootgesteld aan zonlicht en dat er geen verwarmingsapparaten (kachels, radiatoren, leidingen) in de buurt zijn.

Voor een conventioneel verwarmingssysteem is één thermostaat voldoende, terwijl het bij een collectorcircuit raadzaam is om meerdere sensoren te gebruiken, waarvan het aantal samenvalt met het aantal kamers. Hierdoor regel je de temperatuur in aparte ruimtes individueel.

Het apparaat wordt aangesloten volgens de instructies in het technische gegevensblad, met behulp van de klemmen of kabel die in de set zijn meegeleverd.

Als u uw temperatuur moet controleren temperatuursensor in de “warme vloer” kan diep in de betonnen dekvloer worden geplaatst. In dit geval kunt u ter bescherming een ribbelbuis gebruiken met één gesloten uiteinde en een schuine bocht.

Met deze laatste functie kunt u, indien nodig, het kapotte apparaat verwijderen en vervangen door een nieuw apparaat.

De installatie van het apparaat gebeurt als volgt:

1. In de muur is een uitsparing gemaakt voor het bevestigen van een opzetstuk.
2. Het voorste deel wordt van de temperatuursensor verwijderd, waarna het apparaat op het voorbereide gebied wordt geïnstalleerd.
3. Vervolgens wordt de verwarmingskabel op de contacten aangesloten, terwijl de klemmen op de sensoren worden aangesloten.

De laatste fase is het aansluiten van de voedingskabel en het op zijn plaats installeren van het voorpaneel.

Het thermostaataansluitschema voor een verwarmingsketel wordt gedetailleerd beschreven in Dit artikel.

Als het apparaat, waarvan de functionaliteit interne aansluiting van sensoren vereist, een complex ontwerp heeft, is het beter om contact op te nemen met specialisten.

Conclusies en nuttige video over het onderwerp

De onderstaande video beschrijft in detail hoe u thermische apparaten op een verwarmingsketel installeert:

Is de installatie van sensoren op de aanvoer- en retourleiding verschillend?

Temperatuursensoren worden veel gebruikt, zowel in verschillende industrieën als voor huishoudelijke doeleinden. Een groot assortiment vergelijkbare apparaten, die gebaseerd zijn op verschillende werkingsprincipes, stelt u in staat de beste optie te kiezen voor het oplossen van een bepaald probleem.

In huizen en appartementen worden dergelijke apparaten meestal gebruikt om een ​​comfortabele temperatuur in het pand te handhaven, en om verwarmingssystemen te regelen - radiatoren, vloerverwarming.

Heeft u iets toe te voegen of heeft u vragen over het kiezen en installeren van een temperatuursensor? U kunt opmerkingen over de publicatie achterlaten, deelnemen aan discussies en uw eigen ervaringen met het gebruik van dergelijke apparaten delen. Het contactformulier bevindt zich in het onderste blok.