Универсальный внешний накопитель для всех iOS-устройств, совместим с PC/Mac, Android
Header Banner
8 800 100 5771 | +7 495 540 4266
c 9:00 до 24:00 пн-пт | c 10:00 до 18:00 сб
0 Comments

Содержание

Датчики температуры

Датчики температуры

Терморегуляторы

Терморегулятор представляет собой электронный прибор с широким набором функций контроля и управления измеряемыми параметрами. Терморегуляторы предназначены для регулирования и контроля температуры и прочих технологических параметров в инженерных системах, например, расхода или давления теплоносителя в системах отопления. Промышленные регуляторы «Трид» широко применяются для контроля температуры в электропечах, сушильных и холодильных установках, системах отопления, вентиляции и водоснабжения, химическом и нефтехимическом оборудовании.

Термопары

Термопара является одним из видов преобразователей температуры (термодатчиков) и используется для измерения температуры в регулирующих устройствах, а также в системах автоматизации. Датчик температуры состоит из двух последовательно соединенных разнородных проводников. Измерительный преобразователь температуры данного типа работает на основе термоэлектрического эффекта, то есть температура определяется благодаря разности потенциалов проводников из разных материалов. Термопара является наиболее распространенным датчиком температуры, благодаря своей высокой надежности, широкому диапазону измеряемых температур, простой конструкции и невысокой стоимости. Производственное объединение "Вектор-ПМ" производит обширный ассортимент термопарных датчиков, начиная с базового модельного ряда, и заканчивая нестандартными решениями. В нашем ассортименте представлены наиболее распространенные типы термопар: ХА, ХК, ЖК.

Термосопротивления

Термометры сопротивления (термосопротивления) являются одним из видов преобразователей температуры (термодатчиков), применяемых для измерения температуры различных объектов, сыпучих материалов и газообразных сред. Принцип действия термосопротивлений основан на зависимости сопротивления материала термодатчика от его температуры. Отличительной особенностью термометров сопротивления является более высокая точность измерений (по сравнению с термопарами). Материалом для изготовления термосопротивления могут служить сплавы, полупроводники и чистые металлы. В нашем ассортименте представлены наиболее востребованные типы термодатчиков сопротивления: из меди и из платины.

Датчик температуры воды накладной

Накладной датчик температуры воды ОВЕН ДТС3225-PТ1000.В2 предназначен для измерения температуры воды в трубопроводах систем отопления и вентиляции. Датчик устанавливается на трубопровод, крепление осуществляется с помощью хомута.

Датчик температуры наружного воздуха

Датчик ОВЕН ДТС3005-PТ1000. В2 предназначен для измерения температуры наружного воздуха или воздуха внутри зданий. Устанавливается на плоскую поверхность стены.

Датчик температуры для воздуховодов ДТС3015

Датчик ОВЕН ДТС3015-PТ1000.В2.200 предназначен для измерения температуры в канале воздуховода системы вентиляции.

Датчик температуры для трубопроводов ДТС3105

Датчик ОВЕН ДТС3105-PТ1000.В2.x предназначен для измерения температуры воды в трубопроводах контуров отопления.

Датчик температуры для трубопроводов ДТС3194

Датчик ОВЕН ДТС3194-PТ1000.B2.250/2 предназначен для измерения температуры воды в трубопроводах контуров отопления.

Датчик температуры для контуров нагрева

Датчик ОВЕН ДТС3014-PТ1000.B2.50/2 предназначен для измерения температуры воды в контурах нагрева (в защитной гильзе) и измерения температуры воздуха.

Термоэлектрические преобразователи ДТПL(ХК)-EХ и ДТПK(ХА)-EХ

Термопреобразователи ДТПL(ХК) и ДТПК(ХА) во взрывозащищенном исполнении предназначены для непрерывного измерения температуры различных рабочих сред (пар, газ, вода, сыпучие материалы, химические реагенты и т.п.), не агрессивных к материалу корпуса датчика.

Термопреобразователь сопротивления для измерения температуры воздуха

Термопреобразователь выдерживает в течение 1 мин напряжение переменного тока 500 В, приложенное относительно корпуса датчика.

Термопреобразователи сопротивления ДТС-EХ

Термопреобразователи выдерживают в течение 1 мин напряжение переменного тока 500 В, приложенное относительно корпуса датчика.

Термоэлектрические преобразователи высокотемпературные

Термоэлектрические преобразователи (термопары) высокотемпературные (платиновые).

Преобразователи термоэлектрические в мягкой изоляции

Преобразователи термоэлектрические в мягкой изоляции предназначены для непрерывного измерения температуры поверхности твердых тел.

Термоэлектрические преобразователи типа ДТПL(ХК) и ДТПK(ХА)

Термопреобразователи предназначены для непрерывного измерения температуры различных рабочих сред (пар, газ, вода, сыпучие материалы, химические реагенты и т.

п.), не агрессивных к материалу корпуса датчика.

Термопреобразователь сопротивления для измерения температуры воздуха

Термопреобразователи сопротивления ДТС

Термопреобразователи (датчики температуры) предназначены для непрерывного измерения температуры различных рабочих сред (например, пар, газ, вода, сыпучие материалы, химические реагенты и т.п.), не агрессивных к материалу корпуса датчика.

Температурные датчики

Термосопротивления, термопары со встроенным нормирующим преобразователем ДТС-И, ДТП-И.

2.1. Классификация датчиков температуры

Датчик температуры - это устройство, непосредственно принимающее, преобразующее измеряемую величину в сигнал для последующей передачи его на приборы или управляющее воздействие. Датчик предназначен для измерения температуры в системах автоматического контроля, регулирования и управления технологическими процессами в различных отраслях промышленности.

К датчикам температуры относят:

  • термопары;

  • интегральные датчики;

  • биметаллические;

  • диодные датчики;

  • термисторы;

  • пирометры;

  • кремниевые;

  • интегральные термостаты.

Термопара

Термопара нашла свое широкое применение для измерения температуры различных объектов, а также в автоматизированных системах управления и контроля. Измерение температуры с помощью термопар получило широкое распространение из-за надежной конструкции, которое имеет датчик температуры этого вида, возможность работать в широком диапазоне и дешевизны.

К числу достоинств относятся также малая инерционность, возможность измерения малых разностей температур. Термопары незаменимы при измерении высоких температур в агрессивных средах.

Термопары относятся к классу термоэлектрические преобразователи, принцип действия которых основан на явлении Зеебека: если спаи двух разнородных металлов, образующих замкнутую электрическую цепь, имеют неодинаковую температуру, то в цепи протекает электрический ток. Изменение знака у разности температур спаев сопровождается изменением направления тока. Под термоэлектрическим эффектом понимается генерирование термоэлектродвижущей силы (термо ЭДС), возникающей из-за разности температур между двумя соединениями различных металлов и сплавов.

Соединенные между собой концы термопары, погружаемые в среду, температура которой измеряется, называют рабочим концом термопары. Концы, которые находятся в окружающей среде, и которые обычно присоединяют проводами к измерительной схеме, называют свободными концами.

Температуру этих концов необходимо поддерживать постоянной. При этом условии термо-ЭДС Ет будет зависеть только от температуры T1 рабочего конца.

                                   Uвых = Eт = С(Т1 – Т0),         

где С – коэффициент, зависящий от материала проводников термопары.

 

Создаваемая термопарами ЭДС сравнительно невелика: она не превышает 8 мВ на каждые 100 0С и обычно не превышает по абсолютной величине 70 мВ. Термопары позволяют измерять температуру в диапазоне от –200 до 2200 0С.

 Наибольшее распространение для изготовления термоэлектрических преобразователей получили платина, платинородий, хромель, алюмель.

 Термопары имеют следующие преимущества: простота изготовления и надёжность в эксплуатации, дешевизна, отсутствие источников питания и возможность измерений в большом диапазоне температур.

 Наряду с этим термопарам свойственны и некоторые недостатки - меньшая, чем у терморезисторов, точность измерения, наличие значительной тепловой инерционности, необходимость введения поправки на температуру свободных концов и необхо­димость в применении специальных соединительных проводов.

Термопара типа ТХА, ТХК, ТПП и пр. состоит из двух спаянных на одном из концов проводников, изготовленных из металлов, обладающих разными термоэлектрическими свойствами. Спаянный конец, называемый «рабочим спаем», погружается в измеряемую среду, а свободные концы («холодный спай») подключаются ко входу измерителей, регуляторов. Если температуры «рабочего» и «холодного спаев» различны, то вырабатывается термоЭДС, которая и подается на прибор.

Поскольку термоЭДС зависит от разности температуры двух спаев датчика, то для получения корректных показаний необходимо знать температуру «холодного спая», чтобы скомпенсировать эту разницу в дальнейших вычислениях.

В модификациях входов, предназначенных для работы с термопарами ТХА, ТХК (термопреобразователями сопротивления ДТС типа ТСП и ТСМ, термоэлектрическими преобразователями, датчиками температуры, термосопротивлениями) предусмотрена схема автоматической компенсации температуры свободных концов. Датчиком температуры «холодного спая» служит полупроводниковый диод, установленный рядом с присоединительным клеммником.

Подключение термопар ТХА, ТХК (термопреобразователей сопротивления ДТС типа ТСП и ТСМ, термоэлектрических преобразователей) к датчику температуры (термопреобразователю) должно производиться с помощью специальных компенсационных (термоэлектродных) проводов, изготовленных из тех же материалов. Допускается использовать провода из металлов с термоэлектрическими характеристиками, аналогичными характеристикам материалов электродов термопары в диапазоне температур 0. .100 °С. При соединении компенсационных проводов с термопарами (термоэлектрическими преобразователями, термопреобразователями сопротивления) и прибором необходимо соблюдать полярность.

Во избежание влияния помех на измерительную часть прибора рекомендуется экранировать линию связи прибора с датчиком. При нарушении указанных условий могут иметь место значительные погрешности при измерении.

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.

 

Датчики температуры :: Системы отопления водоснабжения :: Статьи :: Сибирское Инженерное Бюро

Контроль над температурой составляют основу многих технологических процессов. Измерение температуры жидкости, газа, твердой поверхности или сыпучего порошка – каждый случай имеет свою особенность, которую необходимо понимать, чтобы измерения максимально соответствовали поставленной задаче. Существует множество датчиков температуры, построенных с использованием различных физических законов. Одни из них прекрасно справляются с конкретной задачей по измерению температуры, другие предназначены для универсального использования. В данной статье описаны основные типы датчиков для измерения температуры, их особенности, слабые и сильные стороны, задачи, для которых они предназначены.

 

Если рассматривать датчики температуры для промышленного применения, то можно выделить их основные классы: кремниевые датчики температуры, биметаллические датчики, жидкостные и газовые термометры, термоиндикаторы, термисторы, термопары, термометры сопротивления, инфракрасные датчики температуры.

 

Кремниевые датчики температуры используют зависимость сопротивления полупроводникового кремния от температуры. Диапазон измеряемых температур для таких датчиков составляет от -50 С до +150 С. Внутри этого диапазона кремниевые датчики температуры показывают хорошую линейность и точность. Возможность производства в одном корпусе такого датчика не только самого чувствительного элемента, но так же и схем усиления и обработки сигнала, обеспечивает датчику хорошую точность и линейность внутри температурного диапазона. Встроенная в такой датчик энергонезависимая память позволит индивидуально откалибровать каждый прибор. Большим плюсом можно назвать большое разнообразие типов выходного интерфейса: это может быть напряжение, ток, сопротивление, либо цифровой выход, позволяющий подключить такой датчик к сети передачи данных. Из слабых мест кремниевых датчиков температуры можно отметить узкий температурный диапазон и относительно большие размерами по сравнению с аналогичными датчиками других типов, особенно термопарами. Кремниевые датчики температуры применяются в основном для измерения температуры поверхности, температуры воздуха, особенно внутри различных электронных приборов. Например можно назвать температурные регистраторы компании Dallas semiconductor выпускаемые под маркой THERMOCHRON. Регистраторы имеют кремниевый датчик температуры, микросхему обработки сигнала и память для сохранения результатов.

 

Биметаллический датчик температуры, как следует из названия, сделан из двух разнородных металлических пластин, скрепленных между собою. Различные металлы имеют различный коэффициент расширения при той или иной температуре. Например, константан практически не расширяется при температуре, железо, напротив испытывает заметное расширение. Если полоски из этих металлов скрепить между собой и нагреть (или охладить), то они изогнутся. В биметаллических датчиках пластинки замыкают или размыкают контакты реле, или двигают стрелку индикатора. Диапазон работы биметаллических датчиков от -40 С до +550 С. Биметаллические датчики используют для измерения поверхности твердых тел, реже для измерения температуры жидкости. Основным преимуществом датчиков является простота и надежность конструкции, возможность работы без электрического тока, низкая стоимость. Вместе с тем, биметаллические датчики температуры имеют большой разброс характеристик, а так же большой гистерезис переключения, особенно при низких температурах. Основные области применения биметаллических температурных датчиков – автомобильная промышленность, системы отопления и нагрева воды.

 

Жидкостные и газовые термометры наиболее старые типы датчиков температуры. Первая шкала температуры была предложена Фаренгейтом в начале 18-го века именно для жидкостного термометра. Жидкостные термометры используют эффект расширения жидкостей при повышении температуры. В качестве жидкостей используется спирт или ртуть в диапазоне комнатных температур. Для измерений низких температур, например в криогенной технике, может быть использован жидкий неон, а для измерения высоких температур обычно используют галлий, который находится в жидком состоянии уже от 20 С. В газовых термометрах используется эффект расширения, при переходе вещества из жидкого в газообразное состояние. Газ давит через мембрану и замыкает электрические контакты. Диапазон измерений для жидкостных и газовых термометров от -200 С до +500 С. Термометры этого класса обычно применяются для визуального контроля температуры, либо в качестве термостатов в различных нагревателях и холодильной технике.

 

Термоиндикаторы – это особые вещества, изменяющие свой цвет под воздействием температуры. Такое изменение цвета может быть как обратимым, так и необратимым. В диапазоне комнатных температур используются термоиндикаторы на основе жидких кристаллов. Они плавно изменяют свой цвет при изменении температуры. Изменения эти, как правило, обратимые. Производятся они в виде пленки, часто с клейкой подложкой, и служат для оперативного визуального контроля температуры. Для низких и высоких температур производятся в основном необратимые термоиндикаторы. То есть, если температура хотя бы один раз превысила допустимую, то индикатор необратимо меняет свой цвет. Такие термоиндикаторы используют, например, для контроля за замороженными продуктами. Если в процессе хранения или транспортировки температура хоть раз была выше допустимой, то изменившаяся окраска термоиндикатора сообщит об этом. Основное достоинство термоиндикаторов низкая стоимость. Их можно использовать как одноразовые датчики температуры.

 

Термисторы. В этом классе датчиков используется эффект изменения электрического сопротивления материала под воздействием температуры. Обычно в качестве термисторов используют полупроводниковые материалы, как правило, оксиды различных металлов. В результате получаются датчики с высокой чувствительностью. Однако большая нелинейность позволяет использовать термисторы лишь в узком диапазоне температур. Термисторы имеют невысокую стоимость и могут изготавливаться в миниатюрных корпусах, позволяя увеличить тем самым быстродействие. Существует два типа термисторов, использующих положительный температурный коэффициент – когда электрическое сопротивление растет с повышением температуры и использующих отрицательный температурный коэффициент – здесь электрическое сопротивление падает при повышении температуры. Термисторы не имеют определенной температурной характеристики. Она зависит от конкретной модели прибора и области его применения. Основными достоинствами термисторов является их высокая чувствительность, малые размеры и вес, позволяющие создавать датчики с малым временем отклика, что важно, например, для измерения температуры воздуха. Безусловно, невысокая стоимость так же является их достоинством, позволяя встраивать датчики температуры в различные приборы. К недостаткам можно отнести высокую нелинейность термисторов, позволяющую их использовать в узком температурном диапазоне. Использование термисторов так же ограничено в диапазоне низких температур. Большое количество моделей с различными характеристиками и отсутствие единого стандарта, заставляет производителей оборудования использовать термисторы только одной конкретной модели без возможности замены.

 

Инфракрасные датчики температуры или пирометры измеряют температуру поверхности на расстоянии. Принцип из работы основан на том, что любое тело при температуре выше абсолютного нуля излучает электромагнитную энергию. При низких температурах это излучение в инфракрасном диапазоне, при высоких температурах часть энергии излучается уже в видимой части спектра. Интенсивность излучения напрямую связана с температурой нагретого объекта. Диапазон измерений температур бесконтактными датчиками от -45 С до +3000 С. Причем в диапазоне высоких температур инфракрасным датчикам нет конкуренции. Для измерения в различных диапазонах температур используются различные участки инфракрасного спектра. Так при низких температурах это обычно диапазон длин волн электромагнитного излучения 7 – 14 микрон. В диапазоне средних температур это может быть 3 – 5 микрон. При высоких температурах используется участок о районе 1 микрон. Однако и здесь есть свои особенности, связанные с решением конкретной задачи. Так для измерения температуры тонких полимерных пленок используются датчики, работающих на длинах волн 3,43 или 7,9 микрометров, а для измерения температуры стекла используют датчики, работающие в диапазоне 5 микрон. Для правильного измерения температуры необходимо еще ряд факторов. Прежде всего это излучательная способность. Она связана с коэффициентом отражения простой формулой: E = 1 – R, где Е – излучательная способность, R – коэффициент отражения. У абсолютно черного теля излучательная способность равна 1. У большинства органических материалов, таких как дерево, пластик, бумага, излучательная способность находится в диапазоне 0,8 – 0,95. Металлы, особенно полированные напротив имеют низкую излучательную способность, которая в этом случае будет 0,1 – 0,2. Для правильного измерения температуры необходимо определить и установить излучательую способность измеряемого объекта. Если значения будут выбраны неправильно, то температура будет измеряться неверно. Обычно показания занижаются. Так, если металл имеет излучательную способность 0,2, а на датчике установлен коэффициент 0,95 (он обычно используется по умолчанию), то при наведении на нагретый до 100 С металлический объект датчик будет показывать температуру около 25 С. Корректировать излучательную способность можно определив ее для различных материалов по справочнику, либо измеряя температуру поверхности альтернативным способом, например термопарой, вносить необходимые поправки. Хорошие результаты при не очень высоких температурах дает окраска специальной термостойкой, черной краской измеряемой поверхности. Второй важной характеристикой инфракрасного датчика является оптическое отношение – это отношение расстояния до объекта измерений к размеру области с которой эти измерения ведутся. Например оптическое отношение 10:1 означает, что на расстоянии 10 метров размер площади, с которой ведется измерение температуры составляет 1 метр. Современные инфракрасные датчики температуры имеют оптическое отношение достигающие 300:1. Основные достоинства инфракрасных датчиков температуры: малое время отклика. Это самые быстродействующие датчики температуры. Возможность измерения температуры движущихся объектов. Измерения температуры в труднодоступных и опасных местах. Измерение высоких температур, там, где другие датчики уже не работают. К достоинствам можно отнести то, что отсутствует непосредственный контакт с объектом и соответственно не происходит его загрязнения. Это может быть важно в полупроводниковой промышленности или фармацевтике.

 

Термометры сопротивления это резисторы, изготовленные из платины, меди или никеля. Это могут быть проволочные резисторы, либо металлический слой может быть напыленным на изолирующую подложку, обычно керамическую или стеклянную. Платина чаще всего применяется в термометрах сопротивления из-за ее высокой стабильности и линейности изменения сопротивления с температурой. Медь используется в основном для измерения низких температур, а никель в недорогих датчиках для измерения в диапазоне комнатных температур. Для защиты от внешней среды платиновые термометры сопротивления помещают в защитные металлические чехлы и изолируют керамическими материалами, такими как оксид алюминия или оксид магния. Такая изоляция снижает так же воздействие вибрации и ударов на датчик. Однако вместе с дополнительной изоляцией растет и время отклика датчика на резкие температурные изменения. Платиновые термометры сопротивления одни из самых точных датчиков температуры. Кроме того, они стандартизированы, что значительно упрощает их использование. Стандартно производятся датчики сопротивлением 100 и 1000 Ом. Изменение сопротивления таких датчиков с температурой дается в любых тематических справочниках в виде таблиц или формул. Диапазон измерений платиновых термометров сопротивления составляет -180 С +600 С. Несмотря на изоляцию, стоит оберегать термометры сопротивления от сильных ударов и вибрации.

 

Термопары представляют собой две проволоки из различных металлов, сваренных между собой на одном из концов. Термоэлектрический эффект открыл немецкий физик Зеебек в первой половине 19-го века. Он открыл, что если соединить два проводника из разнородных металлов таким образом, что бы они образовывали замкнутую цепь и поддерживать места контактов проводников при разной температуре, то в цепи потечет постоянный ток. Экспериментальным путем были подобраны пары металлов, которые в наибольшей степени подходят для измерения температуры, обладая высокой чувствительностью, временной стабильностью, устойчивостью к воздействию внешней среды. Это например пары металлов хромель-аллюмель, медь-константан, железо-константан, платина-платина/родий, рений-вольфрам. Каждый тип подходит для решения своих задач. Термопары хромель-алюмель (тип К) имеют высокую чувствительность и стабильность и работают до температур вплоть до 1300 С в окислительной или нейтральной атмосфере. Это один из самых распространенных типов термопар. Термопара железо-константан (тип J) работает в вакууме, восстановительной или инертной атмосфере при температурах до 500 С. При высоких температурах до 1500 С используют термопары платина- платина/родий (тип S или R) в керамических защитных кожухах. Они прекрасно измеряют температуру в окислительной, нейтральной среде и вакууме.

 

Заключение

 

Будь то платиновый термометр сопротивления, термопара, инфракрасный датчик, кремниевый датчик или термистор, каждый из них обладает рядом уникальных свойств, позволяющих наилучшим образом решить задачу по измерению температуры. Высокая точность и стабильность отличают платиновые термометры сопротивления. Достоинством кремниевых датчиков так же является высокая точность, пусть и в узком температурном диапазоне. Термисторы обладают высокой чувствительностью и невысокой ценой, что позволяет встраивать их в различные электронные приборы. Инфракрасные датчики температуры позволяют измерить быстропротекающие температурные процессы и объекты с очень высокой температурой. К достоинствам термопар несомненно можно отнести точность и стабильность показаний в широком диапазоне температур, их устойчивость в неблагоприятным воздействиям внешней среды.

 

Источник: http://www.sensor.ru/

Температурный зонд: полное руководство по покупке

Что такое датчик температуры?

Вы пытаетесь понять, какой датчик температуры вам нужен?

В конце концов, температура - одно из наиболее измеряемых величин в мире, и оно является важным показателем для многих процессов. Это число, которое часто должно быть точным, потому что есть очень мало места для ошибки, если вы не получаете точных показаний.

Но как выбрать лучший датчик температуры для своих нужд? Стоит ли выбирать контактный зонд для измерения материалов или поверхностей? Возможно, вам лучше использовать сенсорный зонд, который измеряет площадь вокруг объекта. Затем вам также нужно выбрать между подключенным и беспроводным подключением.

Если вы хотите убедиться, что выбрали правильный, обязательно следуйте этому руководству, чтобы найти лучший температурный датчик для ваших нужд.

Температурный зонд - это датчик, используемый для определения того, насколько горячий или холодный объект. Датчики температуры могут отслеживать изменения в твердых, газообразных или жидких средах, а затем преобразовывать показания в полезные измерения, которые могут помочь в принятии решений.

Контактные датчики температуры

Эти типы датчиков температуры должны находиться в физическом контакте с обнаруживаемым объектом и использовать проводимость для контроля изменений температуры. Их можно использовать для обнаружения твердых веществ, жидкостей или газов в широком диапазоне температур.

Есть три веские причины, почему вам следует использовать контактный датчик температуры. Первый - это когда вы можете создать прочную тепловую связь с объектом или жидкостью. Вы также можете использовать этот датчик, когда расчетная температура ниже -1700 градусов Цельсия или выше -40 градусов. Наконец, контактный датчик температуры идеален, если время получения показаний быстрее, чем при использовании других доступных опций.

Бесконтактные датчики температуры

Эти типы датчиков температуры используют конвекцию и излучение для отслеживания изменений температуры. Их можно использовать для обнаружения жидкостей и газов, излучающих лучистую или конвективную энергию. Эти два типа контактных или бесконтактных датчиков температуры также можно разделить на три группы датчиков: электромеханические, резистивные и электронные, и эти три типа обсуждаются ниже.

Для чего нужен датчик температуры?

Есть несколько различных отраслей промышленности, которые используют датчики температуры. Наиболее распространены автомобильная, медицинская промышленность, а также производство продуктов питания и напитков. Каждая зона предъявляет особые требования к датчику температуры. Например, в пищевой промышленности и производстве напитков датчик температуры приготовления полезен для определения того, безопасны ли продукты для употребления.

Какой температурный зонд выбрать?

Если вы знаете, зачем вам нужен датчик температуры, следующим шагом будет определение того, какой тип вам нужен. Существует несколько различных вариантов, включая датчик температуры наружного воздуха, датчик температуры воды, а также беспроводные и подключаемые опции.

Термистор с отрицательным температурным коэффициентом (NTC)

NTC или CTN часто используются в качестве резистивных датчиков температуры или устройств с ограниченными токами. Обычно они изготавливаются из полимеров или керамики, и в обоих случаях можно получать разные результаты в зависимости от измеряемой области применения. Термисторы NTC идеально подходят для использования в военной и автомобильной промышленности, а также в сфере контроля выбросов. Однако они также распространены во многих домашних применениях, включая детекторы дыма, духовки и кондиционеры.

Термисторы положительный температурный коэффициент (PTC)

Один Термистор PTC не используется для измерения степени нагрева или холода объекта, жидкости или газа. Эти датчики температуры могут обнаруживать только превышение порогового значения. После достижения цвет проводников изменится. Термистор также может быть подключен к другим устройствам, чтобы обеспечить лучший контроль любых быстрых изменений температуры.

Термометры сопротивления (RTD)

Температурный датчик сопротивления, или RTD, является одним из самых точных приборов, когда-либо созданных. Они изготовлены из проводящих материалов высокой чистоты, таких как медь, платина, никель, и намотаны катушкой или покрыты тонкой пленкой. В термометры сопротивления платина являются наиболее распространенными и часто могут быть названы PRT. Поскольку это резистивное устройство, через зонд проходит ток, что также означает необходимость измерения напряжения. Этого можно избежать, подключив три провода или провода, чтобы снизить сопротивление кабелей.

Один из самых распространенных платиновых термометров сопротивления - PT100. Он состоит либо из катушки с проволокой, либо из пленки чистого металла, который используется для измерения температуры. В Датчик температуры PT100 может измерять диапазон от -200 до 700 градусов Цельсия.

Термопары

Многие отрасли предпочитают использовать термопару по сравнению с другими типами датчиков температуры. Некоторые из причин их популярности заключаются в том, что они очень просты в использовании и быстро реагируют на изменение температуры. У них также самый широкий диапазон по сравнению с любыми другими датчиками температуры. Термопары могут записывать показания от -200 градусов Цельсия до более 2000 градусов.

Цифровые зонды

Использование цифрового пробника дает множество преимуществ. Во-первых, для связи требуется только одна линия передачи данных. Он также может получать питание от внешнего источника питания или использовать линию передачи данных для подключения. Цифровые зонды также позволяют подключать несколько датчиков к одному кабелю для передачи данных, и вы можете записывать температуру каждого из них с помощью одного контакта. Этот тип технологии лучше всего использовать для контроля окружающей среды HVAC, а также для систем мониторинга внутри больших зданий, тяжелой техники и других систем управления.

Как проверить датчик температуры самостоятельно?

Есть два метода проверки датчика температуры. Возьмем, к примеру, укол зонд используется в пищевой промышленности, которую мы хотим протестировать, чтобы убедиться, что температура, показываемая датчиком, является правильной. Тест в ледяной ванне - самый простой способ убедиться, что ваше устройство работает правильно. Наполните стакан кубиками льда и влейте ледяную воду. Осторожно перемешайте стакан с зондом в течение примерно 15 секунд. Убедитесь, что вы держите его в центре стакана. Если вы получаете ноль градусов по Цельсию, ваш датчик температуры работает должным образом.

Еще один тест - вскипятить воду. Однако этот метод более сложный. Вам нужно начать с определения точки кипения в вашем регионе, чего можно достичь, используя онлайн-калькулятор. Затем доведите кастрюлю с водой до кипения и вставьте в нее зонд. Перемешайте в течение десяти секунд и снимите показания. Для получения точных результатов измерения должны находиться в пределах одного градуса от цифры онлайн-калькулятора.

Где взять термощуп?

Какой бы тип датчика температуры вы ни искали, вы найдете его в компании Guilcor. Мы предлагаем гарантии цены и отправляем в более чем XNUMX стран мира. Guilcor даже предлагает экспресс-доставку. Свяжитесь с нами получить предложение.

Датчики температуры на базе PT100/PT1000, типов K и J и термопары


GRO 200

Датчик для измерения температуры трубных поверхностей

Подключение к процессу / Габариты или монтажная длина, мм: — / 14,8x20x12
Тип чувствительного элемента / Предел измерения, °C: Термосопротивление Pt100 или Pt1000, Термоэлемент типа K (NiCr-Ni)/-50…+200
Электрическое подключение: Кабель длиной 2 м с силиконовым покрытием и оголенными концами
Материал корпуса / Среда измерения: Алюминий / Поверхность труб
Класс защиты: IP54

Документация на сайте производителя

  на немецком >>  


7122

Датчик для измерения температуры трубных поверхностей

Подключение к процессу / Габариты или монтажная длина, мм: Защелкивающийся хомут/ Ø 16…130
Тип чувствительного элемента / Предел измерения, °C: Термосопротивление Pt100/до +250
Электрическое подключение: Кабель длиной 2 м с силиконовым покрытием в проволочной оплетке
Материал корпуса / Среда измерения: Нержавеющая сталь / Поверхность труб

Документация на сайте производителя

на английском >>      на немецком >>  


7131

Датчик температуры (плоской) поверхности

Подключение к процессу / Габариты или монтажная длина, мм: Двумя винтами M4x20 / 22x30x10
Тип чувствительного элемента / Предел измерения, °C: Термосопротивление Pt100/до +400
Электрическое подключение: 2…4-жильный кабель со стекловолоконной изоляцией в проволочной оплетке
Материал корпуса / Среда измерения: Никелированная латунь / Поверхность

Документация на сайте производителя

на английском >>      на немецком >> 


 

GTT

Термоэлемент в оболочке из хром-никелевого сплава с изоляцией из прессованной окиси магния

Подключение к процессу / Габариты или монтажная длина, мм: — / 150, 250, 500, 1000, 1500
Тип чувствительного элемента / Предел измерения, °C: Термоэлемент типа K (NiCr-Ni)/-200…+1150
Электрическое подключение: Плоский миниатюрный штекер
Материал корпуса / Среда измерения: Сплав INCONEL ® 600 / Воздух, газы и жидкости

Документация на сайте производителя

 на немецком >>  


GTF 101 P

Датчик температуры в трубке из нержавеющей стали с кабельной гильзой

Подключение к процессу / Габариты или монтажная длина, мм: — / 50, 100, 150, 250, 500, 1000, 1500
Тип чувствительного элемента / Предел измерения, °C: Термосопротивление Pt100 или Pt100/-50…+400, -200…+400, -200…+600, -50…+850
Электрическое подключение: Кабель длиной 1 м с оголенными концами
Материал корпуса / Среда измерения: Нержавеющая сталь /Воздух, газы и жидкости (в том числе агрессивные)

Документация на сайте производителя

на английском >>      на немецком >>  


GTF 101 K

Датчик температуры в трубке из нержавеющей стали с кабельной гильзой

Подключение к процессу / Габариты или монтажная длина, мм: — /150, 250, 500, 1000, 1500
Тип чувствительного элемента / Предел измерения, °C: Термоэлемент типа K (NiCr-Ni) / -200…+1150
Электрическое подключение: Кабель длиной 1 м с оголенными концами
Материал корпуса / Среда измерения: Нержавеющая сталь /Воздух, газы и жидкости (в том числе агрессивные)

Документация на сайте производителя

на английском >>      на немецком >>  


7132

Датчик температуры  в защитной перфорированной трубке

Подключение к процессу / Габариты или монтажная длина, мм: — /50, 100
Тип чувствительного элемента / Предел измерения, °C: Термосопротивление Pt100/до +400
Электрическое подключение: 2-жильный кабель со стекловолоконной изоляцией в проволочной оплетке
Материал корпуса / Среда измерения: Нержавеющая сталь / —

Документация на сайте производителя

на английском >>      на немецком >>  


7024 / 7124

Датчик температуры в защитном кожухе

Подключение к процессу / Габариты или монтажная длина, мм: — /30, 40, 60
Тип чувствительного элемента / Предел измерения, °C: Термосопротивление Pt100, Термоэлементы типа K (NiCr-Ni) или J (FeCu-Ni) / до +400
Электрическое подключение: 2-жильный кабель со стекловолоконной изоляцией в проволочной оплетке
Материал корпуса / Среда измерения: Нержавеющая сталь / —

Документация на сайте производителя

на английском >>      на немецком >>  


7012 / 7112

Датчик температуры со спиральной резьбой в защитной трубке

Подключение к процессу / Габариты или монтажная длина, мм: Байонетная накидная гайка /180, 250
Тип чувствительного элемента / Предел измерения, °C: Термосопротивление Pt100, Термоэлементы типа K (NiCr-Ni) или J (FeCu-Ni)/ до +400
Электрическое подключение: 2-жильный кабель со стекловолоконной изоляцией в проволочной оплетке
Материал корпуса / Среда измерения: Нержавеющая сталь / —

Документация на сайте производителя

на английском >>      на немецком >>  


GES 21

Датчик — щуп температуры

Подключение к процессу / Габариты или монтажная длина, мм: — /100
Тип чувствительного элемента / Предел измерения, °C: Термосопротивление Pt100 или Pt1000, Термоэлемент типа K (NiCr-Ni)/ -200…+250
Электрическое подключение: Кабель длиной 1 м с оголенными концами
Материал корпуса / Среда измерения: Нержавеющая сталь / Мягкие пластичные среды

Документация на сайте производителя

на английском >>      на немецком >>  

GTF 102

Встраиваемый датчик температуры в защитной трубке

Подключение к процессу / Габариты или монтажная длина, мм: Внешняя резьба G 1/4…3/4», M5…M14 /100, 150, 250, 500, 1000, 1500
Тип чувствительного элемента / Предел измерения, °C: Термосопротивление Pt100 или Pt1000 / -50…+400; Термоэлемент типа K (NiCr-Ni)/ -200…+1000
Электрическое подключение: Кабель длиной 1 м с оголенными концами
Материал корпуса / Среда измерения: Нержавеющая сталь /Воздух, газы и жидкости (в том числе агрессивные)

Документация на сайте производителя

на английском >>      на немецком >>  


8100 A / 8100 C

Встраиваемый датчик температуры в цилиндрической защитной трубке

Подключение к процессу / Габариты или монтажная длина, мм: Внешняя резьба G 1/2…1» / 40, 100, 160, 250, 400, 600
Тип чувствительного элемента / Предел измерения, °C: Термосопротивление Pt100 или Pt1000 / до +400
Электрическое подключение: Кабельный ввод
Материал корпуса / Среда измерения: Нержавеющая сталь / —
Класс защиты: IP65

Документация на сайте производителя

на английском >>      на немецком >>  


8101 A

Встраиваемый датчик температуры в цилиндрической защитной трубке

Подключение к процессу / Габариты или монтажная длина, мм: Внешняя резьба G 1/2…1» / 40, 100, 160, 250, 400, 600
Тип чувствительного элемента / Предел измерения, °C: Термосопротивление Pt100 / до +250
Электрическое подключение: Кабельный ввод
Материал корпуса / Среда измерения: Нержавеющая сталь / —
Класс защиты: IP65

Документация на сайте производителя

на английском >>      на немецком >>  


8105

Канальный датчик температуры в цилиндрической защитной трубке

Подключение к процессу / Габариты или монтажная длина, мм: Крепление на монтажном фланце /140, 300
Тип чувствительного элемента / Предел измерения, °C: Термосопротивление Pt100 / до +250
Электрическое подключение: Кабельный ввод
Материал корпуса / Среда измерения: Нержавеющая сталь / —
Класс защиты: IP65

Документация на сайте производителя

на английском >>      на немецком >>  


GTF 101-Ex

Взрывозащищенный датчик температуры без резьбы (виды защиты «i» — искробезопасный и «e»- повышенной безопасности)

Подключение к процессу / Габариты или монтажная длина, мм: — / Произвольная, кратная 100
Тип чувствительного элемента / Предел измерения, °C: Термосопротивления Pt100 или экранированное Pt1000 / -200…+600; Термоэлементы типа K (NiCr-Ni) или экранированный N(NiCrSi-NiSi)/ -200…+900
Электрическое подключение: Кабель длиной 1 м с силиконовым покрытием
Материал корпуса / Среда измерения: Нержавеющая сталь / —

Документация на сайте производителя

на английском >>      на немецком >>  


GTF 102-Ex

Взрывозащищенный датчик температуры с резьбой (виды защиты «i» — искробезопасный и «e»- повышенной безопасности)

Подключение к процессу / Габариты или монтажная длина, мм: Внешняя резьба G 1/8…3/4», M8x1, M10x1, M14x1 / Произвольная, кратная 100
Тип чувствительного элемента / Предел измерения, °C: Термосопротивления Pt100 или экранированное Pt1000 / -200…+600; Термоэлементы типа K (NiCr-Ni) или экранированный N(NiCrSi-NiSi)/ -200…+900
Электрическое подключение: Кабель длиной 1 м с силиконовым покрытием
Материал корпуса / Среда измерения: Нержавеющая сталь / —

Документация на сайте производителя

на английском >>      на немецком >>  


GTF 103-Ex

Взрывозащищенный датчик температуры с резьбой и головкой (виды защиты «i» — искробезопасный и «e»- повышенной безопасности)

Подключение к процессу / Габариты или монтажная длина, мм: Внешняя резьба G 1/8…3/4», M8x1, M10x1, M14x1 /Произвольная, кратная 100
Тип чувствительного элемента / Предел измерения, °C: Термосопротивления Pt100 или экранированное Pt1000 / -200…+600; Термоэлементы типа K (NiCr-Ni) или экранированный N(NiCrSi-NiSi)/ -200…+900
Электрическое подключение: Кабель длиной 1 м с силиконовым покрытием
Материал корпуса / Среда измерения: Нержавеющая сталь / —

Документация на сайте производителя

на английском >>      на немецком >>  


TC293(Ex)

Взрывозащищенный термоэлемент (Допуск ATEX)

Подключение к процессу / Габариты или монтажная длина, мм: Зажимное винтовое соединение /100, 160, 250, 400, 600
Тип чувствительного элемента / Предел измерения, °C: Термоэлементы: Тип J (FeCu-Ni)/-100…+600; Тип K (NiCr-Ni) / -100…+900; Тип N (NiCrSI-NiSi)/ -100…+1000
Электрическое подключение: Присоединительная головка с алюминиевой откидной крышкой
Материал корпуса / Среда измерения: Нержавеющая сталь / Воздух, газы и газообразные отходы

Документация на сайте производителя

на английском >>      на немецком >>  


TR293(Ex)

Взрывозащищенный датчик температуры (Допуск ATEX)

Подключение к процессу / Габариты или монтажная длина, мм: Зажимное винтовое соединение /100, 160, 250, 400, 600
Тип чувствительного элемента / Предел измерения, °C: Двойное термосопротивление Pt100/ до +600
Электрическое подключение: Присоединительная головка с алюминиевой откидной крышкой
Материал корпуса / Среда измерения: Нержавеющая сталь / Воздух, газы и газообразные отходы

Документация на сайте производителя

на английском >>      на немецком >>  


TC296(Ex)

Взрывозащищенный термоэлемент (Допуск ATEX)

Подключение к процессу / Габариты или монтажная длина, мм: Внешняя резьба G 1/2» B /100, 160, 250, 400, 600
Тип чувствительного элемента / Предел измерения, °C: Термоэлементы: Тип J (FeCu-Ni)/-100…+600; Тип K (NiCr-Ni) / -100…+900; Тип N (NiCrSI-NiSi)/ -100…+1000
Электрическое подключение: Присоединительная головка с алюминиевой откидной крышкой
Материал корпуса / Среда измерения: Нержавеющая сталь / Вода, масло и воздух

Документация на сайте производителя

на английском >>      на немецком >>  


TR296(Ex)

Взрывозащищенный датчик температуры (Допуск ATEX)

Подключение к процессу / Габариты или монтажная длина, мм: Внешняя резьба G 1/2» B /100, 160, 250, 400, 600
Тип чувствительного элемента / Предел измерения, °C: Двойное термосопротивление Pt100/ до +600
Электрическое подключение: Присоединительная головка с алюминиевой откидной крышкой
Материал корпуса / Среда измерения: Нержавеющая сталь / Вода, масло и воздух

Документация на сайте производителя

на английском >>      на немецком >>  


7134 / 7135

Датчик температуры воздуха в корпусе

Подключение к процессу / Габариты или монтажная длина, мм: Измерительный элемент снаружи или внутри монтажного корпуса /50×65
Тип чувствительного элемента / Предел измерения, °C: Термосопротивление Pt100/ -50…+90, -40…+120
Электрическое подключение: Кабельный ввод
Материал корпуса / Среда измерения: Поликарбонат или алюминий / Воздух
Класс защиты: IP65

Документация на сайте производителя

на английском >>      на немецком >> 


 

GTMU-OMU

Датчик температуры воздуха в корпусе

Подключение к процессу / Габариты или монтажная длина, мм: Внешняя резьба G 1/2», настенный монтаж, монтаж в трубе / 50, 100
Тип чувствительного элемента / Предел измерения, °C: Термосопротивления Pt100 или экранированное Pt1000 / -200…+600; Термоэлемент типа K (NiCr-Ni)/ -40…+1150
Электрическое подключение: Угловой штекер
Материал корпуса / Среда измерения: Пластик АБС / Воздух
Класс защиты: IP65

Документация на сайте производителя

на английском >>      на немецком >>  


Датчики типа K (NiCr-Ni) с плоским мини-разъемом

По вопросам приобретения ниже перечисленных моделей просьба обращаться с запросом к нам в офис: GTF 300, GTF 300 GS, GTF 300-UV, GTF 300 GS, GTF 300 GS-UV, GTF 300-SP, GTF 300 GS-SP, GMF 250

Термодатчики: основная классификация

Датчики температуры — это устройства, которые предоставляют информацию о температуре измеряемой среды в виде электрического сигнала. Тип термопары датчика (терморезистивный, термоэлектрический или полупроводниковый) подбирается в соответствии с диапазоном измеряемых температур и условий работы датчика. ика (терморезистивный, термоэлектрический или полупроводниковый) подбирается в соответствии с диапазоном измеряемых температур и условий работы датчика. Современные термодатчики ПП-2 соответствуют уникальным техническим стандартам.

Технические особенности датчиков

Каждый датчик температуры должен быть выбран для конкретной задачи. В настоящее время у производителей есть огромное количество оригинальных предложений. На официальной странице компании представлен подробный каталог с интересующими вас моделями. Тип датчика (механическая конструкция) должен быть выбран в соответствии с условиями работы:

  • температурой,
  • типом измерительной среды,
  • возможностями подключения,
  • безопасностью работы.

Компания предлагает широкий спектр датчиков температуры, предназначенных для обеспечения высокой точности и повторяемости измерений, безопасности и удобства использования. В ассортименте представлено более 300 типов датчиков температуры. Компания также поставляет пользовательские датчики по индивидуальным проектам. В ассортименте вы также найдете регуляторы температуры и усиливающие сигнал датчики преобразователи температуры.

Типы датчиков температуры

Существует несколько типов датчиков температуры, которые настраиваются в соответствии с вашими потребностями. Большое разнообразие применений делает необходимым использование различных типов датчиков или измерителей температуры. Например, один датчик температуры используется для контроля температуры, а другой для системы управления кондиционером.

Основное разделение датчиков температуры включает в себя: встроенные, удаленные, полупроводниковые, термопары (термоэлектрические датчики), терморезистентные модели. Каждый такой датчик температуры отличается от других свойствами. Если у вас возникают проблемы с выбором, то вы всегда можете обратиться к экспертам по всем вопросам. Вас приятно удивят предложения.

Компания предлагает более 300 видов датчиков температуры, которые адаптируются к вашим конкретным потребностям, ожиданиям и условиям. У компании многолетний опыт работы в отрасли, так как сервис занимается производством и распространением датчиков. Об этом может свидетельствовать множество положительных отзывов довольных клиентов.

Обзор датчиков температуры - NI

Используйте следующие характеристики, чтобы определить возможности и производительность вашего датчика температуры. Они применимы ко всем типам датчиков температуры, но с некоторыми оговорками и угловыми случаями. Выбирая датчик, осознайте влияние каждой характеристики на ваши измерения и обязательно выберите датчик, который точно соответствует требованиям вашего проекта.

Диапазон температур

Температурный диапазон датчика определяет температуры, при которых датчик рассчитан на безопасную работу и обеспечивает точные измерения.Каждый тип термопары имеет определенный диапазон температур, основанный на свойствах металлов, используемых при создании этой термопары. Терморезисторы предлагают меньший диапазон температур в обмен на лучшую линейность и точность, а термисторы обеспечивают самые низкие диапазоны температур, но превосходную чувствительность. Понимание всего диапазона температур, в которых вы можете подвергать датчик, может помочь предотвратить повреждение датчика и обеспечить более точные измерения.

Линейность

Идеальный датчик должен иметь абсолютно линейный отклик: единичное изменение температуры приведет к единичному изменению выходного напряжения во всем температурном диапазоне сенсора.В действительности, однако, ни один датчик не является идеально линейным. Рисунок 1 дает представление о зависимости температуры от напряжения трех датчиков, исследуемых в этом техническом документе.

Рисунок 1: Отклик датчиков температуры и выходного сигнала

Чувствительность

Чувствительность данного датчика показывает процентное изменение измеряемого выходного сигнала при заданном изменении температуры. Более чувствительный датчик, такой как термистор, может легче обнаруживать небольшие изменения температуры, чем менее чувствительный датчик, такой как термопара.Однако эта чувствительность достигается за счет линейности. Это может быть важным фактором при выборе идеального датчика для измеряемых температур. Если вы намереваетесь фиксировать изменения долей градуса в небольшом диапазоне температур, более идеальным вариантом будет термистор или RTD. Для регистрации более значительных изменений температуры в более широком диапазоне температур может быть достаточно термопары. Рисунок 2 дает относительное представление о напряжении.

Рисунок 2: Чувствительность различных типов датчиков температуры.

Время отклика

Время отклика - это время, необходимое датчику для реакции на изменение температуры. Многие факторы могут вызвать увеличение или уменьшение времени отклика. Например, более крупный RTD или термистор имеет более медленное время отклика, чем меньший. В обмен на этот недостаток и более низкое тепловое шунтирование, более крупный резистивный датчик температуры или термистор менее подвержен ошибкам самонагрева. Точно так же незаземленные переходы термопар обеспечивают более медленное время отклика в обмен на электрическую изоляцию.На рисунке 3 показана относительная разница во времени отклика для незаземленных и заземленных термопар.

Рисунок 3: Время отклика заземленных и незаземленных термопар

Стабильность

Стабильность датчика температуры является показателем его способности поддерживать постоянный выходной сигнал при заданной температуре. Материал играет ключевую роль в стабильности данного датчика. По этой причине RTD часто изготавливают из платины, а также для обеспечения низкой реактивности.Однако подложка, к которой прикреплена платина, может деформироваться при длительном воздействии высоких температур, что может вызвать дополнительную и неожиданную деформацию, которая приведет к изменению измеренного сопротивления.

Точность

Как и в случае с любым другим измерительным приложением, понимание требований к точности имеет решающее значение для обеспечения надежных результатов. Выбор вашего датчика и измерительного оборудования играет важную роль в абсолютной точности измерения, но более мелкие детали, такие как кабели, относительная близость к другому оборудованию, экранирование, заземление и т. Д., Также могут влиять на точность.При выборе датчика обратите внимание на указанные допуски и любые факторы, которые могут повлиять на эти характеристики (например, длительное воздействие высоких температур). Также будьте осторожны, выбирая датчик и измерительное устройство с аналогичной точностью. ТС с жестким допуском обходится дороже, но вы не сможете добиться дополнительной точности, если используете низкокачественное измерительное устройство.

Прочность

Чтобы ваши датчики температуры оставались работоспособными на протяжении всего приложения, вам необходимо понимать среду, в которой вы их развертываете.Некоторые датчики (например, термопары) более долговечны из-за своей конструкции. Однако металлы, выбранные для конкретной термопары, обладают разной устойчивостью к коррозии. Кроме того, датчик, заключенный в изолирующий минерал и защитную металлическую оболочку, более устойчив к износу и коррозии с течением времени, но он стоит дороже и обеспечивает меньшую чувствительность. Следует также отметить, что различные конфигурации датчиков могут иметь особые требования к монтажу для обеспечения надежного физического и теплового соединения.

Стоимость

Как и в случае с любым другим аспектом проекта, стоимость может быть ключевым ограничивающим фактором. Например, в приложениях с большим количеством каналов преимущества линейности RTD могут быть перевешены относительным увеличением стоимости по сравнению с термопарами. Вы также должны учитывать добавленную стоимость проводки, монтажа и кондиционирования сигнала при рассмотрении общей стоимости системы.

Требования к условию сигнала

Для каждого типа датчика температуры требуется определенный уровень обработки сигнала для адекватного сбора и оцифровки измеренного сигнала для обработки.Выбранное вами измерительное оборудование может быть столь же важным для обеспечения точных измерений, как и датчик, и может смягчить или усугубить недостатки каждого типа датчика. Эти функции преобразования сигнала включают следующее:

  • Усиление
  • Компенсация холодного спая (только термопары)
  • Фильтрация
  • Возбуждение (только RTD и термисторы)
  • Корректировка ошибки смещения
  • Масштабирование до единиц температуры
  • Коррекция сопротивления свинца
  • Межканальная изоляция
  • Обнаружение обрыва термопары (только термопары)

Все о датчиках температуры - принцип их работы и их применение

Изображение предоставлено Ольгой Литвинчук / Shutterstock.ком

Термин датчик температуры относится к классу устройств, которые обеспечивают измерение температуры объектов и либо отображают показания напрямую, либо выдают выходной сигнал, значение которого может быть преобразовано в показание температуры. Температура - это фундаментальное измерение тепловой энергии, и ее можно рассматривать как меру средней кинетической энергии атомов и молекул материала.

Существует несколько типов датчиков температуры, используемых в промышленности.В этой статье мы рассмотрим различные типы датчиков температуры и предоставим информацию о том, как они работают, и их применениях. Чтобы узнать больше о других датчиках, ознакомьтесь с нашей связанной статьей Датчики - полное руководство (типы, приложения и поставщики).

Типы датчиков температуры

Датчики температуры обычно относятся к одному из следующих основных типов:

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

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

За исключением некоторых видов термометров, большинство датчиков температуры спроектированы так, чтобы генерировать выходной электрический сигнал, который используется для определения значения температуры.

Термопары

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

Большинство термопар покрыты защитной оболочкой, чтобы изолировать металлы от температуры окружающей среды и обеспечить некоторую степень защиты от коррозии.Материалы оболочки включают в качестве примеров нержавеющую сталь 1316, нержавеющую сталь 304 или инконель 600.

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

Таблица 1 - Типы термопар и металлический состав

Термопара Тип

Металлическая композиция

Тип J

Утюг / константан

Тип K

Никель-хром / никель-алюмель

Тип T

Медь / константан

Тип E

Никель-хром / константан

Тип N

Никросил / Нисил

Тип S

Платина Родий - 10% / Платина

Тип R

Платина Родий -13% / Платина

Тип B

Платиновый родий - 30% / Платиновый родий - 6%

Спаи термопар

доступны в нескольких стилях, наиболее распространенными из которых являются заземленные термопары.В термопарах этого типа и металлические провода, и оболочка свариваются вместе, образуя единое соединение на конце зонда. Это приводит к очень быстрому времени отклика из-за хорошего теплового соединения, компромисс - большая восприимчивость к электрическим помехам, поскольку оболочка и провод термопары соединены вместе, обеспечивая увеличенный проход внутрь устройства. Незаземленные термопары не имеют оболочки, приваренной к проводам термопары, а изолированы с помощью изолятора.Так называемые термопары с неизолированной проволокой открывают провод термопары непосредственно на датчике, что обеспечивает быстрое время отклика устройства, но также увеличивает риск коррозии и деградации устройства в результате открытого спая. Необычная незаземленная термопара - это термопара, в которой используется двойная термопара с оболочкой, изолированной от проводов термопары, и каждая термопара также изолирована от другой. Чтобы узнать больше об этих датчиках, ознакомьтесь с нашим руководством по типам термопар.

RTD (датчики температуры сопротивления)

Температурные датчики сопротивления

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

РДТ

обычно изготавливаются либо тонкопленочного, либо с проволочной обмоткой. В RTD пленочного типа используется платина, нанесенная на керамическую пластину, заключенную в стекло, в то время как в RTD с проволочной обмоткой используется платиновая проволока, намотанная на керамический сердечник и герметизированная стеклянным герметиком.С RTD используются различные конфигурации проводки датчиков, обычно 2-проводные, 3-проводные или 4-проводные. Использование 2-х проводов обеспечивает простую конструкцию, но страдает от точности, поскольку сопротивление проводов невозможно изолировать от измеренного значения сопротивления. Трехпроводная конфигурация позволяет выполнять два отдельных измерения, позволяя вычесть влияние сопротивления выводов провода из общего измерения сопротивления, обеспечивая значение чистого сопротивления. Четырехпроводная конфигурация позволяет выполнять прямое измерение сопротивления датчика, исключая воздействие выводных проводов.Мост Уитстона обычно используется для измерения сопротивления, связанного с RTD, для определения значений температуры.

Термисторные датчики температуры

Термисторы

, термин, образованный от конкатенации слов THERM ally sensitive res ISTORS , представляют собой устройства измерения температуры, которые используют свойство изменения электрического сопротивления, которое происходит с температурой, как средство измерения значение температуры.Эти пассивные устройства демонстрируют точное изменение своего электрического сопротивления, которое пропорционально изменениям температуры устройства. Существует два основных типа термисторов - термисторы с отрицательным температурным коэффициентом (NTC) и термисторы с положительным температурным коэффициентом (PTC).

Термисторы с отрицательным температурным коэффициентом (NTC)

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

Термисторы

доступны в самых разных материалах, корпусах и формах, включая диск, чип, бусину или стержень, в зависимости от потребности в диапазоне рабочих температур и времени отклика. Они могут быть упакованы или заключены в эпоксидную смолу, стекло, обожженный фенол или окрашены.Как правило, это небольшие недорогие датчики температуры, которые обеспечивают быстрое время отклика в ограниченном диапазоне рабочих температур. Они также имеют большее изменение значения сопротивления на единицу изменения температуры, что позволяет повысить чувствительность и точность показаний. Ограничения термисторов заключаются в том, что они имеют нелинейные кривые температурного отклика, в отличие от RTD, и подвержены самонагреву, если токи возбуждения слишком велики. Они также имеют ограниченный температурный диапазон, могут стать нестабильными при более высоких температурах.Температурные кривые также различаются от производителя к производителю, что усложняет взаимозаменяемость.

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

Полупроводниковые датчики температуры

Полупроводниковые датчики температуры, иногда называемые твердотельными датчиками температуры, представляют собой датчики температуры, которые изготавливаются в виде небольших схем (SOIC) или других типов корпусов, таких как TO-223, которые затем могут быть установлены на печатные платы (PCB).В устройствах используются полупроводниковые диоды или транзисторы, вольт-амперные характеристики которых зависят от температуры.

К основным типам полупроводниковых датчиков температуры относятся:

  • Датчики температуры на выходе по напряжению
  • Датчики температуры с токовым выходом
  • Датчики температуры с цифровым выходом
  • Датчики температуры на выходе сопротивления
  • Диодные датчики температуры

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

Термометры

Термометры - это старейшая и наиболее известная форма датчика температуры, используемая в промышленности и в домашних условиях. Термометры бывают разных типов, одним из самых узнаваемых является жидкостной термометр. Этот тип термометра состоит из трубки, обычно сделанной из стекла, содержащей жидкость, такую ​​как спирт или ртуть, объем которой изменяется пропорционально температуре.Трубка прикреплена к шкале, которая откалибрована так, чтобы показывать температуру непосредственно по шкале Фаренгейта или Цельсия (Цельсия). Доступны различные разновидности, такие как карманные, карманные и черные или красные жидкости для чтения.

Другая разновидность термометров использует биметаллическую катушку, которая прикреплена к лицевой пластине с игольчатым циферблатом и градуировкой для измерения температуры. Каждый металл, используемый в биметаллической полосе, имеет различный коэффициент теплового расширения в зависимости от температуры, что приводит к разматыванию и намотке катушки при изменении температуры.Это вращательное движение позиционирует иглу напротив лицевой панели, чтобы отразить текущее показание температуры.

Инфракрасные термометры - это бесконтактные электронные термометры, которые отображают значение температуры в цифровом виде, а не на аналоговой шкале. Устройства определяют уровень излучения черного тела, испускаемого объектом, и преобразуют этот уровень излучения в показания температуры. Термометр фокусирует энергию через линзу на термобатарею, которая производит электрическую мощность, пропорциональную количеству поглощенного тепла.Инфракрасные термометры могут записывать и сохранять значения, что позволяет сэкономить время и сделать процедуры более эффективными. Инфракрасные термометры используются для регистрации температуры пациента в таких областях, как барабанная перепонка (барабанная перепонка), которая слишком чувствительна для использования стандартного контактного термометра. Они также полезны для пожарных, поскольку они могут определять температуру стен, чтобы оценить распространение огня, без необходимости разрывать стену, чтобы физически осмотреть ее или проверить наличие горячих точек в горящем здании.Тот факт, что устройство может снимать показания бесконтактно, означает, что устройства также полезны в приложениях, где прямой контакт может быть опасен для персонала или оборудования.

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

Датчики температуры с вибрирующей проволокой

Датчики температуры с вибрирующей проволокой состоят из магнитной проволоки с высокой прочностью на разрыв, которая натянута между собой и концы которой прикреплены к разнородному металлу.Натяжение проволоки напрямую зависит от температуры. При изменении температуры изменяется натяжение проволоки, что изменяет собственную резонансную частоту подвешенной проволоки. Частота пропорциональна температуре и может использоваться для определения температуры датчика. Датчики температуры с вибропроводом используются для измерения температуры воды, почвы и бетонных конструкций.

Сводка

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

Источники:
  1. https://www.encardio.com/blog/temperature-sensor-probe-types-how-it-works-applications/
  2. https://sciencing.com/infrared-thermometer-work-4965130.html
  3. http: // www.cpinc.com/Trerice/Temperature/63%20-%2064%20temperature.pdf
  4. https://www.thermocoupleinfo.com/
  5. https://www.te.com/usa-en/industries/sensor-solutions/insights/understanding-rtds.html
  6. https://www.electronics-tutorials.ws/io/thermistors.html
  7. https://www.ametherm.com/thermistor/what-is-a-thermistor/
  8. https://www.allaboutcircuits.com/textbook/direct-current/chpt-12/temperature-coefficient-resistance/
  9. http://www.chipkin.com/semiconductor-temperature-sensors/
  10. https: // www.omega.com/en-us/sensors-and-sensing-equipment/

Прочие изделия датчика

Больше от Instruments & Controls

Типы

, принцип работы и приложения

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

Датчики температуры - это простой прибор, который измеряет степень тепла или холода и преобразует ее в считываемые единицы.Но задумывались ли вы, как измеряется температура почвы, скважин, огромных бетонных дамб или зданий? Что ж, это достигается с помощью некоторых специализированных датчиков температуры.

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

Здесь мы расскажем вам, что такое датчик температуры, как он работает, где он используется и какие бывают его типы.

Что такое датчики температуры?

Датчик температуры - это устройство, обычно термопара или резистивный датчик температуры, которое обеспечивает измерение температуры в читаемой форме с помощью электрического сигнала.

Термометр - это самая простая форма измерителя температуры, которая используется для измерения степени жара и прохлады.

Измерители температуры используются в геотехнической области для контроля бетона, конструкций, почвы, воды, мостов и т. Д. На предмет структурных изменений в них из-за сезонных колебаний.

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

Для чего нужны датчики температуры?

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

Сопротивление на диоде измеряется и преобразуется в считываемые единицы измерения температуры (Фаренгейт, Цельсий, Цельсия и т. Д.) и отображается в числовой форме над блоками считывания. В области геотехнического мониторинга эти датчики температуры используются для измерения внутренней температуры таких конструкций, как мосты, плотины, здания, электростанции и т. Д.

Для чего нужен датчик температуры? | Каковы функции датчика температуры?

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

Контактные датчики включают термопары и термисторы, потому что они находятся в прямом контакте с объектом, который они должны измерять. А бесконтактные датчики температуры измеряют тепловое излучение, выделяемое источником тепла. Такие измерители температуры часто используются в опасных средах, таких как атомные электростанции или тепловые электростанции.

В геотехническом мониторинге датчики температуры измеряют теплоту гидратации в массивных бетонных конструкциях. Их также можно использовать для мониторинга миграции грунтовых вод или просачивания.Одна из наиболее распространенных областей, где они используются, - это время отверждения бетона, потому что он должен быть относительно теплым, чтобы схватиться и затвердеть должным образом. Сезонные колебания вызывают расширение или сжатие конструкции, тем самым изменяя ее общий объем.

Как работает датчик температуры?

Основным принципом работы датчиков температуры является напряжение на выводах диода. Если напряжение увеличивается, температура также повышается, за чем следует падение напряжения между выводами транзистора базы и эмиттера в диоде.

Помимо этого, Encardio-Rite имеет датчик температуры с вибрирующей проволокой, работающий по принципу изменения напряжения при изменении температуры.

Измеритель температуры с вибрирующей проволокой разработан по принципу, согласно которому разнородные металлы имеют разный линейный коэффициент расширения при изменении температуры.

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

В случае измерителя температуры Encardio-Rite разнородным металлом является алюминий (алюминий имеет больший коэффициент теплового расширения, чем сталь). Поскольку сигнал температуры преобразуется в частоту, то же устройство считывания используется для другие датчики с вибрирующей проволокой также могут использоваться для контроля температуры.

Изменение температуры регистрируется специально созданным датчиком с вибрирующей проволокой Encardio-rite и преобразуется в электрический сигнал, который передается в виде частоты на считывающее устройство.

Частота, которая пропорциональна температуре и, в свою очередь, напряжению «σ» в проволоке, может быть определена следующим образом:

f = 1/2 [σg / ρ] / 2l Гц

Где:

σ = натяжение проволоки

g = ускорение свободного падения

ρ = плотность проволоки

l = длина провода

Какие бывают типы датчиков температуры?

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

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

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

Контактные и бесконтактные датчики температуры делятся на:

Термостаты

Термостат - это датчик температуры контактного типа, состоящий из биметаллической полосы, состоящей из двух разнородных металлов, таких как алюминий, медь, никель или вольфрам.

Разница в коэффициентах линейного расширения обоих металлов заставляет их производить механическое изгибающее движение, когда они подвергаются нагреву.

Термисторы

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

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

Резистивные датчики температуры (RTD)

ТС

- это точные датчики температуры, которые состоят из проводящих металлов высокой чистоты, таких как платина, медь или никель, намотанных в катушку.Электрическое сопротивление RTD изменяется аналогично термистору.

Термопары

Один из наиболее распространенных датчиков температуры включает термопары из-за их широкого рабочего диапазона температур, надежности, точности, простоты и чувствительности.

Термопара обычно состоит из двух соединений разнородных металлов, таких как медь и константан, которые сварены или обжаты вместе. Один из этих спайов, известный как холодный спай, поддерживается при определенной температуре, а другой - измерительный спай, известный как горячий спай.

Под воздействием температуры на переходе возникает падение напряжения.

Термистор с отрицательным температурным коэффициентом (NTC)

Термистор - это, по сути, чувствительный датчик температуры, который точно реагирует даже на незначительные изменения температуры. Он обеспечивает огромную стойкость при очень низких температурах. Это означает, что как только температура начинает повышаться, сопротивление начинает быстро падать.

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

Датчики на основе полупроводников

Датчик температуры на основе полупроводника работает с двойными интегральными схемами (ИС). Они содержат два одинаковых диода с температурно-чувствительными характеристиками напряжения и тока для эффективного измерения изменений температуры.

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

Датчик температуры вибрирующей проволоки модели ETT-10V

Измеритель температуры с вибрирующей проволокой Encardio-rite Model ETT-10V используется для измерения внутренней температуры в бетонных конструкциях или в воде. Он имеет разрешение лучше 0,1 ° C и работает аналогично термопарным датчикам температуры. Он также имеет диапазон высоких температур от -20 o до 80 o C.

Технические характеристики измерителя температуры вибрирующей проволоки ЭТТ-10В
Тип датчика Pt 100
Диапазон -20 o до 80 o C
Точность ± 0.Стандарт 5% полной шкалы; ± 0,1% полной шкалы опционально
Размеры (Φ x L) 34 x 168 мм
Зонд
термистора сопротивления модели ЭТТ-10ТХ

Температурный датчик сопротивления Encardio-rite модели ETT-10TH представляет собой водостойкий температурный датчик малой массы для измерения температуры от –20 до 80 ° C. Благодаря низкой тепловой массе он имеет быстрое время отклика.

Датчик температуры сопротивления модели

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

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

Индикатор с вибрирующей проволокой EDI-51V модели

Encardio-rite при использовании с ETT-10TH напрямую показывает температуру зонда в градусах Цельсия.

Как работает зонд термистора сопротивления модели ETT-10TH?
Датчик температуры

ETT-10TH состоит из термисторной эпоксидной смолы с согласованной температурной кривой, заключенной в медную трубку для более быстрого теплового отклика и защиты окружающей среды. Трубка сплющена на конце, так что ее можно прикрепить к любой достаточно плоской металлической или бетонной поверхности для измерения температуры поверхности.

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

Датчик температуры снабжен четырехжильным кабелем, который используется в качестве стандарта во всех тензодатчиках Encardio-rite с вибрирующей проволокой. Провода белого и зеленого цвета используются для термистора, как и другие датчики с вибрирующим проводом Encardio-rite.

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

Технические характеристики модели ETT-10TH
Тип датчика Кривая R-T согласована с термистором NTC, эквивалентным YSI 44005
Диапазон -20 o до 80 o C
Точность 1 o С
Материал корпуса Луженая медь
Кабель 4-х жильный в ПВХ оболочке
Датчик температуры RTD, модель ETT-10PT

Датчик температуры RTD (резистивный датчик температуры) ETT-10PT состоит из керамического резистивного элемента (Pt.100) с европейским стандартом калибровки кривой DIN IEC 751 (бывший DIN 43760). Элемент сопротивления заключен в прочную трубку из нержавеющей стали с закрытым концом, которая защищает элемент от влаги.

Как работает датчик температуры RTD модели ETT-10PT?

Температурный датчик сопротивления работает по принципу, согласно которому сопротивление датчика является функцией измеренной температуры. Платиновый термометр сопротивления имеет очень хорошую точность, линейность, стабильность и воспроизводимость.

Датчик температуры сопротивления модели ETT-10PT снабжен трехжильным экранированным кабелем.Красный провод обеспечивает одно соединение, а два черных провода вместе - другое. Таким образом, достигается компенсация сопротивления проводов и температурных изменений сопротивления проводов. Показания резистивного датчика температуры легко считываются с помощью цифрового индикатора температуры RTD.

Нажмите кнопку редактирования, чтобы изменить этот текст. Lorem ipsum dolor sit amet, conctetur adipiscing elit. Ut elit tellus, luctus nec ullamcorper mattis, pulvinar dapibus leo.

Технические характеристики датчика RTD модели ETT-10PT
Тип датчика Pt 100
Диапазон -20 o до 80 o C
Точность ± (0.3 + 0,005 * t) o C
Калибровка DIN IEC 751
Кривая (европейская) 0,00385 Ом / Ом / o C
Размеры (Φ x L) 8 x 135 мм
Кабель 3-жильный экранированный
Термопара Encardio-Rite

Encardio-rite предлагает термопару Т-типа (медь-константан) для измерения внутренней температуры в бетонных конструкциях.Он состоит из двух разнородных металлов, соединенных одним концом. Когда соединение двух металлов нагревается или охлаждается, создается напряжение, которое может быть обратно соотнесено с температурой.

Измерение с помощью термопары состоит из провода термопары с двумя разнородными проводниками (медь-константан), соединенными на одном конце для образования горячего спая. Этот конец герметизирован от коррозии и помещается в требуемые места измерения температуры.

Другой конец провода термопары подсоединяется к подходящему разъему термопары для образования холодного спая.Показания термопары отображают прямое считывание температуры в месте установки и автоматически компенсируют температуру в холодном спайе.

Технические характеристики термопары Encardio-Rite
Тип провода Т-медь-константан
Изоляция проводов PFA тефлон C
Температура горячего спая до 260 o C (макс.)
Тип разъема Миниатюрный Стеклонаполненный нейлон
Рабочая температура -20 o до 100 o C
Температура холодного спая Окружающий

Где используется датчик температуры?

Область применения датчика температуры:

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

Преимущества датчиков температуры Encardio-Rite

  1. Датчик температуры Encardio-Rite является точным, недорогим и чрезвычайно надежным.
  2. Они подходят как для поверхностного монтажа, так и для встраиваемых систем.
  3. Низкая тепловая масса сокращает время отклика.
  4. Датчик температуры вибрирующей проволоки полностью взаимозаменяемый; один индикатор может считывать данные со всех датчиков.
  5. Он имеет водонепроницаемый корпус со степенью защиты IP-68.
  6. Они поставляются с индикаторами, которые легко доступны для прямого отображения температуры.
  7. Датчики температуры обладают отличной линейностью и гистерезисом.
  8. Технология вибрирующей проволоки обеспечивает долгосрочную стабильность, быстрое и легкое считывание.
  9. Датчики герметично закрыты электронно-лучевой сваркой с вакуумом внутри около 1/1000 Торр.
  10. Они подходят для удаленного чтения, сканирования, а также для регистрации данных.

Часто задаваемые вопросы

В чем разница между датчиком температуры и преобразователем температуры?

Датчик температуры - это прибор, используемый для измерения степени нагрева или прохлады объекта, тогда как датчик температуры - это устройство, которое сопрягается с датчиком температуры для передачи сигналов в удаленное место для мониторинга и управления.

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

Как измеряется температура в бетонной плотине?

За исключением процедуры, принятой во время строительства, наибольший фактор, вызывающий напряжение в массивном бетоне, связан с изменением температуры. Следовательно, для анализа развития термического напряжения и управления искусственным охлаждением необходимо отслеживать изменение температуры бетона во время строительства.

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

В большой бетонной плотине типичная схема заключается в размещении датчика температуры через каждые 15-20 м по поперечному сечению и через каждые 10 м по высоте. Для небольших плотин интервал может быть уменьшен. Температурный зонд, установленный в верхней части плотины, оценивает температуру водохранилища, поскольку она меняется в течение года.

Это намного проще, чем то и дело ронять термометр в резервуар, чтобы проводить наблюдения. Во время эксплуатации бетонной плотины суточные и сезонные изменения окружающей среды серьезно влияют на развитие термических напряжений в конструкции. Эффект более выражен на стороне нисходящего потока. Несколько датчиков температуры должны быть размещены рядом и в нижней части бетонной плотины для оценки быстрых суточных и еженедельных колебаний температуры.

Какой датчик температуры самый точный?

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

Что такое термопара?

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

Существует три закона для термопар, как указано ниже:

Закон однородного материала

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

Закон промежуточных материалов

Сумма всех термоэлектрических сил в цепи с несколькими разнородными материалами при постоянной температуре равна нулю. Это означает, что если третий материал добавляется при той же температуре, новый материал не генерирует никакого сетевого напряжения.

Закон последовательных или промежуточных температур

Если два неоднородных однородных материала создают термоэдс 1, когда переходы находятся в точках T1 и T2, и создают термоэдс 2, когда переходы находятся в точках T2 и T3, то ЭДС, генерируемая, когда переходы находятся в точках T1 и T3, будет равна ЭДС1 + ЭДС2

Как проверить датчик температуры?

В Encardio-Rite у нас есть специализированные камеры для испытания температуры (с уже известными системами контроля температуры и температуры) для проверки точности и качества наших датчиков температуры.

Это все о датчиках температуры, их различных типах, областях применения, использовании, а также о принципе работы. Сообщите нам свои вопросы в разделе комментариев ниже.

Подробное руководство по типам датчиков температуры и их применениям

В большинстве случаев нам необходимо контролировать точные температуры, а в некоторых - точный контроль. Когда мы узнаем о типах датчиков температуры с точки зрения обслуживания, мы обнаружим, что нам нужно учитывать только определенные моменты, чтобы выбрать правильный датчик для процесса.В этой статье вы познакомитесь с множеством типов датчиков температуры, объясним, как они работают, и дадим несколько советов по их применению.

К настоящему времени мы, наверное, слышали о внешних датчиках температуры. Продавцы знают, что продаются простые решения, поэтому они создают сложные устройства, упрощающие мониторинг температуры.

В любом случае, эти новые устройства извлекают данные из нашего процесса, такие как материал и толщина трубы, температура окружающей среды и многое другое. Затем они используют специальные алгоритмы для расчета правильной температуры для труб.

К сожалению, эти устройства только контролируют или контролируют температуру в трубах. На данный момент у нас нет аналогичных решений для других температурных приложений.

Чтобы узнать больше о преобразователях температуры, вы можете прочитать нашу статью о типах преобразователей температуры

Типы датчиков температуры

Знали ли мы, что почти каждое электронное устройство имеет датчик температуры? Возьмем, к примеру, смартфон. Вероятно, он использует датчик на основе полупроводника на своих интегральных схемах для отслеживания температуры, с которой сталкивается наш телефон.

У нас на рынке множество различных типов датчиков температуры, их слишком много, чтобы говорить о них в этой статье. Но два особенно выделяются в большинстве технологических приложений: резистивный датчик температуры (RTD) и термопара. Вероятно, мы хотя бы раз в жизни контактировали с обоими этими датчиками температуры.

Из других представленных на рынке мы обсудим еще парочку, инфракрасный датчик и биметаллический датчик. У них меньше приложений для автоматизации процессов, но вы тоже должны знать о них немного.

Начнем с RTD.

Температурный датчик сопротивления (RTD)

Этот датчик имеет заслуженную репутацию одного из самых точных датчиков на рынке, обеспечивающего хорошую точность в различных областях применения. Кроме того, это также обеспечит нам отличную стабильность и повторяемость. Как он все это делает?

Этот датчик температуры контролирует температуру, определяя сопротивление электрического тока. При изменении температуры сопротивление будет меняться непостоянным и измеримым образом.Следовательно, датчик может переводить эти сдвиги в числа, которые мы можем прочитать.

Когда мы масштабируем RTD, обычно производитель указывает датчик в соответствии с его сопротивлением при 0 градусах Цельсия. На рынке много датчиков с сопротивлением 100 Ом. Это означает, что при 0 градусах Цельсия датчик считывает сопротивление 100 Ом.

Чтобы узнать больше о датчике RTD, вы можете прочитать нашу статью о датчике RTD

Типы RTD

Когда мы просматриваем рынок, мы видим очень много разных типов.Как эти различия учитываются? Что ж, давайте начнем с чувствительных элементов, таких как платина, никель и медь, трех наиболее часто используемых.

Большинство отраслей промышленности считают платину лучшим элементом для резистивных датчиков температуры, поскольку она обеспечивает стабильное сопротивление в широком диапазоне температур. Никель имеет более ограниченный диапазон, потому что он не дает линейного ответа после 150 градусов Цельсия.

И последнее, но не менее важное: у нас есть медь. Этот материал обеспечивает очень линейные изменения сопротивления во всем диапазоне измерения.Однако мы не можем использовать медь при температуре выше 150 градусов Цельсия, потому что датчик окисляется.

Мы также можем найти различные категории сборки RTD, такие как тонкопленочные, с проволочной обмоткой и катушечные элементы, наиболее распространенные в промышленности. Для определенных приложений нам нужны особые датчики, такие как элементы углеродного резистора для сверхнизких уровней измерения температуры.

Предоставлено Wikipedia
Датчики RTD с двумя, тремя и четырьмя проводами

Когда мы говорим о RTD, мы знаем, что изменение сопротивления указывает на пропорциональное изменение значения температуры.Все идет нормально. Теперь у нас есть небольшой секрет. Платиновый датчик температуры не полностью состоит из платины. Обычно в платиновом датчике чувствительный элемент подключается к преобразователю с помощью кабеля, сделанного из другого (более дешевого) материала, например из меди.

Да, конечно. У кабеля есть значение сопротивления, которое может изменять значение, поступающее от чувствительного элемента. И здесь важно количество кабелей. Эти кабели компенсируют значение сопротивления, уменьшая помехи.

Двухпроводные датчики сопротивления

не имеют такой компенсации, поэтому мы используем двухпроводную схему, когда нам нужно только приблизительное значение для приложения. В большинстве полевых приложений используются трехпроводные термометры сопротивления.

Датчик этого типа использует схему моста Уитстона для компенсации сдвига сопротивления в передатчике. И, конечно же, четырехпроводный резистивный датчик температуры устранит наибольшее падение напряжения в ваших измерениях, уменьшив его вклад в допустимую погрешность.

Easytemp TMR35 Термометр гигиенический компактный

Чтобы узнать больше об этом устройстве, вы можете ознакомиться с нашим обзором продукта

Плюсы
  1. Хорошая линейность
  2. Высокая точность
  3. Стабильный ответ (обычно 0.05 процентов в год по размеру пролета).
Минусы
  1. Самонагревающийся
  2. Низкое выходное сопротивление

Термопара

А теперь окунемся во вселенную термопар! Промышленности по всему миру используют это обычное решение для измерения температуры, но знаем ли мы, как оно работает?

Термопара использует два разных металла, чтобы вызвать явление, называемое «термоэлектрический эффект». Это означает, что датчик генерирует напряжение, когда температура отличается от одного конца термопары к другому.Затем устройство переводит это напряжение в числа, которые мы можем прочитать.

Теперь для этого типа датчика нам понадобится справочная таблица, чтобы интерпретировать эти числа. В справочной таблице указана температура в зависимости от напряжения, измеренного вашим датчиком, и для каждого типа термопар, представленных на рынке, используется другая таблица. Поэтому нам нужно убедиться, что используется правильный стол для термопары.

У нас есть широкий ассортимент термопар. Они отличаются прочностью, температурным диапазоном, химической стойкостью, вибростойкостью и совместимостью.Они также используют буквы в качестве обозначений, например, тип K или R. Давайте проверим детали наиболее распространенных термопар на рынке.

Типы термопар Термопары

имеют больший диапазон измерения температуры, чем RTDS, и могут стоить до трех раз дешевле. Однако, если нам нужна высокая точность и стабильность, нам нужно придерживаться RTD. Если мы этого не сделаем, то одно из них может подойти для нашего приложения.

Термопара типа K

Изготовлен из никель-хромового и никель-алюминиевого сплава, тип K является лидером благодаря своей точности, надежности и гибкости, позволяющим охватить широкий спектр приложений.

Диапазон температур от -270 до 1260 градусов Цельсия, а удлинительный провод - от 0 до 200 градусов Цельсия. Он также имеет точность + -0,75% и специальные пределы погрешности (SLE) + -0,4%.

Термопара с минеральной изоляцией и миниатюрным штекером типа K Ø3 Датчик термопары с минеральной изоляцией

Термопара типа J

Тип J использует железо и константан, имеет меньший температурный диапазон и более короткий срок службы при высоких температурах, чем тип K.Этот класс датчика температуры имеет диапазон от -210 до 760 градусов Цельсия и удлинительные провода от 0 до 200 градусов Цельсия. Стандартная точность колеблется около 0,75 процента, а SLE около 0,4 процента, как у типа K.

Термопара типа T

Тип T в основном используется при измерении низких температур. Он использует медь и константан и имеет диапазон от -270 до 370 градусов по Цельсию, с удлинительными проводами от 0 до 200 градусов по Цельсию. Точность и SLE находятся на том же уровне, что и первый, до + -0.75 процентов и + -0,4 процента соответственно.

Термопара типа E Термопара

A типа E обеспечивает лучшую точность и качество сигнала по сравнению с типом K, а также хороший диапазон измерения температуры. Используя в качестве материалов никель-хром и константан, этот датчик имеет диапазон от -270 до 870 градусов Цельсия, а удлинительный кабель - от 0 до 200 градусов Цельсия. Несмотря на то, что он имеет SLE, аналогичную остальным трем, он обладает точностью + -0,5%.

Термопара типа N

Термопара типа N имеет такую ​​же точность и температурный диапазон, что и термопара K, хотя в ее материалах используются никросил и нисил, что делает ее более дорогой, чем термопара K.Этот класс поддерживает диапазон от -270 до 1300 градусов Цельсия, с тем же удлинителем, что и другие, от 0 до 200 градусов Цельсия. Точность составляет + -0,75 процента и SLE + -0,4 процента.

Термопара типа S Термопары

типа S обладают высоким температурным диапазоном, высокой точностью и стабильностью. Изготовленный из платины и 10 процентов родия, этот сорт может охватывать от -50 до 1480 градусов Цельсия, а удлинительный провод - от 0 до 200 градусов Цельсия. При точности 0,25 процента и СКВ 0.1 процент, это один из самых точных датчиков в нашей линейке.

Термопара типа R

Термопара типа R также измеряет высокие температуры в различных приложениях. Он отличается от типа S только соотношением металлов: 13 процентов родия вместо 10. Этот класс варьируется от -50 до 1480 градусов Цельсия с точностью + -0,25 процента и SLE 0,1 процента, как и тип S.

На рынке можно найти множество типов термопар, если вы хотите проверить некоторые из менее распространенных разновидностей.

Чтобы узнать больше о разнице между RTD и термопарой, прочитайте нашу статью о RTD, термопаре и термисторе.

У нас также есть статья о чтении справочной таблицы термопар.

Спай термопары

Конструкция спаев на термопаре также может изменять ее функции и характеристики.

Заземленный: В этом общем типе спая оболочка и термопара свариваются вместе, образуя единый спай на конце зонда.Он быстрее реагирует на изменения температуры, чем незаземленный, но может улавливать переходные шумы в цепи.

Незаземленный: Этот переход имеет минеральную изоляцию, которая защищает его от переходных шумов, но снижает время отклика.

Открыто: Сварка проводов термопар вместе может позволить вам вставить датчик непосредственно в технологический процесс, увеличивая время отклика. Однако этот датчик может быстро выйти из строя или подвергнуться коррозии.

Незаземленный необычный: У этого датчика есть двойные датчики, изолированные друг от друга оболочкой.Он также изолирует свои элементы друг от друга.

Плюсы
  1. Широкий температурный диапазон (от 0 до 1800 ° C)
  2. Прочный
  3. Экономичный

Минусы

  1. Менее стабильно, чем RTD
  2. Менее точен, чем RTD

Найдите и купите подходящую термопару

Инфракрасные датчики температуры

Мы видели одно из этих устройств в своей повседневной жизни. В супермаркетах обычно есть пирометры для контроля температуры в морозильных камерах.Инфракрасный датчик температуры обнаруживает тепловое излучение, испускаемое оборудованием или материалом. Это устройство имеет полезную функцию бесконтактного измерения температуры, что означает, что мы можем контролировать температуру на расстоянии.

Как это работает? По сути, линза внутри передатчика фокусирует тепловое излучение на детектор. Детектор преобразует мощность излучения в электрический сигнал, а передатчик будет показывать на своем дисплее температуру в соответствующих единицах.

Конечно, нам нужно знать коэффициент излучения или сколько инфракрасной энергии может излучать ваше оборудование или материал, чтобы определить температуру.Поэтому в приборе есть база данных материалов и их коэффициентов излучения. Он также учитывает при считывании температуру окружающей среды.

Плюсы
  1. Хорошая точность
  2. Без помех
  3. Простое и точное измерение
  4. Минимальный кабель
Минусы
  1. Неэффективен для жидкостей
  2. Дорого
  3. Хрупкий и легко загрязняемый

Найдите и купите подходящий инфракрасный датчик температуры

Биметаллический термометр

Металлы расширяются и сжимаются при изменении температуры.Биметаллические термометры используют это свойство для измерения температуры путем преобразования механического смещения в числа, которые мы можем прочитать.

Любезно предоставлено WIKA

Датчик температуры состоит из полосы с двумя разными металлами, которые расширяются и сжимаются с разной скоростью при изменении температуры, чаще всего из стали и меди. Обычно он имеет форму спиральной трубы, механическое расширение материалов приводит к вращению. Одна точка биметаллической системы остается неподвижной, а другая сторона вращает стрелку, чтобы указать температуру.

Плюсы
  1. Простой
  2. Прочный
  3. Недорого
Минусы
  1. Ограниченный диапазон (от -80 до 400 ˚C) с
  2. Регулярное использование может привести к короблению

    Термистор

    Термистор - это «термочувствительный резистор», также известный как полупроводниковый датчик. Он контролирует нагрев, измеряя изменения сопротивления. Мы классифицируем их по отрицательному или положительному температурному коэффициенту (NTC или PTC) в зависимости от изменения сопротивления.

    В медицинском оборудовании, автомобилях, тостерах и многом другом используются термисторы.

    Плюсы
    1. Быстрая реакция на выходе
    2. Хорошая чувствительность
    3. Ошибка минимального сопротивления проводов
    Минусы
    1. Ограниченный диапазон (от -40 до 150 градусов Цельсия)
    2. Нелинейное измерение
    3. Самонагревающийся

Кроме того, чтобы узнать больше о том, как работают термопары, вы можете прочитать нашу статью о типах термопар

Все остальное об измерении температуры

На рынке можно найти гораздо больше датчиков температуры, таких как кремниевые диоды, термисторы и другие.Но для повседневной деятельности инженера по КИП наиболее важными устройствами для измерения температуры являются RTD и термопара.

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

Найдите и купите приборы для измерения температуры в нашем интернет-магазине

Если вы хотите узнать больше о типах датчиков температуры и их применениях или измерении температуры в целом, свяжитесь с нашими инженерами!

9 типов датчиков температуры, которые вы должны знать

Датчики температуры - одни из наиболее часто используемых датчиков.При таком количестве доступных датчиков температуры как выбрать подходящий для нашего проекта Arduino? Что ж, это действительно зависит от нескольких факторов, таких как то, что мы измеряем, степень точности, которая нам нужна, и где мы можем измерять температуру. Четыре наиболее часто используемых типа датчиков температуры - это термистор с отрицательным температурным коэффициентом (NTC), термопара, полупроводниковые датчики и датчик температуры сопротивления (RTD). Таким образом, мы представим 8 типов датчиков с такими возможностями, которые вы можете приобрести в Seeed Studio.Без лишних слов, приступим!

Датчик температуры и влажности

Grove AHT20 основан на AHT20, датчике температуры и влажности нового поколения, встроенном в двухрядный плоский SMD-корпус без выводов, подходящий для пайки оплавлением. AHT20 оснащен недавно разработанной микросхемой ASIC: улучшенным полупроводниковым емкостным датчиком влажности MEMS и стандартным встроенным датчиком температуры. На выходе получается протокол I2C с интерфейсом Grove.

Цена 4 доллара.90
Температура Диапазон -40 - 85 ℃
Влажность Диапазон ± 2% относительной влажности (25 ℃)
Точность температуры ± 0,3 ℃

Датчик температуры и влажности Grove - DHT11

Этот цифровой датчик температуры измеряет не только температуру, но и относительную влажность. Он содержит микросхему, которая имеет аналого-цифровое преобразование и выдает цифровой сигнал с двумя измерениями.Это один из самых популярных датчиков температуры из-за его высокой производительности и долговременной стабильности.

Цена 5,90 долл. США
Температура Диапазон -20 - 60 ℃
Влажность Диапазон 5-95% относительной влажности
Габаритные размеры 40 мм x 20 мм x 8 мм
Влажность / Температура точность ± 5% / ± 2 ℃

Датчик температуры и влажности Grove Pro - DHT22 / AM2302

Как и DHT11, Grove DHT22 также измеряет температуру и влажность.DHT22 дороже, но, безусловно, стоит на каждую копейку дороже. Он не только более точен, чем DHT11, но и имеет больший диапазон температуры и влажности. Способ обработки и код для DHT22 примерно такие же, как и для DHT11. Об этом определенно стоит подумать, если вам нужен более эффективный и точный датчик температуры.

Аналогично, AM2302 выполняет те же функции. Однако из-за различий в их корпусах способы их использования с Arduino различаются.Grove DHT22 можно использовать в режиме plug-and-play с помощью Grove Base Shield.

Цена 9,90 долл. США / 4,99 долл. США
Диапазон температур -40 - 80 ℃
Диапазон влажности 0 - 99,9% относительной влажности
Размер 40 мм x 20 мм x 11 мм
Влажность / Температура точность ± 2% / ± 0,5 ℃

Датчик барометра Grove - BMP280

В отличие от серии DHT, BMP280 обеспечивает измерения температуры и барометрического давления.Это обновление BMP180, которое одинаково хорошо работает как с I2C, так и с SPI! Он может измерять предполагаемую высоту места, учитывая, что атмосферное давление изменяется с высотой.

Цена 8,90 долл. США
Температура Диапазон -40 - 85 ℃
Воздуха Диапазон давления 300-1100 гПа
Размер 20 мм x 40 мм
Воздуха Точность давления / температуры ± 1 гПа / ± 1 ℃

Датчик окружающей среды (температура и влажность Барометр) - BME280

Не путать с BMP280, BME280 также измеряет влажность, помимо температуры и давления воздуха.Хотя он и дороже, вы действительно получите прибыль с его помощью, так как он дает вам более полное и целостное измерение окружающей среды.

Цена 17 долларов США
Температура Диапазон -40 - 85 ℃
Воздуха Диапазон давления 300–1100 гПа
Влажность Диапазон 0 - 100%
Размер 20 мм x 40 мм
Воздуха Точность давления / температуры / влажности ± 1 гПа / ± 1 ℃ / ± 3%


Датчик температуры One Wire - DS18B20

Теперь у нас есть прибор для измерения жидкостей! Этот водонепроницаемый датчик длиной 2 м оснащен водонепроницаемым датчиком и содержит микросхему DS18B20.Мы модифицировали его, включив в него предварительно смонтированное сопротивление, превратив его в простой обычный датчик Grove. Это, конечно, также совместимо с Arduino и его платформами. Однако примите особые меры предосторожности, чтобы не подвергать кабель воздействию высоких температур выше 70 ℃ в течение длительного периода времени!

Цена 7,50 долл. США
Температура Диапазон -55 - 125 ℃
Габаритные размеры
Точность ± 0.5 ℃

Температура и датчик влажности - AF5485

Несмотря на то, что AF5485 маленький и легкий, его нельзя недооценивать. За его огромными размерами скрывается впечатляющая внутренняя система, которая придает ему впечатляющие качества. Это высокоточное устройство с коротким временем отклика и хорошей долгосрочной стабильностью, что позволяет использовать его во многих приложениях. Например, его можно использовать в автоматизации зданий, метеостанциях и мониторинге температуры в помещениях, и это лишь некоторые из них.

Цена 49,90 $
Температура Диапазон -40 - 80 ℃
Диапазон влажности 0-99,9% относительной влажности
Размер 198,5 мм x 15,65 мм
Воздуха Точность давления / температуры ± 0,1% относительной влажности / ± 0,5 ℃

Датчик температуры и влажности - AM2311A

AM2311A имеет чрезвычайно низкое энергопотребление, это компактный и небольшой модуль с полной автокалибровкой.Кроме того, он может даже передавать данные в места, расположенные дальше 20 метров. Излишне говорить, что этот датчик также отличается высокой надежностью и долговременной стабильностью. Таким образом, он подходит для использования во многих различных приложениях. Благодаря мгновенному отклику этот единственный в своем роде датчик определенно станет лучшим выбором для многих!

Цена 4,99 долл. США
Температура Диапазон -40 - 80 ℃
Диапазон влажности 0-99.9% относительной влажности
Размер 44 мм x 20 мм x 13 мм
Воздуха Точность давления / температуры ± 3% относительной влажности / ± 0,5 ℃

Это все на сегодня, ребята! Надеюсь, вы, ребята, получили лучшее понимание или хорошее освежение различных типов доступных датчиков температуры. Эти это всего лишь краткий обзор мира датчиков, есть еще много всего, проводить исследования! Следите за обновлениями!

Следите за нами и ставьте лайки:

Продолжить чтение

3.2: Датчики температуры - Engineering LibreTexts

Введение

Датчики температуры жизненно важны для множества повседневных товаров. Например, бытовые печи, холодильники и термостаты для правильного функционирования полагаются на поддержание и контроль температуры. Температурный контроль также находит применение в химической технологии. Примеры этого включают поддержание температуры химического реактора на идеальном заданном уровне, мониторинг температуры возможной неуправляемой реакции для обеспечения безопасности сотрудников и поддержание температуры потоков, выбрасываемых в окружающую среду, для минимизации вредного воздействия на окружающую среду.

В то время как температура обычно воспринимается людьми как «горячая», «нейтральная» или «холодная», химическая инженерия требует точных количественных измерений температуры для точного управления процессом. Это достигается за счет использования датчиков температуры и регуляторов температуры, которые обрабатывают сигналы, которые они получают от датчиков.

С точки зрения термодинамики, температура изменяется как функция средней энергии движения молекул. Когда к системе добавляется тепло, движение молекул увеличивается, и система испытывает повышение температуры.Однако трудно напрямую измерить энергию движения молекул, поэтому датчики температуры обычно предназначены для измерения свойства, которое изменяется в зависимости от температуры. Затем устройства калибруются по традиционным температурным шкалам с использованием эталона (то есть точки кипения воды при известном давлении). В следующих разделах обсуждаются различные типы датчиков и регуляторов.

Датчики температуры

Датчики температуры - это устройства, используемые для измерения температуры среды.Датчики температуры бывают двух видов: 1) контактные датчики и 2) бесконтактные датчики. Однако есть 3 основных типа: термометры, датчики температуры сопротивления и термопары. Все три этих датчика измеряют физическое свойство (например, объем жидкости, ток через провод), которое изменяется в зависимости от температуры. Помимо трех основных типов датчиков температуры, существует множество других датчиков температуры, доступных для использования.

Контактные датчики

Контактные датчики температуры измеряют температуру объекта, с которым датчик контактирует, предполагая или зная, что два (датчик и объект) находятся в тепловом равновесии, другими словами, между ними нет теплового потока.

Примеры (подробное описание каждого примера приведено ниже)

  • Термопары
  • Температурные датчики сопротивления (RTD)
  • Полносистемные термометры
  • Биметаллические термометры

Бесконтактные датчики

Большинство коммерческих и научных бесконтактных датчиков температуры измеряют тепловую мощность инфракрасного или оптического излучения, полученного от известной или рассчитанной области на ее поверхности или объема внутри нее.

Примером бесконтактных датчиков температуры является пирометр, более подробное описание которого приводится в конце этого раздела.

Термометры

Термометры - это наиболее распространенные датчики температуры, используемые при простых повседневных измерениях температуры. Двумя примерами термометров являются термометры Filled System и Bimetal.

Термометр заполненной системы

Знакомый жидкостный термометр представляет собой жидкость, заключенную в трубку.Объем жидкости изменяется в зависимости от температуры. Увеличение молекулярного движения с повышением температуры заставляет жидкость расширяться и двигаться по калиброванным отметкам на стороне трубки. Жидкость должна иметь относительно большой коэффициент теплового расширения, чтобы небольшие изменения температуры приводили к заметным изменениям объема. Обычный материал трубок - стекло, а обычная жидкость - спирт. Раньше ртуть была более распространенной жидкостью, пока не осознали ее токсичность. Хотя термометр с заполненной системой является самым простым и дешевым способом измерения температуры, его точность ограничена калибровочными отметками по длине трубки.Поскольку термометры заполненной системы считываются визуально и не генерируют электрические сигналы, их трудно внедрить в средства управления технологическим процессом, которые в значительной степени зависят от электрического и компьютерного управления.

Биметаллический термометр

В биметаллическом термометре два металла (обычно сталь и медь) с разными коэффициентами теплового расширения крепятся друг к другу с помощью заклепок или сварки. По мере увеличения температуры полосы металл с более высокими коэффициентами теплового расширения расширяется в большей степени, вызывая напряжение в материалах и прогиб полосы.Величина этого отклонения зависит от температуры. Температурные диапазоны, в которых могут использоваться эти термометры, ограничены диапазоном, в котором металлы имеют существенно разные коэффициенты теплового расширения. Биметаллические ленты часто наматывают в катушки и помещают в термостаты. Подвижный конец полосы представляет собой электрический контакт, через который передается термостат температуры.

Температурные датчики сопротивления

Вторым широко используемым датчиком температуры является датчик температуры сопротивления (RTD, также известный как термометр сопротивления).В отличие от термометров с заполненной системой, RTD предоставляет электрические средства измерения температуры, что делает его более удобным для использования с компьютеризированной системой. В RTD используется зависимость между электрическим сопротивлением и температурой, которая может быть линейной или нелинейной. RTD традиционно используются из-за их высокой точности и точности. Однако при высоких температурах (выше 700 ° C) они становятся очень неточными из-за разрушения внешней оболочки, в которой находится термометр. Следовательно, использование RTD предпочтительнее в более низких диапазонах температур, где они являются наиболее точными.

Существует два основных типа RTD: традиционный RTD и термистор. В традиционных RTD используются металлические чувствительные элементы, которые обеспечивают линейную зависимость между температурой и сопротивлением. По мере увеличения температуры металла увеличивающееся беспорядочное движение молекул препятствует потоку электронов. Повышенное сопротивление измеряется как уменьшенный ток через металл при фиксированном приложенном напряжении. В термисторе используется полупроводниковый датчик, который показывает зависимость степенной функции между температурой и сопротивлением.

Структура RTD

Принципиальная схема типичного RTD показана на рисунке 1.

Рисунок 1. Схематическая диаграмма температурного сопротивления

Как показано на рисунке 1, RTD содержит внешнюю оболочку для предотвращения загрязнения окружающей средой. В идеале эта оболочка состоит из материала, который эффективно отводит тепло к резистору, но сопротивляется разложению под воздействием тепла или окружающей среды.

Сам датчик сопротивления отвечает за измерение температуры, как показано на схеме.Датчики чаще всего состоят из металлов, таких как платина, никель или медь. Материал, выбранный для датчика, определяет диапазон температур, в котором можно использовать RTD. Например, платиновые датчики, наиболее распространенный тип резисторов, имеют диапазон приблизительно от -200 ° C до 800 ° C. (Примеры диапазонов температур и сопротивлений для наиболее распространенных металлов резисторов показаны в таблице 1). К датчику подключены два изолированных соединительных провода. Эти выводы продолжают замыкать цепь резистора.

Таблица 1. Стандартные диапазоны температуры и сопротивления металлов

Элемент Металл

Диапазон температур

Базовое сопротивление

TCR (Ом / Ом / ° C)

Медь

-100-260 ° С

10 Ом при 0 ° C

0.00427

Никель

-100-260 ° С

120 Ом при 0 ° C

0,00672

Платина

-260-800 ° С

100 Ом при 0 ° C

0.003916

Есть 4 основные категории датчиков RTD. Существуют углеродные резисторы, пленочные термометры, проволочные термометры и катушечные элементы.

  • Углеродистые резисторы являются наиболее часто используемыми. Они недорогие и подходят для низких температур. На них также не влияют эффекты гистерезиса или тензодатчика. Они обычно используются исследователями.
  • Пленочные термометры имеют очень тонкий слой металла, часто платины, на пластине.Этот слой очень маленький, в масштабе микрометра. Эти термометры имеют различные эффекты тензодатчика в зависимости от того, из чего состоят металл и пластина. Также существуют проблемы со стабильностью, которые зависят от используемых компонентов.
  • В проволочных термометрах катушка обеспечивает стабильность измерения. Больший диаметр катушки добавляет стабильности, но также увеличивает степень расширения проволоки, что увеличивает деформацию и дрейф. Они обладают очень хорошей точностью в большом диапазоне температур.
  • Катушки
  • похожи на проволочные термометры и обычно заменяют их во всех промышленных применениях. Змеевик может расширяться в широком диапазоне температур, при этом обеспечивая поддержку. Это позволяет использовать широкий диапазон температур при уменьшении дрейфа.

Работа RTD

Наиболее традиционный режим работы RTD основан на линейной зависимости между сопротивлением и температурой, где сопротивление увеличивается с температурой. По этой причине большинство RTD изготовлено из платины, которая является линейной в более широком диапазоне температур и устойчива к коррозии.Однако при выборе материала резистора следует принимать во внимание такие факторы, как диапазон температур, температурная чувствительность, время отклика и долговечность. Различные материалы имеют разные диапазоны для каждой из этих характеристик.

Принцип, лежащий в основе RTD, основан на уравнении Каллендара - Ван Дюзена , показанном в уравнении \ ref {1}, которое связывает электрическое сопротивление с температурой в ° C. Это уравнение представляет собой просто общий многочлен, который принимает форму на основе экспериментальных данных от конкретного RTD.{n} \ right) \ label {1} ​​\]

R T : Сопротивление при температуре T, Ом
R 0 : Сопротивление при температуре = 0 ° C, Ом
a n : Константа сопротивления материала, ° C n - 1

Другой тип RTD - это термистор, который работает на основе экспоненциальной зависимости между электрическим сопротивлением и температурой. Термисторы в основном состоят из полупроводников и обычно используются в качестве предохранителей или токоограничивающих устройств.Термисторы обладают высокой температурной чувствительностью, но низкими диапазонами измерения температуры и чрезвычайно нелинейными. Вместо уравнения Каллендара-Ван Дюзена термистор работает на основе нелинейного уравнения, уравнения (2), показанного в градусах К.

\ [R_ {T} = R_ {0} \ exp \ left (b \ left (\ frac {1} {T} - \ frac {1} {T_ {0}} \ right) \ right) \ label { 2} \]

T 0 : Начальная температура, обычно устанавливается равной 298K
b : Температурный коэффициент сопротивления материала, в K

Ошибки, связанные с термометрами сопротивления, возникают из-за индивидуальных или коллективных усилий: дефектной изоляции, загрязнения резистора или ненадежных соединений выводных проводов.

Термопары

Еще один датчик температуры, часто используемый в промышленности, - это термопара. Среди различных доступных датчиков температуры термопара является наиболее широко используемым датчиком. Подобно RTD, термопара обеспечивает электрическое измерение температуры.

Структура термопары

Термопара имеет длинную тонкую стержнеобразную форму, что позволяет удобно размещать ее в небольших узких местах, до которых иначе было бы трудно добраться.Принципиальная схема типичной термопары показана на рисунке 2.

Рисунок 2. Схематическая диаграмма конструкции термопары

Как показано на Рисунке 2, термопара содержит внешнюю оболочку или защитную гильзу. Защитная гильза защищает содержимое термопары от механических и химических повреждений.

Внутри защитной гильзы проложены две металлические проволоки, каждая из которых состоит из разных металлов. Для этих металлических проволок возможны различные комбинации материалов. Три распространенных комбинации материалов термопар, используемых для измерений при умеренных температурах, - это металлические сплавы платина-родий, железо-константан и хромель-алюмель.Выбор металлических сплавов для термопары основан на значении ЭДС пары сплавов при данной температуре. Примеры значений ЭДС для наиболее распространенных материалов при различных температурах показаны в таблице 2. Для данной пары материалов два провода соединены на одном конце, образуя соединение. На другом конце два провода подключены к устройству измерения напряжения. Эти концы проводов выдерживаются при другой эталонной температуре.

Таблица 2. Общие значения температуры металла и ЭДС

Тип сплава

Значение ЭДС при 20 ° C

Значение ЭДС при 50 ° C

Значение ЭДС при 100 ° C

Платина-родий

0.113 мВ

0,299 мВ

0,646 мВ

Железо-константан

1,019 мВ

2,585 мВ

5,269 мВ

Хромель-Алюмель

0.798 мВ

2,023 мВ

4,096 мВ

Для поддержания эталонной температуры на известной постоянной температуре используются различные методы. Один из методов заключается в размещении эталонного спая либо в ледяной бане, либо в печи, поддерживаемой при постоянной температуре. Чаще всего эталонная температура поддерживается электронным способом.Хотя контрольные температуры с электронным управлением не так стабильны, как ледяная баня, они более удобны для использования. Эталонные температуры также можно поддерживать с помощью температурной компенсации и зонных боксов, которые представляют собой области с однородной температурой. Разность напряжений на эталонном спайе измеряется и отправляется на компьютер, который затем вычисляет температуру на основе этих данных.

Работа термопары

Основным принципом, на котором основана функция термопары, является разница в проводимости двух материалов, из которых изготовлена ​​термопара, при заданной температуре.Эта разница проводимости увеличивается при более высоких температурах и, наоборот, разница проводимости уменьшается при более низких температурах. Это несоответствие приводит к тому, что термопары более эффективны и полезны при более высоких температурах. Поскольку разница в проводимости мала при более низких температурах и, следовательно, их труднее обнаружить, они неэффективны и крайне ненадежны при низких температурах.

Разница проводимости между двумя проводами, наряду с разницей температур между двумя соединениями, создает электрический ток, который течет через термопару.Первая точка соединения, то есть точка, в которой соединяются два провода, находится внутри среды, температура которой измеряется. Вторая точка соединения постоянно поддерживается при известной контрольной температуре. Когда температура среды отличается от эталонной температуры, через цепь протекает ток. Сила этого тока зависит от температуры среды, эталонной температуры и материалов металлических проводов. Поскольку эталонная температура и материалы известны, температуру среды можно определить по силе тока.

Ошибка, связанная с термопарой, возникает при более низких температурах из-за трудности определения разницы в проводимости. Поэтому термопары чаще используются при более высоких температурах (выше -125 ° C), потому что легче обнаружить разницу в проводимости. Термопары могут работать в широком диапазоне температур от -200 ° C до 2320 ° C, что указывает на их надежность и широкое применение. Термопары работают в этом широком диапазоне температур, не нуждаясь в батареях в качестве источника питания.Следует отметить, что изоляция провода может со временем изнашиваться при интенсивном использовании, что требует периодических проверок и технического обслуживания для сохранения точности термопары.

Для определения температуры среды по силе тока необходимо знать значения ЭДС или напряжения тока и материалов проводов при эталонных температурах. Часто измеренную температуру можно найти с помощью стандартных таблиц термопар. Однако эти таблицы часто ссылаются на 0 ° C.Чтобы исправить эту другую эталонную температуру, можно использовать уравнение (3) для расчета температуры по заданному току.

\ [\ xi_ {T_ {1}, T_ {3}} = \ xi_ {T_ {1}, T_ {2}} + \ xi_ {T_ {2}, T_ {3}} \ label {3} \ ]

: ЭДС комбинации сплавов, генерируемая при двух разных температурах
T 1 : температура среды, температуру которой необходимо определить
T 2 : эталонная температура термопары
T 3 : эталонная температура стандартной таблицы термопар, которая в данном случае составляет 0 ° C

После вычисления ЭДС между двумя сплавами относительно эталонной температуры, когда \ (T_3 \) равно 0 ° C, стандартную таблицу термопар можно использовать для определения температуры T1 среды.Эта температура обычно автоматически отображается на термопаре.

Помимо обычных случаев, когда термопары помещают в жидкость для измерения изменения температуры, термопары также могут быть встроены в твердые тела с превосходными результатами. Это очень эффективно при установлении различных тепловых свойств твердого тела. Теплопередача к термопаре теперь будет в форме кондуктивной теплопередачи. В результате эта установка будет очень похожа на последовательную теплопроводность, поскольку термопара почти всегда изготавливается из другого материала, чем реальное твердое тело.Такие расхождения зависят от способа, которым термопара встроена в твердое тело, и должны приниматься во внимание при расчете и анализе тепловых свойств. Один из примеров показан на фото ниже.

Рисунок 3. Принципиальная схема работы термопары

Законы для термопар

  • Закон однородности материала: если все провода и термопара сделаны из одного материала, изменения температуры в проводке не влияют на выходное напряжение.Таким образом, нужны разные материалы, чтобы адекватно отражать температуру.
  • Закон промежуточных материалов: сумма всех термоэлектрических сил в цепи с несколькими разнородными материалами при постоянной температуре равна нулю. Это означает, что если третий материал добавляется при той же температуре, новый материал не генерирует никакого сетевого напряжения.
  • Закон последовательных или промежуточных температур: если два разнородных однородных материала производят термоэдс 1, когда переходы находятся в точках T1 и T2, и создают термоэдс 2, когда переходы находятся в точках T2 и T3, то ЭДС, генерируемая, когда переходы находятся в точках T1 и T3, будет равна эмф1 + эмф2.

Заявка

  • Сталелитейная промышленность: мониторинг температуры и химического состава на протяжении всего процесса производства стали
  • Безопасность отопительных приборов: термопары в отказоустойчивом режиме используются в духовках и водонагревателях для обнаружения пламени запального пламени, чтобы предотвратить возгорание и опасность для здоровья
  • Производство: Испытание прототипа электрического и механического оборудования
  • Технологические установки: химические производственные и нефтеперерабатывающие заводы используют компьютерные программы для просмотра температуры в различных местах.В этой ситуации несколько выводов термопары подводятся к общему эталонному блоку.

Пирометры

В отличие от термометра, RTD и термопары, пирометры (бесконтактные датчики температуры) измеряют количество излучаемого тепла, а не количество тепла, переданного и переданного датчику. Существуют различные типы пирометров, такие как пирометры полного излучения и фотоэлектрические пирометры. Ниже представлена ​​схема оптического пирометра на Рисунке 4.

Рисунок 4.Принципиальная схема оптического пирометра

Эти пирометры различаются по типу измеряемого излучения. Есть много факторов, которые влияют на количество обнаруженного излучаемого тепла, поэтому необходимо сделать много предположений относительно излучательной способности или меры того, как излучается тепло объекта. Эти предположения основаны на способе излучения тепла, а также на геометрии объекта. Поскольку температура зависит от излучательной способности тела, эти предположения относительно излучательной способности вносят неопределенности и неточности в показания температуры.Поэтому из-за связанной с ними ошибки пирометры не часто используются в промышленности.

Таблица 3. Обзор датчиков температуры

Существует несколько различных типов пирометров. Есть оптические и радиационные пирометры.

Как работают оптические пирометры:

  • Сравнивает цвет видимого света, испускаемого объектом, с цветом электрически нагретой проволоки.
  • Проволока может быть настроена на определенную температуру
  • Провод можно вручную отрегулировать для сравнения двух объектов

Как работают радиационные пирометры:

  • Этот датчик работает путем измерения излучения (инфракрасного или видимого света), испускаемого объектом
  • Излучение нагревает термопару в пирометре, которая, в свою очередь, индуцирует ток
  • Чем больше индуцируемый ток, тем выше температура.

Пирометры обычно используются при очень высоких температурах, но могут использоваться и при более низких температурах.Пирометры находят множество промышленных применений. Операторы завода могут использовать пирометры, чтобы определить, при какой температуре происходят определенные процессы. Обратной стороной пирометров является то, что они не очень точны, как термопары или датчики RTD. Это потому, что они полагаются на количественное определение цветов света.

Регуляторы температуры

Терморегуляторы, также известные как терморегулирующие клапаны (TCV), физически контролируют, а также измеряют температуру. Регуляторы температуры не могут напрямую поддерживать заданное значение; вместо этого они связывают нагрузку (в данном случае открытие клапана) с контролем (измерением температуры).Эти регуляторы наиболее полезны, когда температура соотносится с потоком вещества. Например, TCV можно использовать для контроля температуры экзотермической реакции, которая требует постоянного охлаждения. TCV измеряет температуру реакции и на основе этой температуры либо увеличивает, либо уменьшает расход охлаждающей жидкости для регулирования температуры реакции. Точно так же регулятор можно использовать для регулировки количества потока пара, который обычно используется для нагрева вещества.Следовательно, регулируя расход, регулятор может косвенно регулировать температуру данной среды.

Структура регулятора

Структура типичного терморегулятора состоит из четырех основных частей, как показано на рисунке 3. Элемент измерения температуры, который в большинстве случаев является датчиком температуры, как описано выше, посылает электрический или механический сигнал через разъем на привод. Затем привод использует этот сигнал для воздействия на источник питания, который определяет положение клапана.(Это будет подробнее описано в следующем разделе.)

Рисунок 3. Принципиальная схема конструкции регулятора температуры. Примечание. Привод состоит из капиллярной трубки, источника питания и регулятора.

Работа регулятора

Терморегулятор работает на основе механических средств регулирования температуры. Как упоминалось ранее, колба регулятора обычно заполнена теплопроводящим веществом. Из-за свойств теплового расширения этого вещества, вещество расширяется при повышении температуры.Это расширение вызывает изменение давления привода, которое коррелирует с температурой среды. Это изменение давления меняет положение клапана на регуляторе, который регулирует расход охлаждающей жидкости. Затем температура среды изменяется за счет изменения расхода этого хладагента.

Типы регуляторов температуры

Хотя все регуляторы имеют одинаковую базовую конструкцию и предназначение, они существуют во множестве форм. В частности, эти регуляторы различаются по четырем основным направлениям: элементы определения температуры, размещение датчика температуры, тип привода и тип клапана.

Элементы определения температуры

В большинстве систем регулирования температуры в качестве датчиков температуры используются термопары или RTD. (Описано выше) Для этих систем разъем - компьютер. Датчики посылают электрический сигнал на компьютер, который рассчитывает температуру. Затем компьютер сравнивает температуру, измеренную датчиком, с запрограммированной заданной температурой, тем самым определяя необходимое давление в приводе. Давление в приводе изменяет положение источника питания (диафрагмы или сильфона), что, следовательно, изменяет расход через клапан.

В некоторых системах регулирования температуры в качестве датчика температуры используется заполненная груша. Исходя из свойств теплового расширения материала внутри баллона, материал расширяется при повышении температуры. Это расширение вызывает изменение давления в приводе. Привод изменения давления затем меняет положение источника питания. Опять же, изменение источника питания изменяет расход через клапан.

Системы регулирования температуры, использующие термопары или RTD в качестве датчиков температуры, гораздо более распространены, чем системы регулирования, использующие заполненные лампочки.

Размещение датчика температуры: внутреннее и дистанционное обнаружение

Определение температуры может быть выполнено с помощью внутренних или удаленных элементов. Для внутренних датчиков температуры термопривод и датчик температуры полностью расположены внутри клапана. Для удаленных датчиков температуры первичный элемент определения температуры отделен от привода и клапана и подключается к приводу либо с помощью электрической проводки, либо с помощью капиллярной трубки, в зависимости от механизма датчика температуры.Дистанционные датчики температуры более распространены, поскольку использование внутренних датчиков температуры ограничено. Датчики внутренней температуры могут измерять только температуру жидкости, протекающей через клапан, но не температуру технологического процесса.

Тип привода: Тепловые системы

Существует четыре основных категории термоприводов, используемых в регуляторах температуры. Термоприводы производят мощность и работают на источнике питания пропорционально измеренной температуре технологического процесса.Типы приводов включают систему с паровым наполнением, систему с жидкостью, систему с горячей камерой и систему с плавлением или с воском. Из всех упомянутых тепловых систем наиболее распространены системы, заполненные жидкостью, поскольку они линейно связывают изменение температуры и давления.

Системы с паровым заполнением

В системе, заполненной паром, термопривод частично заполнен летучей жидкостью. По мере увеличения температуры датчика давление пара жидкости также увеличивается.Это увеличивает давление на источник питания и регулирует расход через клапан.

Системы с жидким наполнением

В системах, заполненных жидкостью, термопривод заполнен химически стабильной жидкостью, например углеводородом. При повышении температуры жидкость расширяется, создавая силу, действующую на источник энергии.

Системы с горячей камерой

В системах с горячей камерой термопривод частично заполнен летучей жидкостью.Повышение температуры системы заставляет часть этой жидкости попадать в силовой агрегат, где тепло агрегата заставляет эту жидкость превращаться в перегретый пар. Повышение давления создает силу на источнике питания.

Системы плавления (с воском)

Из всех упомянутых систем система термоядерного типа является наименее распространенной. В системе плавления термопривод заполнен специальными парафинами, такими как углеводороды, силиконы и природные парафины.Воск содержит большое количество меди, что улучшает теплоотдачу воска. При повышении температуры воск расширяется, создавая силу, меняющую положение источника питания.

Тип клапана: с прямым и пилотным приводом

В терморегуляторах используются два основных типа клапанов - это клапаны с прямым и пилотным приводом. Во всех таких терморегуляторах есть источник питания (например, сильфон и диафрагмы), который обеспечивает усилие, необходимое для изменения положения клапана для регулирования температуры.Эти источники энергии полагаются на изменение давления привода, чтобы правильно регулировать температуру. В TCV с прямым приводом этот силовой агрегат напрямую подключен к клапану, который обеспечивает усилие, необходимое для открытия и закрытия клапана. В TCV с пилотным приводом термический привод перемещает пилотный клапан, который затем передает энергию в виде давления на поршень, который затем обеспечивает работу, необходимую для изменения положения основного клапана.

TCV

с прямым приводом часто намного проще по конструкции, чем TCV с пилотным приводом, и поэтому они также намного дешевле.Кроме того, они лучше реагируют на меньшие изменения температуры и более точно отражают температуру среды. Таким образом, если точная температура системы важна для обеспечения правильной работы, следует использовать TCV с прямым приводом. TCV с пилотным приводом обычно имеют гораздо меньшие устройства измерения температуры, более быстрое время отклика и способность выдерживать гораздо более высокие давления через регулирующий клапан. Следовательно, при высоких давлениях или быстрых изменениях температуры следует использовать TCV с пилотным приводом.

Пример резистивного датчика температуры

Примечание. Этот пример задачи был создан для демонстрационных целей.

Недавно нанятый инженер-химик в Hypothetical Industries отвечает за мониторинг и поддержание температуры для одной из экзотермических реакций компании. В этом процессе для измерения температуры процесса используется термометр с платиновым резистором, свойства которого приведены ниже. Идеальный диапазон реакции составляет от 250 ° C до 350 ° C.Ниже 250 ° C катализатор перестает функционировать, а выше 350 ° C его можно классифицировать как неуправляемую реакцию. Инженер может управлять паром и охлаждающей водой, чтобы регулировать температуру процесса.

Опишите, какие изменения следует внести инженеру в расход охлаждающей жидкости или пара, чтобы система функционировала оптимально.

Вариант I: R T = 25 Ом

Вариант II: R T = 13,9 Ом

Случай III: R T = 19.4 Ом

ПРЕДОСТАВЛЕННЫЕ ДАННЫЕ:

R T = R 0 (1 + a 1 T + a 2 T 2 )

R 0 = 10 Ом
a 1 = 3,91 x 10 - 3 (° C)
a 2 = - 6,72 x 10 - 8 C - 2 )

Решение:

Замените данное значение R T для каждого из 3 случаев в математические вычисления ниже, чтобы получить ответы. Мы разработали Случай I с соответствующими числами ниже.

Дело I:

1. Разложите на множители R 0 по всей правой части уравнения.
2. Вычтите R T из обеих частей уравнения.
3. Решите относительно T с помощью квадратного уравнения.



АЛЬТЕРНАТИВНОЕ решение:
1. Поскольку константа a 2 настолько мала ( x 10 - 7 ), мы можем просто пренебречь этим членом.
2. Теперь проблема представляет собой простое линейное уравнение, которое можно решить, выделив T на одной стороне уравнения.


Ответов:

Случай I. Инженер должен начать вливать охлаждающую воду в процесс реакции, поскольку температура составляет ~ 500 ° C, что на
выше соответствующего диапазона.
Дело II. Инженер должен увеличить подачу пара в процесс реакции, потому что температура составляет ~ 125 ° C, что ниже соответствующего диапазона
.
Дело III. Инженеру не нужно ничего делать, потому что температура находится в соответствующем диапазоне ~ 300 ° C.

Пример \ (\ PageIndex {1} \): датчик температуры

Вы инженер-химик в компании Hypothetical Industries и отвечаете за мониторинг и регулирование температуры одной из реакций компании. Определите, какой датчик температуры следует использовать для оптимального измерения и регулирования температуры реакции в каждой из следующих ситуаций.

  • Вариант I. T = 900 ° C
  • Дело II. T = 500 ° C, но расположение датчика в большом реакторе непрерывного действия затрудняет ремонт
  • Дело III.T = 50 ° C, и вы оцениваете текущую температуру реакции лабораторного масштаба

Решение

Случай I. Мы знаем, что реакция протекает при 900 ° C. Принимая эту оптимальную температуру в качестве единственного необходимого параметра, датчик температуры будет термопарой. Температура вне диапазона для термометров сопротивления. Обычные термометры не посылают электрических сигналов; поэтому их нельзя использовать для этого процесса.
Дело II. Хотя эта температура находится в пределах рабочих диапазонов как термопар, так и RTD, поскольку датчик может быть труднодоступным для ремонта, мы должны использовать RTD, потому что термопары теряют точность после длительного использования.
Дело III. Поскольку температура находится в пределах диапазона всех трех датчиков, и нам нужна только приблизительная оценка температуры, мы можем использовать термометр, который будет намного дешевле, чем альтернативные датчики.

Какой температурный зонд вам лучше?

Как правильно выбрать тип датчика температуры?

Выбор датчика температуры для вашего приложения может оказаться непосильной задачей.Сегодняшний ассортимент датчиков на рынке шире, чем когда-либо, и легко заблудиться, если вы не знакомы с калибровками.

Эта статья предназначена для объяснения различий между тремя основными типами датчиков температуры: термопарами, RTD и термисторами. Прочитав его, вы поймете плюсы и минусы каждого типа и то, как их идентифицировать.

Обладая этими новыми знаниями, вы сможете выбрать наиболее подходящий тип датчика температуры для вашего приложения.

Три типа датчика температуры

Как и все технологии, датчики температуры за эти годы претерпели значительные изменения. Сегодня в промышленности используются три основных типа.

Термопары

Термопара использует две металлические проволоки для создания напряжения, соответствующего температуре соединения между ними.Существует множество специализированных типов термопар - они могут комбинировать разные металлы для измерения различных характеристик и диапазонов температур, а также производить специализированные калибровки.

Подробнее о термопарах читайте здесь.

Температурные датчики сопротивления (RTD)

Датчик RTD измеряет температуру на основе изменений сопротивления металлического резистора внутри. Наиболее популярные датчики RTD, называемые датчиками PT100, используют платину и имеют сопротивление 100 Ом при 0 ° C.

Подробнее о датчиках PT100 читайте здесь.

Термисторы

Термистор похож на RTD, но содержит керамический или полимерный резистор вместо металла.

Подробнее о термисторах читайте здесь

Тип сенсора Термистор RTD Термопара
Диапазон температур (стандартный) от -100 до 325 ° C от -200 до 650 ° C от 200 до 1750 ° C
Точность (типовая) 0.От 05 до 1,5 ° C от 0,1 до 1 ° C
от 0,5 до 5 ° C
Долговременная стабильность при 100 ° C 0,2 ° C / год 0,05 ° C / год Переменная
Линейность Экспоненциальная Довольно линейный Нелинейное
Требуемая мощность Постоянное напряжение или ток Постоянное напряжение или ток Автономный
Время отклика Быстро
0.12–10 с
Обычно медленное
От 1 до 50 с
Быстро
От 0,10 до 10 с
Восприимчивость к электрическому шуму Редкая восприимчивость
Только высокая устойчивость
Редко восприимчивые Компенсация чувствительности / холодного спая
Стоимость От низкого до среднего Высокая Низкая

Сравнение термопар, RTD и термисторов

Пригодность каждого типа датчика зависит от вашего приложения.Поэтому невозможно сказать, какой из них лучше всего. Основные преимущества и недостатки каждого датчика приведены в таблице ниже.
Тип сенсора Преимущества Недостатки
Термопара Температурный диапазон
Автономный
Нет Самонагревающийся
Прочный
Компенсация холодного спая
Точность
Стабильность
Удлинители термопары
RTD Точность
Стабильность
Линейность
Ошибка сопротивления провода
Время отклика
Устойчивость к вибрации
Размер
Термистор Чувствительность
Точность
Стоимость
Прочный
Герметичное уплотнение
Крепление на поверхность
нелинейность
Самонагрев
Узкие диапазоны

Термопара против RTD

Как я сказал выше, сравнивать RTD и термопары в целом непрактично.Однако, если мы сравним их производительность с точки зрения конкретных критериев, мы сможем увидеть, что лучше всего подходит для конкретных приложений.

Диапазон температур: Термопары лучше всего подходят для работы при высоких температурах. Новые технологии производства позволили расширить диапазон измерений датчиков RTD, но более 90% датчиков RTD предназначены для работы при температурах ниже 400 ° C. Напротив, некоторые термопары можно использовать при температуре до 2500 ° C.

Стоимость: Термопары обычно дешевле RTD.RTD часто будет стоить в два или три раза больше, чем термопара с той же температурой и стилем.

Можно сэкономить на установке RTD, которая дешевле, поскольку используется недорогой медный провод. Однако этой экономии недостаточно, чтобы компенсировать более высокую стоимость устройства.

Чувствительность: Хотя оба типа датчиков быстро реагируют на изменения температуры, термопары работают быстрее. Заземленная термопара будет реагировать почти в три раза быстрее, чем RTD PT100.

Самый быстрый датчик температуры - это термопара с открытым наконечником. Однако производственные усовершенствования также значительно улучшили время отклика тонкопленочных датчиков PT100.

Точность: RTD обычно более точны, чем термопары. RTD обычно имеют точность 0,1 ° C, по сравнению с большинством из них 1 ° C. Однако некоторые модели термопар могут соответствовать точности RTD. Многие факторы, которые могут повлиять на точность датчика, включают линейность, повторяемость или стабильность.

Линейность: Зависимость сопротивления от температуры в RTD почти линейна в диапазоне датчика, в то время как термопара имеет график S-типа.

Стабильность: Показания датчика RTD остаются стабильными и воспроизводимыми в течение длительного времени. Показания термопары имеют тенденцию к дрейфу из-за химических изменений в датчике (например, окисления). Линейность и отсутствие дрейфа RTD делают их более стабильными в долгосрочной перспективе.

Вывод:
Термопары более экономичны, чем RTD, из-за более дешевого производственного процесса.В зависимости от количества датчиков, которые вам нужны для вашего приложения, это может быть основным фактором. С другой стороны, RTD обеспечивают более надежный выход. После тщательного определения диапазона и требуемой производительности теперь вы можете выбрать наиболее подходящий тип датчика для вашего приложения.

RTD против термистора

В последние годы термисторы становятся все более популярными благодаря усовершенствованию счетчиков и контроллеров. Современные измерители достаточно гибкие, чтобы позволить пользователям устанавливать широкий спектр термисторов и легко менять зонды.

Однако, в отличие от термометров сопротивления, которые предлагают установленные стандарты, кривые термисторов различаются в зависимости от производителя. Системная электроника термистора должна соответствовать кривой датчика. Основное различие между RTD и термисторами - это материал, из которого они сделаны. В то время как резисторы RTD изготавливаются из чистого металла, термисторы изготавливаются из полимерных или керамических материалов.

Как и в предыдущем разделе, я собираюсь сравнить конкретные критерии, а не сравнивать термисторы и RTD в целом.

Диапазон: В отличие от RTD, термисторы могут контролировать только меньший диапазон температур. В то время как некоторые RTD могут нагреваться до 600 ° C, термисторы могут измерять только до 130 ° C.

Если ваше приложение связано с температурами выше 130 ° C, единственным вариантом является датчик RTD.

Стоимость: Термисторы довольно недорогие по сравнению с RTD. Если температура вашего применения соответствует доступному диапазону, термисторы, вероятно, являются лучшим вариантом.

Однако термисторы с расширенным температурным диапазоном и / или функциями взаимозаменяемости часто дороже, чем термометры сопротивления.

Чувствительность: И термисторы, и RTD реагируют на изменения температуры предсказуемыми изменениями сопротивления. Однако термисторы изменяют сопротивление на десятки Ом на градус по сравнению с меньшим числом Ом для датчиков RTD. Таким образом, с помощью соответствующего измерителя пользователь может получить более точные показания.

Время срабатывания термистора также превосходит RTD, обнаруживая изменения температуры намного быстрее.Чувствительная область термистора может быть размером с булавочную головку, что обеспечивает более быструю обратную связь.

Точность: Хотя лучшие RTD имеют такую ​​же точность, что и термисторы, RTD добавляют системе сопротивление. Использование длинных кабелей может привести к выходу показаний за пределы допустимого уровня ошибок.

Чем больше термистор, тем выше значение сопротивления датчика. Если вы имеете дело с большими расстояниями и нет возможности добавить передатчик, термистор - лучшее решение.

Вывод:
Основное различие между термисторами и RTD - это диапазон температур. Если ваше приложение связано с температурами выше 130 ° C, RTD - ваш единственный вариант.

Ниже этой температуры термисторы часто предпочтительнее, когда важна точность. С другой стороны, RTD выбираются, когда важен допуск (т.е. сопротивление). Вкратце: термисторы лучше подходят для точных измерений, а RTD - для температурной компенсации.

Как определить термопару, RTD или термисторный зонд

Если вы действительно хотите знать свои датчики температуры, вот как распознать каждый тип на виду.

Термопара: Термопары - самый простой для идентификации датчик температуры. Зонд термопары имеет два провода, обозначенных цветовым кодом.

При идентификации термопары важно определить калибровку. Самая популярная калибровка - тип K, тогда как тип T в основном используется в США.

См. Полный стандарт цветового кода термопары.

Иногда можно увидеть термопарный зонд с четырьмя проводами - это двойной зонд.В двойных датчиках вы найдете две идентичные термопары внутри конструкции.

Термисторы и РДТ: Термисторы и RTD имеют два, три или четыре провода: красный и белый или красный и черный. Красный провод - это возбуждение, а черный или белый - земля.

Чтобы определить, является ли датчик термистором или RTD, а также его тип, вы должны измерить сопротивление между двумя проводами разного цвета:

  • RTD PT100 будет иметь сопротивление 100 Ом при 0 ° C
  • RTD PT1000 будет иметь сопротивление 1000 Ом при 0 ° C.
Если зонд имеет гораздо более высокое значение сопротивления, то это должен быть термистор. Однако будет труднее определить тип термистора, если вы не знаете кривую сопротивления-температуры элемента. Как я объяснил ранее, для термисторов нет стандарта; показания различаются в зависимости от производителя.

Типичные варианты использования для каждого типа датчика

Я несколько раз отмечал, что тип датчика температуры следует выбирать в зависимости от вашего применения.Многие приложения могут обслуживаться более чем одним типом датчиков.

В заключение давайте резюмируем значение выбора определенных типов в различных ситуациях.

Термопары

Термопары - наиболее часто используемые датчики температуры в промышленности. Есть много причин для этого.

Устойчивость к вибрации: Во-первых, термопары являются наиболее прочным типом датчиков. Они просты по конструкции, что делает термопары устойчивыми к вибрациям.Прочтите наш официальный документ по этой проблеме.

Низкая стоимость: Во-вторых, поскольку термопары недорогие, они являются лучшим вариантом, когда для одного приложения необходимо несколько датчиков. Есть определенные приложения, которые использовали сотни и даже тысячи одновременно. Одним из примеров является термическое профилирование в автомобильной промышленности.

Самые высокие температуры: Термопары - единственные контактные датчики, которые могут измерять высокие температуры. Все, что превышает 650 ° C, требует измерения зонда термопары.

Быстрый отклик: Наконец, когда требуется быстрый отклик, термопара с открытым спаем обеспечивает самую быструю обратную связь при изменении температуры.

RTD

RTD также предлагают несколько уникальных функций и преимуществ.

Высокие температуры: RTD подходят, когда требуется точность при высоких температурах, так как они могут измерять до 650 ° C. Этот диапазон намного выше, чем у термисторов.

Устойчивость к электрическим помехам: Помимо обеспечения хорошей точности, RTD обладают высокой устойчивостью к электрическим помехам.PT100 - лучший вариант для приложений в среде промышленной автоматизации, где есть двигатели, генераторы и другое высоковольтное оборудование.

Менее подвержен влиянию окружающей среды: Наконец, если приложение находится в суровых условиях, защитный кожух элемента RTD обеспечивает хорошую защиту от большинства экологических проблем; особенно по сравнению с термопарами.

Термисторы

Термисторы - лучший вариант для измерений при температуре ниже 150 ° C.

Лучшая чувствительность: С одной стороны, термисторы имеют лучшую производительность в этом диапазоне, даже лучше, чем RTD, особенно благодаря своей лучшей чувствительности.

Низкая стоимость: С другой стороны, термисторы в 2 или 3 раза дешевле, чем RTD, и это основная причина того, почему термисторы используются в обычных бытовых приборах, установках переменного тока или водонагревателях.

Прочитав эту статью, вы должны иметь более четкое представление о том, какой тип датчика температуры больше всего подходит для вашего приложения.

Если у вас остались вопросы, инженеры и отдел продаж OMEGA всегда готовы помочь. Мы можем помочь вам выбрать лучший датчик температуры для вашей измерительной системы - свяжитесь с нами сегодня.

датчик температуры | Сопутствующие товары

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *