Схема соединения датчика температуры

Подключение датчиков температуры

Датчики температуры являются важными элементами многих измерительных устройств. С помощью них измеряют температуру окружающей среды и различных тел. Данные приборы широко применяются в качестве измерителей температуры не только на производствах и в промышленности, но и в быту, и в сельском хозяйстве, то есть там, где людям в силу рода деятельности необходимо измерять температуру. И всегда имеет место вопрос, а как правильно осуществить подключение такого датчика, чтобы его функционирование было точным и не было бы сбоев?

Для подключения датчика температуры не требуется сложных работ, главное здесь — следовать точно инструкции, тогда и результат будет успешным, а самое сложное, что потребуется для монтажа — это обычный паяльник.

Типичный датчик представляет собой, как готовое устройство, шнур длиной более 2 метров, на конце которого закреплен непосредственно измерительный прибор, он отличается от шнура цветом, обычно — черный. Подключают устройство к аналого-цифровому преобразователю, который переводит аналоговый сигнал (ток или напряжение) от датчика в цифровой.

Один из выводов датчика заземляется, а второй подключается непосредственно к регистру АЦП сопротивлением 3-4 Ом. АЦП затем может быть подключен к модулю сбора информации, который посредством USB-интерфейса может быть подключен к компьютеру, где с помощью специальной программы можно производить те или иные действия, опираясь на полученные данные.

Программы позволяют оперировать с полученной информацией и выполнять множество связанных с измерением температуры задач. Многие современные системы сбора информации оснащены специально дисплеями для возможности мониторинга осуществленных измерений.

Несмотря на кажущуюся простоту, датчики температуры имеют разные схемы подключения, поскольку часто необходимо учитывать погрешности, связанные с сопротивлением проводов.

Рассмотрим конкретный пример. Прибор PT100 имеет сопротивление 100 Ом при температуре на датчике 0 градусов Цельсия. Если его подключить по классической двухпроводной схеме, используя медный провод сечением 0,12 кв.мм, причем соединительный кабель будет иметь длину 3 метра, то два повода сами будут иметь сопротивление приблизительно 0,5 Ом, а это даст погрешность, ибо суммарное сопротивление при 0 градусов будет уже 100,5 Ом, а такое сопротивление должно быть у датчика при температуре 101,2 градуса.

Мы видим, что при подключении по двухпроводной схеме могут возникнуть проблемы, связанные с погрешностью из-за сопротивления соединительных проводов, однако этих проблем можно избежать. Для этого в некоторых приборах возможна корректировка, например на 1,2 градуса. Но такая корректировка не скомпенсирует полностью сопротивление проводов, ибо провода сами под действием температуры изменяют свое сопротивление.

Допустим, часть проводов расположена совсем неподалеку от нагреваемой камеры, вместе с датчиком, а другая часть — далеко от нее, и меняет свою температуру и сопротивление под действием окружающих факторов в помещении. В таком случае сопротивление проводников 0,5 Ом в процессе нагрева до каждых 250 градусов будет становиться в 2 раза больше, и это необходимо учесть.

Чтобы избежать погрешности, используют подключение по трехпроводной схеме, чтобы прибор измерил общий показатель сопротивления вместе с сопротивлением обоих проводов, хотя можно учесть сопротивление одного провода, просто умножив его потом на 2. После этого из суммы вычитается сопротивление проводов, и остается показание самого датчика. При таком решении получается довольно высокая точность даже если сопротивление проводов могла бы повлиять значительно.

Однако даже трехпроводная схема не может скорректировать погрешность связанную с разной степенью сопротивления проводников в силу неоднородности материала, разного сечения по длине и т. д. Конечно, если длина проводника мала, то и погрешность будет мизерной, и даже при двухпроводной схеме отклонения в показаниях температуры будут не значительными. Но если проводники достаточно длинные, то влияние их очень существенно. Тогда нужно применять уже четырехпроводное подключение, когда прибор измеряет сопротивление исключительно датчика без учета сопротивления проводов.

Так, двухпроводная схема применима в случаях когда:

Диапазон измерения не выше 40 градусов, и высокая точность не нужна, допустима погрешность в 1 градус;

Соединительные провода достаточно большого сечения и короткие, тогда их сопротивление сравнительно не велико, и погрешность самого прибора примерно соизмерима с ними: пусть, сопротивление проводов 0,1 Ом на градус, а точность нужна 0,5 градуса, то есть получаемая погрешность меньше допустимой. Трехпроводная схема применима в случаях, когда измерения проводятся на расстояниях от 3 до 100 метров от датчика, а диапазон — до 300 градусов, при допустимой погрешности 0,5%.

Для более точных, прецизионных измерений, где погрешность не должна превышать 0,1 градус, применяют четырехпроводную схему.

Для проверки прибора можно использовать обычный тестер. Диапазоном для датчиков, которые обладают сопротивлением 100 Ом при 0 градусов, как раз подойдет от 0 до 200 Ом, этот диапазон есть на любом мультиметре.

Проверку породят при комнатной температуре, при этом определяют, какие из проводов прибора соединены накоротко, а какие соединены непосредственно с датчиком, затем измеряют, показывает ли прибор сопротивление, которое должно быть по паспорту при определенной температуре. В завершении нужно убедиться, что нет замыкания на корпус термопреобразователя, это измерение делается в мегаомном диапазоне. Для полного соблюдения техники безопасности не касайтесь руками проводов и корпуса.

Если в процессе проверки тестер покажет бесконечно большое сопротивление, это знак того, что в корпусе датчика случайно оказались жир или вода. Такое устройство некоторое время поработает, но показания его будут плавающими.

Важно помнить, что все работы по подключению и проверке датчика должны выполняться в резиновых перчатках. Нельзя разбирать устройство, а если что-то повреждено, например на кабелях питания отсутствует в каких-то местах изоляция, то такое оборудование устанавливать нельзя. Датчик при монтаже может вызывать помехи для других устройств, работающих поблизости, поэтому их следует предварительно отключить.

Если у вас возникают сложности, то доверьте работы профессионалам. Вообще, по инструкции все можно осуществить самостоятельно, но в некоторых случаях лучше не рисковать. По окончании монтажа убедитесь, что устройство прочно закреплено в нужном месте, это очень важно. Помните о том, что датчик крайне чувствителен к влажности. Не проводите монтажные работы во время грозы.

Проводите профилактические проверки время от времени, чтобы убедиться в том, насколько качественно работает датчик. Его качество в принципе должно быть высоким, не экономьте при покупке датчика, качественный прибор не может стоить очень дешево, это не тот случай, когда следует пытаться экономить.

Принцип действия датчика температуры охлаждающей жидкости

В датчиках температуры охлаждающей жидкости используются свойства металлов и полупроводников менять свое сопротивление при изменении температуры окружающей среды. Современные автомобили оснащены датчиками температуры, представляющими собой полупроводниковые резисторы с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления (ТКС), – их сопротивление уменьшается с увеличением температуры окружающей среды. По сравнению с металлическими терморезисторами полупроводниковые обладают примерно в 10 раз большим значением ТКС, т.е. изменение температуры вызывает резкое изменение их сопротивления.

Датчик включается в электрическую цепь контрольного прибора. При изменении температуры ток проходящий через датчик, изменяется, что вызывает отклонение стрелки указателя контрольного прибора. Сопротивление терморезистора датчика нелинейно зависит от температуры.

рис 1.2–схема включения датчика температуры в цепь контрольного прибора Д-датчик, У-указатель, Uбс-
напряжение бортовой сети, Iд- ток протекающий через датчик.

Устройство, работа. Во всех отечественных автомобилях применяются указатели температуры
охлаждающей жидкости (термометры) логометрического типа (рис. 1.3.), принцип действия которых
основан на взаимодействии поля постоянного магнита 6 соединенного со стрелкой
2,с результирующим магнитным полем трех измерительных обмоток (1,3,4),по которым протекает
ток, причем величина тока в обмотке 1 зависит от сопротивления датчика.

рис 1.4 –Датчики температуры охлаждающей жидкости.
I-датчик-ТМ 100А, II-датчик ТМ 106, а- устройство, б-зависимость сопротивления от температуры, 1-
полупроводниковый терморизистор, 2-токоведущая пружина, 3- корпус, 4-вывод
Датчик термометра (рис. 1.4) представляет собой латунный или бронзовый баллон (корпус) 3, на
расширенной верхней части которого выполнены шестигранник под ключ и коническая резьба для
крепления датчика. К плоскому донышку баллона прижат терморезистор 1, выполненный в виде
таблетки. Между зажимом датчика и таблеткой установлена токоведущая пружина 2, которая
изолирована от стенки баллона При низкой температуре охлаждающей жидкости сопротивление
датчика велико, поэтому ток в обмотке 1 (см. рис. 1.3) и ее магнитный поток будут малы.
Вследствие действия результирующего магнитного потока всех трех обмоток постоянный магнит и
вместе с ним стрелка 2 повернуты в левую часть шкалы указателя. С увеличением температуры
охлаждающей жидкости сопротивление терморезистора уменьшается, увеличивается ток в
обмотке 1 и создаваемый ею магнитный поток. Результирующий магнитный поток обмоток также
изменяется, и стрелка 2 поворачивается в правую часть шкалы указателя.

Схема соединения датчика температуры

В данном разделе мы решили пояснить, как правильно подключаются датчики температуры сопротивления, чем отличаются различные схемы подключения, как проверить датчик температуры, что делать если схема подключения и датчик который есть в наличии не совпадает.

Основные схемы подключения датчиков температуры сопротивления представлены на рис.1-3.

Как видно из рисунков 1-3 датчик представляет из себя некий термоэлемент, сопротивление которого изменяется в зависимости от его собственной температуры. К термоэлементу в зависимости от схемы подключения могут быть подпаяны 2 провода (рис.1), три провода (рис.2), четыре провода (рис.3).

Для чего применяются различные схемы подключения датчиков температуры сопротивления?

Дело в том, что измеряемым параметром при применении таких датчиков является сопротивление датчика, однако провода имеют собственное сопротивление и внсят тем самым определенную погрешность.

Например, если датчик температуры Pt100 при нуле градусов цельсия (сопротивление 100 Ом) подключен по двух проводной схеме медным проводом сечением 0,12 мм2, длина соединительного кабеля 3 м, то два провода в сумме дадут сопротивление около 0,5 Ом в результате набегает погрешность – датчик дает суммарное сопротивление 100,5 Ом, что соответствует температуре примерно 101,2 градуса.

Эту погрешность можно скорректировать прибором (если прибор это позволяет), введя корректировку на 1,2 градуса. Однако такая корректировка не может полностью компенсировать сопротивление проводов датчика. Это связано с тем, что медные провода являются сами по себе термосопротивлениями, т.е. сопротивление проводов так же меняется от темепратуры. Причем в случае например с нагреваемой камерой часть проводов, которая находится вместе с датчиком нагревается и меняет сопротивление, а часть за пределами камеры меняется с изменением температуры в комнате.

В случае рассмотреном выше при сопротивлении проводов 0,5 ома при нагреве на каждые 250 градусов сопротивление проводов может измениться практически вдвое. Дав дополнительно 1,2 градуса цельсия погрешность.

Для исключения влияния сопротивления проводов применяют трехпроводную схему подключения датчика температуры. При такой схеме подключения прибор измеряет суммарное сопротивление датчика с проводами и сопротивление двух проводов (или одного провода и умножает его на 2) и вычитает сопротивление проводов из суммарного, выделяя тем самым чистое сопротивление датчика. Такая схема подключения позволяет получать достаточно высокую точность при значительных влияниях сопротивлений проводов на тчоность измерения. Однако данная схема не учитывает, что провода ввиду погрешностей изготовления могут обладать разным сопротивлением (в следствии неоднородности материала, изменения сечения по длине и пр.) такие погрешности вводят меньшие отклонения в отображаемой температуре чем при двух проводной схеме, однако при больших длинах проводов могут быть существенны. В таких случаях может потребоваться применение четырех проводной схемы подключения, в которой прибор измеряет непосредственно сопротивление датчика без учета соединительных проводов.

В каких случаях можно применять двух проводную схему подключения:

1. Диапазон измерения не большой (например 0. 40 градусов) и требуется невысокая точность (например 1 градус)

2. Соединительные провода имеют большое сечение и длина их не велика, т.е сопротивление проводов мало по сравнению с сопротивлением датчика и не вносит существенной погрешности. Например суммарное сопротивление 2 проводов 0,1 ом, а сопротивление датчика меняется на 0,5 Ома на градус, требуемая точнось 0,5 градуса, таким образом сопротивление проводов вносит погрешность меньше, чем допустимая погрешность.

Трехпроводная схема подключения датчиков температуры сопротивления:

Наиболее распространненная схема подключения, применяемая для измерений на удалении датчика от 3 до 100 м, позволяющая в диапазоне до 300 градусов иметь погрешность порядка 0,5 %, т.е. 0,5 С на 100 С.

Четырех проводная схема подключения:

Применяется как правило для прецизионных измерений с точностью 0,1 С и выше.

Прозвонка (проверка) датчиков температуры сопротивления:

Для прозвонки датчиков температуры требуется обычный тестер показывающий сопротивление, для датчиков с сопротивлением при нуле градусов до 100 ом включительно потимальный диапазон измерения тестера до 200 Ом.

Прозвонку можно производить при комнатной температуре, либо при другой заранее известной температуре входящей в рабочую зону датчика (например поместив датчик в сосуд с водо-ледяной смесью 0 градусов или кипящий чайник примерно, с поправкой на давление, 100 градусов).

При прозвонке определяется, какие провода соединены между собой накоротко возле датчика, сопротивление между такими проводами как правило существенно меньше чем сопротивление датчика (это сопротивление между выводами 1,3 и 2,4). Сопротивление между такими выводами для стандартных датчиков составляет от 0 до 5 Ом, в зависимости от сечения и длинны соединительных проводов. Найдя провода с таким значением сопротивления мы однозначно можем определить какие выводы куда подключать. При трехпроводной схеме выводы 1 и 3 равнозначны т.е. если их подключить наоборот на измерение это никак не повлияет. При четырехпроводной схеме пары проводов 1,3 и 2,4 между собой равнозначны, и внутри пары между собой провода тоже равнозначны, т.е. первый с третим можно переставлять между собой, и второй с четвертым можно переставлять, и целиком пару 1,3 можно переставить с парой 2,4 на результаты измерений это не повлияет.

Кроме этого проверяется, что датчик рабочий, т.е. выдает то сопротивление которое должен при данной температуре (измерение между выводами 1 и 2).

Таблицу значений сопротивлений для основных типов датчиков при разных температурах можно посмотреть тут.

Кроме этого нужно убедиться, что датчик не замыкает на корпус термопреобразователя, прозвонив на мегаомном диапазоне (20. 200 МОм) сопротивление между проводами и корпусом датчика, при этом руками касаться контактов корпуса, проводов и щупов нельзя. Если на мегаомах тестер показывает не бесконечное сопротивление, то скорее всего в корпус датчика попал жир или влага, такой датчик может работать некоторое время, но точность показаний будет снижаться, показания могут плавать.

Каким образом можно подключить датчик температуры сопротивления если его схема подключения не совпадает со схемой на приборе?

Рассмотрим различные варианты:

1. в наличии есть двухпроводный датчик температуры

Соответственно если подключить требуется к прибору с трехпроводной или четырехпроводной схемой, то можно установить соответственно одну или две перемычки на контактах прибора, в местах, где подключаются короткозамкнутые провода. На рисунках 4 и 5 это обозначено перемычками на контактах 1,3 и 2,4.

Несомненно такое подключение приведет к погрешности измерения, и если прибор не позволяет её скомпенсировать, то можно в требуемом диапазоне измерения определить погрешность показаний используя образцовый термометр и рассчитать корректировку, которую нужно прибавлять к показаниям. Это позволит временно решить проблему и не останавливать технологический процесс.

2. в наличии есть трехпроводный датчик температуры

Если подключать такой датчик по двухпроводной схеме рекомендуется соединить два короткозамкнутых у датчика провода вместе, для уменьшения споротивления соединительных проводов (так же можно один из короткозамкнутых проводов заизолировать и не подключать или откусить кусачками). Датчик будет работать в двухпроводной схеме не внося никакой дополнительной погрешности.

Установка датчика температуры

Неправильная эксплуатация котельного оборудования нередко приводит к нежелательным последствиям. Для контроля параметров работы теплоносителя осуществляется установка датчика температуры на отопительный контур. Ниже мы расскажем о принципе действия и правилах монтажа устройств.

Для контроля параметров работы теплоносителя котла рекомендуется установка датчика температуры.

Особенности датчиков

В комплект отопительного оборудования компании «Теплодар», помимо самого котла, входит термоэлектронагреватель (ТЭН). Пульт управления необходимо купить отдельно. ПУ для блока ТЭН позволяет оперативно перевести работу нагревателя в автоматический режим. Это очень удобно, поскольку освобождает пользователя от постоянного контроля работы и выставления нужных параметров вручную. При снижении интенсивности горения в топке при помощи пульта можно легко и быстро отрегулировать этот показатель и не допустить понижения комфортной температуры в помещении.

Предусмотрено два типа датчиков:

• температуры воздуха — размещается в помещении или котельной;
• температуры теплоносителя — монтируется на трубопровод.

Существует ряд разновидностей устройств для измерения температуры. Так, в котлах «Теплодар» применяются накладные проводные элементы.

Ниже мы проанализируем целесообразность установки датчика температуры жидкости.

Назначение устройств

Эксплуатация отопительных котлов должна производиться в четком соответствии с требованиями пожарной безопасности. Например, не допускается повышение температуры теплоносителя более 95°С. Несоблюдение данного условия повлечет за собой разложение лакокрасочного покрытия котла, и краска с внутренних стенок, попав в трубы, засорит отопительный контур.

Последнее обстоятельство чревато целым спектром неприятных последствий — от неравномерного прогрева комнат до прорыва системы. Поэтому перегрев категорически недопустим, что регламентировано также и санитарными нормами.

Датчик температуры (ДТ) контролирует состояние теплоносителя в процессе работы твердотопливного и электрического котлов. Снятые показания устройство тут же передает в контроллер, который обрабатывает полученную информацию, преобразует ее в сигнал, отображающийся на дисплее пульта управления.

Показания датчика температуры контроллер преобразует в сигнал, отображающийся на дисплее пульта управления.

Что дает использование датчика?

Кроме поддержания определенного микроклимата, датчик температуры выполняет следующие функции:

• позволяет экономить топливо и тепловую энергию;
• позволяет контролировать равномерность прогрева всех помещений.

Наличие датчика не гарантирует идеальной работы отопительной системы, однако последствия отсутствия устройства очевидны — перерасход горючего, перегрев котла с последующим выходом его из строя, неравномерный прогрев дома.

Последствия неисправностей датчиков

Если в работе котла появляются проблемы, причина может скрываться в некорректном функционировании датчиков. Ниже приведены примеры таких отклонений:

1. Внезапное отключение котла. Есть вероятность, что сгорело реле включения датчика температуры. Реже причина кроется в неисправности блока управления.
2. Затухание пеллетной/газовой горелки. Сбой в работе датчика иногда вызывает автоматическое выключение основной горелки. Это приводит к тому, что нестандартное оборудование тоже перестает работать.
3. Видимая неисправность блока управления. К этому может привести залипание реле температурного датчика.

ПУВН-10 и ПУБТ-03: основные характеристики

Компания «Теплодар» сама производит и предлагает приобрести вместе с отопительными котлами пульты управления. Наиболее востребованными из них являются ПУВН-10 и ПУБТ-03.

Пульт управления водоэлектронагревателями ПУВН-10 совместим с большинством моделей котлов «Куппер». Сюда относятся серии:

Температурный датчик от ПУ устанавливается на трубу подачи и «обратки» (выход / вход в котел). Приспособление также подходит для приборов, на которых установлена пеллетная или газовая горелка. Его использование обеспечивает возможность автоматического отключения котла при перегреве или коротком замыкании.

Универсальный пульт управления для блока ТЭНов в котлах «Куппер» ПУБТ-03.

Пульт управления блоком термоэлектронагревателей ПУБТ-03, помимо ранее названных серий, совместим с котлами «Куппер КАРБО» и «Куппер Практик». Стоимость устройств разнится — у пультов линейки ПУБТ-10 она начинается от 5920 рублей, у ПУБТ-03 — от 10 990 рублей.

Более высокая цена ПУБТ-03 обусловлена тем, что устройство имеет больше функций и считается более универсальным. Так, с его помощью можно регулировать следующие параметры:

• время включения/отключения ТЭНа;
• аварийное включение/выключение при охлаждении/перегреве теплоносителя;
• поддержание заданной температуры ТЭНа.

Также при помощи пульта управления можно настроить дату включения ТЭНа, продолжительность его нагрева и задать нужную цикличность работы.

Монтаж ПУ очень прост. Чуть сложнее, разве что, установка датчика температуры воды на трубы «подачи» и «обратки».

Далее по плану идут электромонтажные работы по подключению датчика к блоку коммутации.

Этапы работы

Для осуществления установки вам понадобятся:

• сам датчик;
• пластиковые хомуты (3 шт.);
• теплоизоляционная гильза;
• термопаста типа КПТ-8 (кремнийорганическая паста теплопроводная) или ее аналог.

Паста наносится на поверхность чувствительного элемента датчика температуры (ДТ) с целью улучшения теплопроводности. В дальнейшем это положительно влияет на точность измерений.

Необходимо соблюсти некоторые требования к установке датчика. Например, длина провода между ДТ подачи и ДТ «обратки» должна составлять 1,5 м. Расстояние от датчика до блока коммутации — 3 м, от БК до ПУ — столько же.

Второе требование касается расположения устройств. Место установки датчика температуры на трубе — не менее 20 см от отопительного котла. В большей степени это требование обусловлено простотой удобства самого монтажа.

Этапов установки всего 4:

1. Датчик прикладывается к трубе стороной, на которую нанесена термопаста.
2. Устройство притягивается и фиксируется одним пластиковым хомутом поверх чувствительного элемента.
3. Датчик оборачивается теплоизоляционной гильзой.
4. Гильза закрепляется двумя хомутами.

Готово, установка выносного датчика температуры завершена.

Далее шлейф ДТ протягивается к блоку коммутации, вставляется в разъем Х2. Силовой провод ТЭНа подключается к разъему Х1 посредством винтового зажима, а силовой кабель — к автоматическому выключателю на ПУ. Соединением блоков коммутации и управления завершается установка ПУ.

Включение автоматов на блоке коммутации приводит к активации пульта управления. Температуры теплоносителя на «подаче» и «обратке» отображаются в нижнем левом углу дисплея (снизу/сверху соответственно).

Пульт управления блоком ТЭНов в котлах “Куппер” «ПУВН-10».

ПУВН-10 и ПУБТ-03 рекомендуется использовать на отопительных котлах «Теплодар». Они помогут пользователю легко контролировать важные параметры.

При этом помним, что грамотная установка датчиков температуры на трубопроводе — первое условие корректного, длительного и бесперебойного функционирования пульта управления.

Специалисты компании «Теплодар» осуществляют профессиональный монтаж теплового оборудования и комплектующих. Обращаем также ваше внимание, что гарантия на продукцию предоставляется только при заключении договора на установку.