Как работает датчик температуры: Датчик температуры: контроль температурного режима двигателя

Содержание

Датчик температуры: контроль температурного режима двигателя

Датчик температуры: контроль температурного режима двигателя

В каждом автомобиле есть простой, но важный датчик, помогающий контролировать работу двигателя — датчик температуры охлаждающей жидкости. О том, что такое датчик температуры, какую он имеет конструкцию, на каких принципах основана его работа, и какое место он занимает в автомобиле — читайте в статье.


Что такое датчик температуры

Датчик температуры охлаждающей жидкости (ДТОЖ) — электронный датчик, предназначенный для измерения температуры охлаждающей жидкости (ОЖ) системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания. Данные, полученные с помощью датчика, используются для решения нескольких задач:

• Визуальный контроль температуры силового агрегата — данные с датчика выводятся на соответствующий прибор (термометр) на приборной панели в салоне автомобиля;
• Корректировка работы различных систем двигателя (питания, зажигания, охлаждения, рециркуляции отработанных газов и других) в соответствии с его текущим температурным режимом — информация с ДТОЖ подаются на электронный блок управления (ЭБУ), который вносит соответствующие корректировки.

Датчики температуры ОЖ используются во всех современных автомобилях, они имеют принципиально одинаковую конструкцию и принцип работы.


Типы и конструкция датчиков температуры

В современных транспортных средствах (а также и в различных электронных устройствах) используются датчики температуры, чувствительным элементом в которых выступает терморезистор (или термистор). Терморезистор (термистор) — полупроводниковый прибор, электрическое сопротивление которого зависит от его температуры. Существуют термисторы с отрицательным и положительным температурным коэффициентом сопротивления (ТКС), у приборов с отрицательным ТКС сопротивление падает с ростом температуры, у приборов с положительным ТКС — напротив, повышается. Сегодня чаще всего применяются термисторы с отрицательным ТКС, как более удобные и дешевые.

Конструктивно все автомобильные ДТОЖ принципиально одинаковы. Основу конструкции составляет металлический корпус (баллон) из латуни, бронзы или иного коррозионностойкого металла.

Корпус выполнен таким образом, что его часть контактирует с потоком охлаждающей жидкости — здесь располагается термистор, который дополнительно может прижиматься пружиной (для более надежного контакта с корпусом). В верхней части корпуса располагается контакт (или контакты) для включения датчика в соответствующую цепь электросистемы транспортного средства. На корпусе также нарезана резьба и выполнен шестигранник под ключ для монтажа датчика в систему охлаждения двигателя.

Датчики температуры отличаются способом подключения к ЭБУ:

• Со стандартным электрическим разъемом — на датчике выполнен пластиковый разъем (или колодка) с контактами;
• С винтовым контактом — на датчике выполнен один контакт с зажимным винтом;
• Со штыревым контактом — на датчике предусмотрен один контакт в виде штыря или лопатки.

Датчики второго и третьего вида имею только один контакт, в роли второго контакта выступает корпус датчика, соединенный с «массой» электросистемы автомобиля через двигатель.

Такие датчики чаще всего используются на коммерческих и грузовых автомобилях, на специальной, сельскохозяйственной и иной технике.

Датчик температуры ОЖ монтируется в самой горячей точке системы охлаждения мотора — в выпускном патрубке головки блока цилиндров. На современных автомобилях часто устанавливается сразу два или даже три ДТОЖ, каждый из которых выполняет свою функцию:

• Датчик термометра (указателя температуры ОЖ) — наиболее простой, имеет невысокую точность, так как он помогает лишь визуально оценить температуру силового агрегата;
• Датчик ЭБУ на выходе из головки блока — наиболее ответственный и точный датчик (с погрешностью 1-2,5°C), позволяющий отслеживать изменения температуры в несколько градусов;
• Датчик на выходе из радиатора — вспомогательный датчик невысокой точности, обеспечивающий своевременное включение и отключение электрического вентилятора охлаждения радиатора.

Несколько датчиков дают больше информации о текущем температурном режиме силового агрегата и позволяют надежнее контролировать его работу.


Принцип работы и место датчика температуры в транспортном средстве

В общем случае принцип работы датчика температуры прост. На датчик подается постоянное напряжение (обычно 5 или 9 В), на термисторе в соответствии с законом Ома (за счет его сопротивления) напряжение падает. Изменение температуры влечет за собой изменение сопротивления термистора (при росте температуры — сопротивление снижается, при понижении температуры — повышается), а значит, и падение напряжения в цепи датчика. Измеряемая величина падения напряжения (а точнее — фактическое напряжение в цепи датчика) как раз и используется термометром или ЭБУ для определения текущей температуры двигателя.

Для визуального контроля температуры силового агрегата в цепь датчика подключается специальный электрический прибор — логометрический термометр. В приборе используется две или три электрических обмотки, между которыми расположен подвижный якорь со стрелкой. Одна или две обмотки создают постоянное магнитное поле, а одна обмотка включена в цепь датчика температуры, поэтому ее магнитное поле изменяется в зависимости от температуры ОЖ.

В результате взаимодействия постоянных и переменных магнитных полей в обмотках заставляет якорь проворачиваться вокруг оси, что влечет за собой изменение положение стрелки термометра на его циферблате.

Для контроля функционирования мотора на различных режимах и управления его системами показания датчика подаются на электронный блок управления через соответствующий контроллер. Измерение температуры производится по величине падения напряжения в цепи датчика, для этого в памяти ЭБУ присутствуют таблицы соответствия величины напряжения в цепи датчика и температуры двигателя. На основе этих данных в ЭБУ запускаются различные алгоритмы работы основных систем двигателя.

На основе показаний ДТОЖ осуществляется корректировка работы системы зажигания (изменение угла опережения зажигания), питания (изменение состава топливно-воздушной смеси, ее обеднение или обогащение, управление дроссельным узлом), рециркуляции отработавших газов и других. Также ЭБУ в соответствие с температурой двигателя устанавливает частоту вращения коленвала и другие характеристики.

Датчик температуры на радиаторе охлаждения работает аналогичным образом, с его помощью осуществляется управление электровентилятором. На некоторых автомобилях этот датчик может работать в паре с основным для более точного управления различными системами двигателя.

Датчик температуры играет важную роль в любом транспортном средстве с ДВС, в случае поломки его необходимо как можно скорее заменить — только в этом случае будет обеспечена нормальная работа силового агрегата на любых режимах.

Другие статьи

#Палец штанги реактивной

Палец штанги реактивной: прочная основа шарниров штанг

23.06.2021 | Статьи о запасных частях

В подвесках грузовых автомобилей, автобусов и другой техники предусмотрены элементы, компенсирующие реактивный момент — реактивные штанги. Соединение штанг с балками мостов и рамой осуществляется с помощью пальцев — об этих деталях, их типах и конструкции, а также о замене пальцев читайте в статье.

#Клапан МАЗ включения привода сцепления

Клапан МАЗ включения привода сцепления

16.06.2021 | Статьи о запасных частях

Многие модели автомобилей МАЗ оснащаются приводом выключения сцепления с пневматическим усилителем, важную роль в работе которого играет клапан включения привода. Все о клапанах включения привода сцепления МАЗ, их типах и конструкции, а также о подборе, замене и ТО данной детали — узнайте из статьи.

Как работает датчик температуры?

Как работает датчик температуры?

Датчик температуры – довольно маленький, но очень важный. В первую очередь на его показатели водители обращаются внимание зимой. Как работают датчики температуры двигателя, где они находятся и можно ли их чинить – это нужно знать каждому автовладельцу.

Как работает датчик температуры двигателя?

Как и во многих подобных устройствах, принцип работы основан на свойствах некоторых материалов менять свое сопротивление при нагревании. Поэтому датчики температуры охлаждающей жидкости представляют собой корпус из цветного металла, легко проводящего тепло, и термистора, который плотно прижат к внешней оболочке. Сигнал передается по проводам либо на термометр на передней панели, либо напрямую в блок управления.

Датчики температуры двигателя погружаются в антифриз. Когда охлаждающая жидкость нагревается, то нагревается и датчик. При этом повышается и сопротивление термистора. Блок управления посылает на термистор сигнал, измеряет напряжение вернувшегося сигнала. Результат измерения сравнивается с эталонной таблицей в памяти устройства, и на экран выводится температура двигателя.

Виды датчиков, контролирующих температуру охлаждающей жидкости

Встречаются датчики температуры двигателя в двух исполнениях:

  1. Цифровом.
  2. Механическом.

Цифровые – современные устройства, работающие в тандеме с электронным блоком управления. У них нет отдельного табло для вывода результатов – их регистрирует и обрабатывает сам блок. Поэтому такие датчики температуры представляют собой капсулу из металла и провода.

Механические используют в старых моделях авто. Показания у них выводятся на обычный термометр.

Расположение термодатчиков

Датчики температуры двигателя размещаются как можно ближе к цилиндрам. Чаще всего они либо входят в комплект автомобильного термостата, либо устанавливаются в выпускном коллекторе.

Диагностика датчиков температуры автомобиля

Любое устройство имеет свойство ломаться. Датчики температуры охлаждающей жидкости не исключение. Периодически их нужно проверять и менять.

Возможные неисправности

Чаще всего датчики температуры могут ломаться из-за:

  • физических повреждений – сорвалась резьба, треснул корпус, сгорел термистор;
  • проблем с электрической частью – короткое замыкание, обрыв проводов;
  • нехватки антифриза.

Проблемы с датчиком можно определить по работе двигателя и неправильным показаниям. Если есть сомнения в работе – его нужно снять и протестировать. Для этого датчик погружают в антифриз, нагревают и в процессе замеряют сопротивление. Если результаты опыта отличаются от эталона – датчик неисправен.

Если датчик температуры охлаждающей жидкости неисправен. Последствия

Проблемы с устройством обязательно скажутся на двигателе. Если в старых моделях этим можно было пренебречь – ну не работает термометр, и ладно, то в новых так не получится. Блок управления, опираясь на неправильные данные датчика, будет плохо выполнять свою работу. В результате двигатель может сбоить, не запускаться, топливо будет сгорать не полностью.

Итоги могут быть печальны – износ деталей, нагар в цилиндрах, ремонт.

Датчики температуры двигателя – маленькие детали одного большого устройства. Но без них пришлось бы тяжело. Недаром они используются уже очень давно. За исправностью работы этих устройств лучше следить внимательно, периодически их тестировать и вовремя менять.

Датчики температуры. Виды и работа. Как выбрать и применение

Датчики температуры нужны для того, чтобы проконтролировать температуру в помещении, жидкости, твердого объекта или расплавленного металла.

Виды и принцип действия

Основой действия температурных датчиков в автоматизированном управлении является изменение температуры в электрический сигнал. Это обуславливает преимущества электрических измерений: результаты легко передавать по сети, скорость передачи может быть достаточно высокой. Величины могут преобразовываться друг в друга и обратно. Цифровой код создает повышенную точность замера, скорость и чувствительность.

Термопары

Термопара представляет собой две проволоки из разных металлов, спаянных между собой. При разности температур между горячим и холодным концом в цепи возникает электрический ток. Величина этого электрического тока зависит от термоэлектрической силы термопары, составляет от 40 до 60 мкВ, в зависимости от материала термопары. Материал термопары может быть разным. Это могут быть никель-хромовые, хромо-алюминиевые, железо-никелевые, железо-константановые и т.д.

Термопара является высокоточным датчиком температуры, однако эту точность достаточно проблематично снять. Термопара является относительным датчиком температуры, уровень ее напряжения имеет зависимость от температурной разности между спаями. При этом холодный спай находится при комнатной температуре или при какой-либо другой.

Рассмотрим работу термопары ближе. Есть две термопары и две температуры горячего и холодного конца. Соответственно ЭДС зависит от разности температур. Температуру холодного спая необходимо компенсировать. Аппаратным способом компенсации является использование второй термопары, которая помещена в заранее известную температуру.

Программным способом компенсации является использование другого датчика температуры, на этот раз абсолютного, который помещается в изотермическую камеру вместе с холодными спаями и контролирует их температуру с заданной точностью. Имеются трудности снятия данных с термопары.

Во-первых, она нелинейная. В ГОСТе заботливо введены коэффициенты полинома для перевода ЭДС в температуру и обратно. Эти полиномы большого порядка, но ничто не запрещает спокойно их посчитать силами контроллера.

Во-вторых, другая проблема заключается в том, что термо-ЭДС термопары измеряется в единицах и сотнях микровольт. Соответственно, использование широко доступных аналогоцифровых преобразователей приведет к полному провалу. Нужны прецизионные многоразрядные малошумящие аналогоцифровые преобразователи для того, чтобы использовать термопару в своих конструкциях.

Терморезисторы

Гораздо более простым способом измерения стало применение терморезисторов. Они работают на зависимости сопротивления материалов от внешней температуры. Металлические термометры сопротивления, в частности платиновые обладают очень высокой точностью и линейностью. Термометры сопротивления определяются двумя основными характеристиками.

Это базовое сопротивление термометра при определенной температуре. В ГОСТе базовым сопротивлением считается сопротивление при 0 градусах по Цельсию. ГОСТ рекомендует использование нескольких номиналов сопротивлений в Омах и температурный коэффициент, который определяется как разность сопротивлений нашей температуры и при 0 градусов, деленной на нашу температуру и t нуля градусов, умноженную на единицу, деленную на базовое сопротивление.

Ткс = (Re – R0c) / (Te – T0c) *1/R0c

В ГОСТе на терморезисторы вы найдете температурный коэффициент для различных термометров из платины, меди и никеля. Кроме того, там присутствуют коэффициенты полинома для расчета температуры из текущего сопротивления резистора. Одной из проблем термометров сопротивления является очень низкий температурный коэффициент сопротивления. Однако, измерять сопротивление с высокой точностью гораздо проще, чем очень малые значения напряжения в отличие от термопар.

Одним из способов измерения сопротивления является включение нашего термосопротивления в цепь источника тока и измерение дифференциального напряжения. Использование полупроводников даст нам температурный коэффициент доли единицы процента, их гораздо проще измерять с помощью аналогоцифровых преобразователей. Есть интегральные микросхемы датчиков температуры, аналоговый выход которых уже соответствует питаемому напряжению. Такие датчики температуры можно напрямую подключать к аналогоцифровому преобразователю и спокойно оцифровывать его с помощью восьми- или десятибитного АЦП.

Комбинированный датчик

Помимо интегральных схем с выходом, существуют датчики с цифровым интерфейсом. Одним из популярных датчиков является комбинированный датчик температуры и влажности серии SHT1. Этот датчик позволяет измерять температуру с точностью + 2 градуса и влажность с точностью + 5 градусов. Главной проблемой данного датчика температуры является то, что там решили оптимизировать интерфейс. Он позволяет подключать параллельные устройства.

Цифровой датчик

Цифровой датчик температуры DS18B20, который представляет собой трехвыводную микросхему, позволяет с высокой точностью до 0,5 градуса получать температуру с множеством параллельно работающих датчиков. В этом датчике широкий интервал температур от -55 до +125 градусов. Основной его недостаток – медлительность. Вычисления с максимальной точностью он делает за 750 мс. Ввиду инерционности корпуса датчика температуры опрашивать его нет никакого смысла.

Бесконтактные датчики (пирометры)

В этом датчике имеется специальная тонкая пленка, поглощающая инфракрасные излучения, тем самым нагревающаяся. Такие бесконтактные термосенсоры используются в тепловизорах. Там имеется не один тепловой датчик, а матрица. Они позволяют на расстоянии до 3 метров детектировать тепловой объект.

Кварцевые преобразователи температуры

Для того, чтобы измерить температуру в интервале -80 +250 градусов применяют кварцевые преобразователи. Они работают на частотной зависимости кварца от температуры. Действие датчиков происходит на частотной зависимости. Функция преобразователя меняется от расположения среза по осям кристалла.

Кварцевые датчики работают с высокой чувствительностью, разрешением, стабильностью. Эти свойства делают их перспективными в использовании. Они получили большое распространение в цифровых термометрах.

Шумовые датчики температуры

Работа шумовых датчиков заключается на зависимости шумовой разности потенциалов на резисторе от температуры. Практически реализовать способ измерения температуры шумовыми датчиками можно, сделав сравнение шумов 2-х одинаковых резисторов, один находится при определенной температуре, 2-й при измеряемой температуре. Шумовые датчики температуры применяются для температурного интервала -270 -1100 градусов.

Преимуществом шумовых датчиков стала возможность измерения температуры в термодинамике на вышеописанной закономерности. Но это осложнено трудным измерением напряжения шума, так как оно мало и сравнимо с шумом усилителя.

Датчики температуры ЯКР (ядерного квадрупольного резонанса)

Термометры ЯКР работают за счет действия градиента поля тока решетки кристалла и момента ядра, которое вызвано отклонением заряда от симметрии сферы. Это создает процессию ядер. Частота имеет зависимость от градиента поля решетки. Для разных веществ имеет величину до тысяч МГц. Градиент зависит от температуры, с ее возрастанием частота ЯКР уменьшается.

Датчики температуры ЯКР образуют ампулу с веществом, помещенную в обмотку индуктивности, которая соединена с контуром генератора. Когда частота генератора совпадает с частотой ЯКР, то энергия генератора поглощается. Допуск замера температуры -263 градуса равен

+ 0,02 градуса, а температуры 27 градусов +0,002 градуса. Преимуществом термометров ЯКР становится стабильность, неограниченная по времени, недостатком является значительная нелинейность преобразующей функции.
Объемные преобразователи

Объемные датчики действуют на расширении и сжатии веществ при изменении температуры. Диапазон действия преобразователей определяется, насколько стабильны свойства материалов. Датчиками делают измерения температуры в интервале -60 -400 градусов. Допуск измерения составляет от 1 до 5%. Интервал работы датчика с жидкостью может зависеть от температуры закипания и замерзания. Погрешности измерения датчиков на жидкости от 1 до 3%, определяются температурой среды.

Нижняя граница измерения преобразователей на газе определяется температурой перехода газа в жидкое состояние, верхняя граница – стойкостью баллона к воздействию температуры.

Параметры выбора датчика температуры
  • Диапазон рабочей температуры.
  • Возможность погружения датчика в объект измерения или среду. Если это невозможно, то лучше выбрать пирометр или термометр.
  • Условия проведения замеров. Если нужно измерять в агрессивной среде, то надо выбирать датчик в коррозионностойком корпусе, или бесконтактного типа. Также следует определить наличие давления, влажности и т.д.
  • Время работы датчика до калибровки или замены. Многие датчики не могут долго и стабильно работать (термисторы).
  • Величина сигнала выхода. Существуют датчики температуры, выдающие сигнал по току, или в градусах.
  • Технические данные: погрешность, разрешение, напряжение, время сработки. Для полупроводников важен тип корпуса.
Похожие темы:

Цифровой датчик температуры и влажности: принцип работы

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

Методы измерений температур

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

 Загрузка ...

Существует два варианта измерений: контактные и бесконтактные.

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

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

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

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

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

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

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

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

Цифровые технологии измерений

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

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

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

В заключении следует перечислить все преимущества цифры:

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

Основные модели

  1. DS18B20.

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

  1. LM75A.

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

  1. STTS75.

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

Гигрометры

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

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

Виды гигрометров:

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

Полезная информация
1Резистивные

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

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

  • Теплопроводящие.

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

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

Рекомендуем купить

Области применения цифровых датчиков

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

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

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

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

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

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

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

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

Не работает датчик температуры охлаждающей

21.08.2019, Просмотров: 11359

В случае неисправности или неправильных показаний датчика температуры охлаждающей жидкости вы серьезно рискуете перегреть двигатель. Поэтому давайте разберемся, как проверить датчик и найти причину, из-за которой не работает указатель на приборной панели.

Принцип работы датчика температуры двигателя

Современные двигатели зачастую оборудуются двумя датчиками температуры ОЖ. Сигнал с одного необходим блоку управления двигателя для корректировки угла зажигания, момента и времени впрыска, а второй выполняет лишь сервисную функцию. Его показания отображаются лишь на приборной панели.

В основе обоих измерителей заложен принцип изменения сопротивления полупроводникового элемента при повышении и снижении температуры чувствительного элемента. На подавляющем большинстве авто установлены датчики на основе терморезистора с отрицательным температурным коэффициентом (ОТК). Это значит, что чем выше температура чувствительного элемента, тем меньше его сопротивление. Соответственно, чем ниже сопротивление элемента, тем больший ток протекает в цепи. Именно сила тока – определяющее значение при обработке сигнала с датчика температуры ОЖ.

Схема подключения

Именно так выглядит типовая схема подключения датчика температуры. Один из выводов датчика соединен с массой кузова, а второй запитан от бортовой сети. Если электрический разъем имеет лишь один вывод, массу он берет через корпус в месте, где вкручивается в корпус термостата или двигатель. На современных авто такой способ запитки встречается редко.

Как проверить датчик?
  1. Подключите к выводам датчика мультиметр в режиме измерения сопротивления. Погрузите датчик в емкость с водой. По мере нагрева воды сопротивление терморезистора должно уменьшаться. При этом полученные значения стоит сравнить с эталонными значениями для проверяемого датчика. Сопротивление датчика должно изменяться плавно во всем температурном диапазоне.
  2. Подключитесь к диагностическому разъему с помощью специализированного или мультимарочного сканера. В реальном времени отследите изменение показаний по мере прогрева двигателя. Удобней всего наблюдать значения в виде графика. До момента открытия термостата рост температуры должен быть плавным. Термостат имеет некую инерционность срабатывания, поэтому после его открытия температура должна немного упасть, после чего может опять повысится до момента включения вентилятора. Если вы наблюдаете на графике аномальные скачки температуры, датчик неисправен. Если температура будет периодически резко повышаться, вероятно, в цепи присутствует короткое замыкание на массу, проявляющееся при вибрации от работы двигателя или езде по неровностям. Плохой контакт в соединительных колодках, разъемах или переламывание проводов также могут проявить себя нехарактерным для режима работы двигателя снижением температуры.

Конструкция указателей на приборной панели
  • Указатели на основе бимметалической пластины, которая изменяет свою форму при повышении температуры. Стрелка указателя соединена осью с пластиной, поэтому чем выше температура, тем сильнее деформируется пластина и на больший угол отклоняется стрелка на приборной панели. Нагрев стержня осуществляется катушкой либо нагревательной нитью. Сила тока в цепи зависит от сопротивления терморезистора в датчике.

  • Указатель на основе двух катушек индуктивности. Катушка с постоянным магнитным полем запитана от бортовой сети. В цепь катушки с изменяемым магнитным полем включен датчик температуры. Чем ниже сопротивление датчика, тем выше ток в цепи. Стрелка отклоняется в сторону катушки с большей силой электромагнитной индукции.

  • Аналоговые и графические указатели в приборных панелях с блоком управления. Сигнал от датчика обрабатывается электронной схемоц, после чего переводится в силу тока для стрелочных указателей либо пересчитывается математически для графического отображения.

Основная неисправность указателя температуры – нарушение контакта. Загнутые пины на разъеме приборной панели, окислы на контактах и трещины в местах пайки могут быть причиной того, что стрелка указателя лежит либо двигается с рывками. Если бимметалическая пластина нагревается нитью, имеет смысл разобрать приборку для проверки ее на обрыв и плотного прилегания к пластине.

Проверка питания

Для проверки питания вам потребуется контролькая и мультиметр. Снимите разъем с датчика температуры двигателя. Включите зажигание. Поочередно, подключая один из выводов контрольки сначала на минусовую, а затем на плюсовую клемму АКБ, проверьте на колодке наличие питающего напряжения и массы.

На датчиках с одним контактом через контрольку замкните контакт на массу двигателя. Стрелка исправного указателя должна подняться в крайнее верхнее положение. На двуконтактных датчиках аналогичный тест проводится перемыканием контролькой контактов на разъеме. Если на вашем авто стрелка температуры самопроизвольно опускается при прогретом двигателе, в момент теста пошевелите косу с проводом, идущим от датчика. Такой нехитрый метод поможет найти надломанный, окислившийся провод и плохой контакт. Несильные удары по торпеде над щитком приборов нередко позволяют выявить трещины в местах пайки.

Если питающее напряжение на датчик не приходит, а предохранитель при этом цел. С помощью мультиметра проверьте сопротивление проводов от приборной панели до датчика. В случае обрыва указатель на приборке температуру показывать не будет. В случае спорадического зависания стрелки в зоне высокой температуры ищите перетирание изоляции и закорачивание сигнального провода на массу.

Автомобили с диагностическим интерфейсом позволяют наблюдать параметры измерителя температуры в реальном времени через сканер. На многих авто даже мультимарочный сканер может запустить тест исполнительных механизмов приборной панели и показать работоспособность стрелочного указателя.

Датчики температуры в автомобиле: общая информация. Как устроены температурные датчики: какие они бывают

Температурные датчики – элементы электрических цепей, изменяющие свое сопротивление в зависимости от температуры.

Классификация:
По принципу работы:
Термовыключатели – работают по принципу ключа – при изменении температуры происходит скачкообразное изменение сопротивления:
1. при достижении определённой температуры сопротивление падает с единицы практически до нуля – термовыключатели работающие на замыкание.
2. при достижении определённой температуры сопротивление возрастает с нуля до единицы – термовыключатели работающие на размыкание.
Терморезисторы – меняют свое сопротивление постепенно в зависимости от температуры.
- терморезисторы с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления (термисторы или NTC (Negative Temperature Coefficient) ). С увеличением температуры их сопротивление уменьшается.
- терморезисторы с положительным температурным коэффициентом сопротивления (позисторы или PTC (Positive Temperature Coefficient) - позисторы). С увеличением температуры их сопротивление возрастает.

По выполняемой функции:
1. Датчики включения вентилятора.
2. Датчики на температурную стрелку.
3. Датчики на систему впрыска.

Термовыключатели
Термовыключатели устанавливаются на большом круге циркуляции, как правило, на радиаторе охлаждения, либо рядом с ним.
Термовыключатели делятся на два вида:
- включения аварийной индикации
- включения вентилятора охлаждения

Температурные датчики - важные детали системы управления двигателем, участвующие в экономии топлива и уменьшении вредных выбросов. Вместе с другими датчиками, температурные датчики передают электронному блоку управления двигателем (ЭБУ / ECU) данные, необходимые для управления впрыском топлива.

Существует несколько основных типов датчиков:
1. Датчики температуры охлаждающей жидкости. Их функция заключается в измерении температуры охлаждающей жидкости. Эти датчики устанавливаются в малом круге циркуляции охлаждающей жидкости и передают данные напрямую в ЭБУ. Диапазон измеряемых температур колеблется от -40 градусов до + 130 градусов.
2. Датчики температуры входящего воздуха. Устанавливаются на впускном тракте. Эти датчики измеряют температуру поступающего в двигатель воздуха, эти данные, в сочетании с данными, поступающими с датчика расхода воздуха, позволяют ЭБУ более точно рассчитывать массу поступившего в двигатель воздуха. Диапазон измеряемых температур колеблется от -40 градусов до + 120 градусов.
3. Датчики наружной температуры. Функция этих датчиков аналогична функции датчиков температуры входящего воздуха. Отличие заключается в месте установки. Они устанавливаются не во впускном тракте.

В основе конструкции температурного датчика лежит терморезистор – полупроводник, электрическое сопротивление, которого изменяется в зависимости от температуры. По типу изменения сопротивления от температуры выделяют два типа терморезисторов:
- терморезисторы с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления (термисторы или NTC (Negative Temperature Coefficient) - термисторы).
- терморезисторы с положительным температурным коэффициентом сопротивления (позисторы или PTC (Positive Temperature Coefficient) - позисторы).

Терморезисторы с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления:
Их сопротивление определяется по формуле:

Rt – сопротивление терморезистора
R25 – сопротивление терморезистора при 25 градусах
B – константа (зависит от свойств материала из которого изготовлен терморезистор)
T – температура терморезистора
Из формулы видно, что чем выше температура, тем меньше сопротивление терморезистора.

График изменения сопротивления позистора в зависимости от температуры:

Устройство автомобильного датчика температуры охлаждающей жидкости:

Connector – электрический разъем для присоединения датчика к электропроводке автомобиля.
Metal body – корпус датчика
Gasket – уплотняющая прокладка
Thermistor - термистор

При неисправности термодатчика нужно проверить состояние разъема и корпуса датчика, при наличии повреждений требуется заменить датчик на новый.

Причины поломки термодатчиков:
- механическое повреждение датчика
- перегрев датчика

Признаки выхода из строя термодатчика:
- повышенный расход топлива
- потеря мощности
- перегрев двигателя
- включение аварийной индикации на приборной панели
- затруднённый запуск двигателя
- увеличение токсичности выхлопных газов

Обслуживание:
Требуется проверять работу температурных датчиков каждые 25000км. В случае нарушения работы датчика его необходимо заменить на новый. В случае с датчиками температуры воздуха необходимо проводить регулярную очистку его от загрязнений, затрудняющих его работу.

Термодатчики охлаждающей жидкости затягиваются с усилием 30-50 Nm. Герметизирующую прокладку нельзя использовать повторно. Каждый раз при монтаже датчика требуется использовать новую прокладку.

 

Датчик температуры: принцип работы, измерения и температурный диапазон

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

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

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

Виды датчиков температуры

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

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

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

Полупроводниковые термоэлектрические

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

Терморезистивные термоэлектрические преобразователи

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

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

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

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

Акустические бесконтактные устройства

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

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

Термоэлектрические датчики

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

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

Пьезоэлектрические кварцевые приборы

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

Бесконтактные термопреобразователи пирометры

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

Существует три типа пирометров:

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

Правила выбора

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

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

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

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

Датчики температуры

: типы, принцип работы и применение | by Encardio rite

Датчики температуры: типы, принцип работы и применение

10 июля 2019 г.

Мы все используем датчики температуры в повседневной жизни, будь то термометры, бытовые водонагреватели, микроволновые печи и т. д. 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 регулярной проверки бетонных конструкций, мостов, железнодорожных путей, грунта и т. Д.

Здесь мы расскажем вам, что такое датчик температуры, как он работает, где он используется и каковы его разные 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 мониторинга бетона, конструкций, почвы, воды, мостов и т. Д. На предмет структурных изменений в них из-за сезонных колебаний.

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

Что делают датчики температуры?

Датчик температуры - это устройство, предназначенное для измерения степени нагрева или охлаждения 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 используется датчик температуры? | Каковы функции датчика температуры?

Ну, существует 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 в себя 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.

Кроме того, 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 вибрации. .

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

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

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 проволоки

Какие существуют датчики температуры?

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

Датчики температуры контактного типа : Есть несколько измерителей температуры, которые измеряют степень нагрева или охлаждения объекта, 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.

Датчики температуры бесконтактного типа : 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 подразделяются 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 резисторы, 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)

RTD - 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 диапазона рабочих 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 переходов, известный как холодный спай, поддерживается при определенной температуре, в то время как другой является измерительным переходом, известным как горячий спай.

Под воздействием температуры на переходе возникает падение напряжения.

Термистор с отрицательным температурным коэффициентом (NTC)

Термистор, по сути, является чувствительным к температуре .. (Подробнее)

Все о датчиках температуры - как они работают и их применение

Изображение предоставлено Ольгой Литвинчук / Shutterstock.com

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 для образования перехода 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

Тип термопары

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 неизолированным проводом 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 (резистивные датчики температуры)

Температурные датчики

, 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 при изменении температуры на один градус.Металлы и электропроводящие материалы показывают положительное значение TCR, в то время как полупроводники и неметаллические вещества будут показывать 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, залитую стеклом, а 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 схему, 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. 4-проводная 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 для измерения температуры, которые используют свойство изменения электрического сопротивления, которое происходит с температурой, как средство обеспечения показаний для 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 авиакосмической, 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
  • Датчики температуры на токовом выходе
  • Датчики температуры с цифровым выходом
  • Датчики температуры на выходе сопротивления
  • Диодные датчики температуры

Датчики температуры этого типа имеют довольно хорошую линейность выходного сигнала в зависимости от температуры и могут обеспечить разумную точность показаний во всем своем 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 (по Цельсию). 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 получены 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/

Другие датчики

Больше от Instruments & Controls

Преимущества инфракрасного датчика температуры

- Sure Controls

Инфракрасные датчики температуры воспринимают электромагнитные волны в диапазоне от 700 до 14 000 нм. В то время как инфракрасный спектр простирается до 1000000 нм, инфракрасные датчики температуры не измеряют более 14000 нм. Эти датчики работают, фокусируя инфракрасную энергию, излучаемую объектом, на один или несколько фотодетекторов.
Эти фотодетекторы преобразуют эту энергию в электрический сигнал, который пропорционален инфракрасной энергии, излучаемой объектом. Поскольку излучаемая инфракрасная энергия любого объекта пропорциональна его температуре, электрический сигнал обеспечивает точное считывание температуры объекта, на который он направлен. Инфракрасные сигналы проходят в датчик через окно из специального пластика. Хотя пластик обычно не пропускает инфракрасные частоты, датчики имеют форму, прозрачную для определенных частот.Этот пластик отфильтровывает нежелательные частоты и защищает электронику внутри датчика от пыли, грязи и других посторонних предметов.

Преимущества инфракрасных датчиков температуры

  • ИК-датчики считывают движущиеся объекты. Контактные датчики температуры плохо работают на движущихся объектах. Инфракрасные датчики температуры идеально подходят для измерения температуры шин, тормозов и подобных устройств.
  • ИК-датчики не изнашиваются. Отсутствие контакта означает отсутствие трения. Инфракрасные датчики не изнашиваются и, следовательно, имеют более длительный срок службы.
  • Инфракрасные датчики
  • могут предоставить более подробную информацию. Инфракрасный датчик может обеспечить более подробную информацию во время измерения, чем контактные устройства, просто направив его в разные точки на считываемом объекте.
  • Инфракрасные датчики
  • могут использоваться для обнаружения движения путем измерения колебаний температуры в поле зрения.

Заказ датчика

Каждое вещество на одной частоте излучает больше инфракрасного излучения, чем на других. Например, полиэтилен излучает большую часть инфракрасного излучения на длине волны 3 430 нм, а металлы - на длине волны 1 000 нм.Для оптимальной работы ИК-датчик температуры должен иметь спектральный диапазон, сосредоточенный вокруг этих пиковых температур. Поэтому важно либо помнить о том, для какого конкретного применения ИК-датчик необходим при его заказе, либо заказывать датчик с регулируемым спектральным диапазоном.

Фоновые источники тепла

Инфракрасные датчики температуры

могут быть спутаны с фоновыми источниками инфракрасного излучения при использовании в качестве датчиков движения. Вы можете обойти эту проблему, используя технику дифференциального обнаружения.Для этого подключите два датчика к дифференциальному усилителю в качестве противоположных входов. При таком подключении датчики компенсируют среднюю температуру общего поля зрения. Любые колебания фоновой температуры не могут вызвать считывание движения. Такая компоновка также снижает синфазные помехи. Обратите внимание, что этот метод работает только для обнаружения движения, а не для измерения температуры.
Чтобы справиться с проблемой фонового тепла при измерении температуры, в отличие от обнаружения движения, сузьте поле обзора датчика, чтобы оно было полностью ограничено измеряемым объектом.Если делать это напрямую нецелесообразно, используйте пластиковые экраны, чтобы заблокировать элементы фона в поле зрения датчика.

Позвоните в команду Sure Controls по телефону 800-844-8405 или свяжитесь с нами через Интернет для получения дополнительной информации об инфракрасных датчиках температуры.

Что такое датчик температуры?

Вы когда-нибудь оставляли свой смартфон в машине в жаркий день? Если это так, на вашем экране могло быть изображение термометра и предупреждение о том, что ваш телефон перегрелся.Это потому, что есть крошечный встроенный датчик температуры, который измеряет внутреннюю температуру вашего телефона. Как только внутри телефона достигается определенная температура (например, iPhone выключается при температуре около 113 градусов по Фаренгейту), датчик температуры отправляет электронный сигнал на встроенный компьютер. Это, в свою очередь, ограничивает доступ пользователей к каким-либо приложениям или функциям до тех пор, пока телефон снова не остынет, поскольку запущенные программы могут только еще больше повредить внутренние компоненты телефона.

Датчик температуры - это электронное устройство, которое измеряет температуру окружающей среды и преобразует входные данные в электронные данные для регистрации, отслеживания или сигнализации изменений температуры. Есть много разных типов датчиков температуры. Некоторые датчики температуры требуют прямого контакта с контролируемым физическим объектом (контактные датчики температуры), в то время как другие измеряют температуру объекта косвенно (бесконтактные датчики температуры).

Бесконтактные датчики температуры обычно являются инфракрасными (ИК) датчиками.Они удаленно обнаруживают инфракрасную энергию, излучаемую объектом, и отправляют сигнал на откалиброванную электронную схему, которая определяет температуру объекта.

Среди контактных датчиков температуры есть термопары и термисторы. Термопара состоит из двух проводников, каждый из которых изготовлен из металла разного типа, которые соединены на конце, образуя спай. Когда соединение подвергается нагреву, создается напряжение, которое напрямую соответствует входной температуре. Это происходит из-за явления, называемого термоэлектрическим эффектом.Термопары, как правило, недорогие, так как их конструкция и материалы просты. Другой тип контактного датчика температуры называется термистором. В термисторах сопротивление уменьшается с увеличением температуры. Существует два основных типа термисторов: отрицательный температурный коэффициент (NTC) и положительный температурный коэффициент (PTC). Термисторы более точны, чем термопары (способны измерять в пределах 0,05–1,5 градусов Цельсия), и они сделаны из керамики или полимеров. Температурные датчики сопротивления (RTD), по сути, являются металлическим аналогом термисторов, и они являются наиболее точным и дорогим типом датчиков температуры.

Датчики температуры используются в автомобилях, медицинских устройствах, компьютерах, кухонных приборах и другом оборудовании.

Датчик температуры

: типы, принцип работы, преимущества

- Реклама -

Здесь мы подробно остановимся на датчиках температуры. Датчик температуры - это электронное оборудование, которое определяет температуру окружающей среды и преобразует входящие данные в электронные выходные данные для управления записью или сигналом изменений температуры.Есть несколько типов датчиков температуры. Некоторым из них необходим прямой контакт с идентифицируемой физической целью, которая используется как контактные датчики температуры. Напротив, другие измеряют температуру целей косвенно, что описывается как бесконтактные датчики температуры. Здесь мы хотим представить вам, что такое датчик температуры и каковы его принципы работы, каковы области применения и каковы его различные типы.

Что такое датчик температуры?

Датчики температуры - это простые устройства, которые определяют степень холода или тепла и превращают ее в простой блок.Но задумывались ли вы когда-нибудь о том, как определяется температура почвы, земляных скважин, больших бетонных плотин или домов? Что ж, это делается с помощью некоторых датчиков температуры. Посетите здесь, чтобы наглядно увидеть, что такое датчик температуры.

Мы используем их в различных сферах повседневной жизни, например, в бытовых водонагревателях, холодильниках, микроволновых печах или в виде термометров. Как правило, они имеют широкий спектр применения, и геотехническая контролирующая зона является одним из них.Они используются в этой области для контроля состояния бетонных конструкций, мостов на грунте или воде и т. Д., Для структурных изменений в них в соответствии с сезонными изменениями.

Различные типы датчиков температуры (Ссылка: Learningeng.com )

Датчики температуры предназначены для мониторинга регулярных проверок специальных конструкций, таких как автомобильные мосты, железнодорожные пути, бетонные или грунтовые плотины и т. Д. Термометр является наиболее распространенной формой их применяли для определения степени температуры повсюду.

Принципиальная схема термопары (Ссылка: us.flukecal.com )

Термопара - еще один распространенный их пример. Термопара, или кратко Т / С, построена из двух разных металлов, которые создают электрическое выходное напряжение в прямой зависимости от изменения температуры. Другой их пример - резистивный датчик температуры (RTD). RTD - это переменный резистор, который изменяет свое электрическое сопротивление непосредственно с изменением температуры. Измерение RTD слишком повторяемое, точное и почти линейное.

Работа датчика температуры

Как обсуждалось ранее, датчик температуры - это прибор, который сконструирован для определения состояния холодности или жара в объекте. Принцип работы этого датчика основан на напряжении на его диоде. Изменение температуры напрямую связано с сопротивлением этого диода.

Сопротивление диода измеряется и преобразуется в простые и удобочитаемые значения температуры, такие как градусы Фаренгейта, Кельвина или Цельсия, и демонстрируются в понятных форматах вместо считываемых значений.Эти датчики температуры используются для измерения внутренней температуры различных конструкций, например, электростанций. Нажмите здесь, чтобы увидеть, какова пропорция изменения сопротивления диода и температуры.

Основным принципом работы датчиков температуры является изменение напряжения на выводах MOSFET. Если напряжение снижается, температура также уменьшается в соответствии с падением напряжения между эмиттером в полевом МОП-транзисторе и выводами базового датчика.

Кроме того, некоторые устройства имеют в конструкции датчика вибрирующую проволоку, которая работает по принципу изменения напряжения с последующими изменениями температуры.Вибрирующая проволока моделируется в зависимости от функции различных металлов. Они имеют различные линейные коэффициенты в зависимости от температуры их расширения.

В основном они включают магнитную проволоку, которая имеет высокую прочность на разрыв. Две секции предназначены для разнородных металлов, поэтому любое изменение температуры напрямую влияет на натяжение проволоки и, следовательно, на ее основную частоту вибрации.

В современных и высокотехнологичных датчиках температуры основным металлом является алюминий, поскольку алюминий имеет больший коэффициент теплового воздействия, чем сталь.Поскольку знак температуры преобразуется в частоту, считываемые значения, используемые для других вибрационных датчиков, также могут использоваться для контроля температуры.

Формула датчиков температуры

Частота, связанная с температурой, также пропорциональна натяжению 'σ' в проволоке, может быть описана следующим образом:

f = 1/2 * [σg / ρ] / 2L ( Гц)

Где:

σ = натяжение проволоки

ρ = плотность проволоки

L = длина проволоки

g = ускорение свободного падения

Типы датчиков температуры

Датчики температуры представлены в различных типах, размерах и формах.Однако есть две основные классификации: контактные и бесконтактные датчики.

Датчики контактного типа - это группа датчиков, которые определяют степень температуры в объекте, используя прямой контакт с ним. Их можно использовать для обнаружения жидкостей, твердых тел или газов в широком диапазоне температур. Среди них термопары и термисторы. Термопары обычно дешевы, так как их модель и основные материалы просты. Другой распространенный их тип - термистор. В термисторах сопротивление уменьшается с увеличением температуры.

Бесконтактные датчики не контактируют с объектом. Таким образом, они измеряют температуру, используя излучение источника тепла. Самый распространенный вид из них - инфракрасный (ИК) датчик. ИК-излучение обнаруживает энергию объекта удаленно и посылает сигнал электронной схеме, которая определяет температуру объекта по специальной калибровочной диаграмме.

Контактные и бесконтактные датчики подразделяются на следующие общие датчики, которые кратко описаны.

Термостаты

Термостат - это датчик контактного типа, содержащий биметаллическую секцию, изготовленную из двух разных металлов, таких как алюминий, никель, вольфрам или медь.

Типы датчиков температуры: Термостат

Основной принцип термостатов основан на разнице в коэффициенте линейного расширения металлов. Следовательно, он заставляет их создавать механическое движение из-за повышения температуры.

Термисторы

Термочувствительные резисторы или, вкратце, термисторы являются особыми датчиками из-за изменения их внешнего вида из-за изменения температуры.Термисторы изготовлены из керамических материалов, таких как оксиды определенных металлов, покрытых стеклом. Это позволит им просто формироваться.

Типы датчиков температуры: Термистор PTC

Некоторые термисторы являются NTC и имеют отрицательный температурный коэффициент. Поэтому в некоторых учебниках они будут представлены как отдельная группа датчиков. Мы обсудим их ниже полностью. Но есть много термисторов, имеющих положительный температурный коэффициент. Они представлены как PTC, и их сопротивление увеличивается при повышении температуры.

Резистивные датчики температуры

RTD - это датчики температуры, которые изготовлены из прецизионных проводящих металлов, таких как платина, покрытых катушкой. Электрическое сопротивление RTD изменяется из-за колебаний температуры.

Типы датчиков температуры: RTD

Термопары

Термопара является одним из самых популярных датчиков температуры благодаря широкому диапазону температур, точности, чувствительности, надежности и простоте.

Типы датчиков температуры: термопара

Термопара обычно состоит из двух частей из разнородных металлов, таких как константан и медь, соединенных сваркой. Одна из этих секций, обозначенная как холодный спай, имеет определенную температуру, а другая, обозначенная как горячий спай, предназначена для процесса измерения.

Термистор с отрицательным температурным коэффициентом (NTC)

NTC - это особый тип термисторов, который в основном напрямую реагирует даже на несколько изменений температуры.Отрицательный коэффициент означает, что термистор имеет большое сопротивление при низких температурах. Следовательно, при повышении температуры сопротивление сразу начинает падать.

Типы датчиков температуры: Термистор NTC

Можно сказать, что даже небольшое изменение температуры может быть точно обнаружено термисторами с отрицательным температурным коэффициентом в соответствии с большим изменением сопротивления на градус Цельсия в них. Тем не менее, они требуют линеаризации из-за экспоненциального принципа действия.Обычно они работают при температуре от -50 до 250 ° C.

Датчики на основе полупроводников

Датчик температуры на основе полупроводников работает с двумя комбинированными схемами или ИС. В их состав входят два подобных полевых МОП-транзистора с высокой чувствительностью. Они точно обеспечивают электрические характеристики, включая напряжение и ток, для измерения колебаний температуры. Они имеют примерно линейный выходной сигнал, но менее точны при температуре от 1 до 5 ° C. Они также показывают самое медленное время отклика от 5 до 60 с между датчиками температуры в своем температурном диапазоне.

Применение датчиков температуры

Как упоминалось ранее, существуют различные типы датчиков температуры, и наиболее распространенный метод классификации их применения зависит от способа подключения, который содержит контактные и бесконтактные датчики. Контактные датчики, такие как термисторы и термопары, напрямую связаны с объектом, который они хотят измерить, в то время как бесконтактные датчики обнаруживают тепловое излучение, испускаемое источником тепла. Основное применение этих датчиков температуры - в опасных местах, таких как атомные электростанции.

Датчики температуры определяют теплоту гидратации в бетонных конструкциях при геотермальном контроле. Их также можно использовать для контроля миграции просачиваемых или грунтовых вод. Один из самых распространенных способов их использования - это отверждение бетона. Он должен быть теплым, чтобы правильно формировать и лечить. Сезонная модификация вызывает расширение конструкции и изменяет ее общий объем.

Другие области применения датчика температуры:

  • Датчики температуры используются для проверки предположений модели, что улучшит экономичность и безопасность конструкции.
  • Они могут определять температуру горных пород для определения резервуаров для хранения сжиженных газов и процесса замерзания грунта.
  • Датчики температуры также могут использоваться в наземных скважинах и водохранилищах, а также для измерения температуры воды.
  • Они используются для интерпретации температуры в плотинах, чтобы уменьшить напряжение при колебаниях объема и контролировать колебания температуры на других установленных приборах, таких как твердение бетона.

Преимущества датчиков температуры

Датчики температуры имеют некоторые преимущества по сравнению с другими практическими приборами.

  • Датчики температуры недорогие, точные и чрезвычайно надежные в повторяющихся экспериментах.
  • Они подходят как для встраиваемого, так и для поверхностного монтажа.
  • У них более быстрое время отклика из-за меньшей тепловой массы.
  • Тип вибрирующей проволоки обычно полностью взаимозаменяемый. Это означает, что один индикатор можно использовать для всех датчиков. Он также имеет особую технологию для проверки долгосрочной стабильности, простой и быстрой работы.
  • Обычно они имеют степень защиты IP-68 благодаря водонепроницаемому корпусу.
  • У них есть индикаторы, которые подходят для непосредственного отображения температуры. Таким образом, их можно использовать для удаленного обнаружения и регистрации данных.
  • Их датчики температуры обладают точной линейностью и низким гистерезисом.
  • Наконец, следует сказать, что датчики температуры полностью герметичны. Они полностью герметизированы электронно-лучевой сваркой с чистым вакуумом внутри.

- Реклама -

Что нужно знать о датчиках температуры

Вы использовали холодильник, микроволновую печь, водонагреватель или термометр? Если да, то вы использовали датчик температуры.Датчики температуры находят применение как дома, так и в крупных отраслях промышленности, включая геотехнический мониторинг и производство. Они помогают отслеживать изменения температуры на железнодорожных путях, мостах, бетонных конструкциях, бетонных плотинах, скважинах и даже в почве.

Что такое датчики температуры?

Как следует из названия, датчик температуры - это устройство, которое измеряет, насколько горячий (или холодный) объект. Обычно датчики температуры представляют собой датчики температуры или термопары, которые используют электрические сигналы для измерения температуры.

Как работают датчики температуры?

В промышленных датчиках температуры используются диоды и транзисторы. При изменении температуры изменяется и напряжение на этих электрических компонентах. Эти изменения преобразуются в читаемые электрические сигналы, которые отображаются на экране. Другие датчики температуры используют вибрирующую проволоку для определения колебаний температуры, которые вызывают изменения растягивающего напряжения в этих проволоках, которые затем преобразуются в электрические сигналы. Датчик температуры должен иметь компонент, который реагирует на изменения температуры.

Для чего используются датчики температуры?

Сегодня на рынке доступно множество датчиков температуры. Тот, который вы выберете, будет зависеть от характера вашей работы. Датчики температуры делятся на две категории: контактные датчики и бесконтактные датчики.

  1. Контактные датчики измеряют температуру, когда они находятся в контакте с объектом, в котором измеряется температура. В их состав входят термисторы и термопары.
  2. Бесконтактные датчики , с другой стороны, измеряют тепловое излучение от объектов, в которых измеряется температура.Они полезны во взрывоопасных зонах, где невозможно установить контактные датчики. Бесконтактные датчики температуры находят применение на тепловых или атомных электростанциях, а также в геотехническом мониторинге и химической промышленности.

Датчики температуры также широко используются в строительных и строительных работах для отслеживания изменений температуры бетонных и стальных конструкций с целью предотвращения структурных повреждений.

Термостаты

Термостат - это датчик температуры, который использует биметаллическую полосу для определения изменений температуры.Биметаллическая полоса изготовлена ​​из двух металлов с разными коэффициентами линейного расширения. Чаще всего в термостатах используются вольфрам, никель, медь и алюминий.

Термисторы

Термисторы состоят из резисторов, чувствительных к перепадам температуры. В основном они сделаны из оксидов кобальта, марганца, никеля или других керамических материалов со стеклянным покрытием.

Хотите купить датчик температуры?

При покупке датчика температуры и принадлежностей вам необходимо выбрать надежного поставщика с многолетним опытом работы в отрасли.RAM Sensors, Inc. работает более трех десятилетий и производит датчики температуры на заказ для различных промышленных применений, в том числе:

Свяжитесь с опытным торговым представителем сегодня!

Как работают датчики температуры?

Датчики температуры - это устройства для измерения температуры с помощью электрических сигналов. Существуют разные модели с различным использованием.

Несколько примеров отраслей, использующих датчики температуры, включают пищевую промышленность, обработку химикатов и управление HVAC.Автомобильный сектор также использует различные датчики для измерения температуры в транспортных средствах. Продолжайте читать, чтобы узнать, как это устройство работает в разных приложениях.

Типы датчиков температуры

Различные датчики температуры идеально подходят для различных применений. Знание о различных типах - ключ к пониманию того, как работают эти устройства. Для начала вы можете проверить датчики температуры Pyrosales на предмет различных единиц измерения температуры, которые вы можете найти. На момент написания существует четыре основных классификации датчиков температуры:

Термопары

Пара контактов, образованных из двух разнородных металлов, является термопарными (ТП) датчиками температуры.Один терминал показывает эталонную температуру, а другой - измеряемую температуру. Эти два показания работают при разнице температур. Напряжение, вызванное этой разницей, заставит датчик температуры показывать значение на своем дисплее.

ТК

обычно бывают надежными, прочными и дешевыми. Кроме того, эти модели с датчиком температуры не требуют батарей. Многие TC могут давать показания от -250 градусов по Цельсию до 3000 градусов по Цельсию. Тем не менее, эти датчики температуры могут обеспечивать отличную производительность при показаниях до 2750 градусов Цельсия.Любое значение, превышающее указанное значение, может привести к повреждению.

Эти различные датчики температуры обладают уникальными достоинствами и недостатками. Например, ТС могут измерять показания температуры без помощи другого устройства. Однако вы не можете использовать эти устройства для измерения температуры на стыках. Тем не менее, деньги, которые вы сэкономите от использования TC, могут помочь вам сэкономить на отоплении и других расходах.

Термисторы

Во многих термометрах, используемых для измерения температуры человека, используются термисторные датчики.Изменение электрического тока и сопротивления внутри устройства приведет к изменению показаний температуры. В термисторах используются полупроводниковые материалы с определенными показаниями резистора для подготовки и отображения показаний температуры на встроенных дисплеях. Повышение температуры уменьшит сопротивление термистора.

Не путайте термисторы с резистивными датчиками температуры (RTD). В первом есть много моделей с использованием металлических сплавов, а во втором - чистые металлы.Однако под термисторным датчиком есть две разные модели.

У этих двух основных моделей термисторов нет конкретных названий. У одной модели сопротивление будет уменьшаться с повышением температуры и при отрицательном знаке K. Что касается другого термисторного датчика, сопротивление увеличивается с повышением температуры, и если K положительный.

Температурные датчики сопротивления (RTD)

RTD

- это датчики температуры, значения сопротивления и температуры которых одновременно изменяются в зависимости от конкретных сценариев.Эти датчики известны тем, что позволяют пользователям использовать повторяющиеся приложения. Стабильность также является еще одним преимуществом использования RTD.

Вы можете использовать RTD для измерения температуры в диапазоне от -50 до 500 градусов Цельсия для тонкопленочных моделей. Устройства с проволочной обмоткой могут считывать температуру от -200 до 850 градусов Цельсия.

Если RTD использует тонкую пленку для измерения температуры, он использует слой платины над подложкой. После применения устройство формирует шаблон, создаваемый электрическими импульсами от обрезанной цепи, чтобы создать определенное значение сопротивления.С другой стороны, RTD с проволочной обмоткой имеют керамическую или стеклянную намотку в корпусах.

Несколько примеров применения резистивных датчиков температуры включают считывание температуры с систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха и автомобилей. Эти устройства могут показывать показания температуры примерно через 15 секунд, если их поместить на неподвижную воду.

Инфракрасный

Датчики температуры, использующие инфракрасные технологии, измеряют показания в диапазоне от -70 до 1000 градусов Цельсия. Эти модели преобразуют показания тепловой энергии в простой для понимания анализ, отображаемый на встроенных дисплеях.Этот диапазон длин волн может начинаться от 0,7 мкм, что может доходить до 20 мкм. Устройство показывает показания после использования алгоритма компенсации температуры окружающей среды.

Инфракрасные датчики

- идеальный выбор, если термопары или резистивные датчики температуры не могут использоваться в определенных сценариях. Кроме того, инфракрасные датчики температуры могут показывать показания движущихся объектов. Эти предметы включают движущееся оборудование, такое как конвейерные ленты и ролики. Кроме того, инфракрасные датчики отлично подходят, когда пользователям нужно быстро измерить температуру.

Однако при использовании инфракрасного порта все еще существуют определенные ограничения. Вам необходимо учитывать и понимать поле зрения устройства, температурный диапазон, спектральную характеристику, коэффициент излучения и крепление. Если вы этого не сделаете, у вас могут возникнуть сложности при попытке использовать инфракрасное устройство в определенных приложениях.

Многие устройства умного дома теперь используют различные датчики температуры, чтобы обеспечить больший комфорт для многих пользователей.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *