Подключение термодатчика: Подключение термодатчика ds18b20 ?

Содержание

Подключение термодатчика ds18b20 ?

В этой статье расскажу о подключении датчиков ds18b20 к Ардуино. Само слово датчиков, подразумевает несколько таких датчиков, а не один. Благо подключать их очень легко, просто на просто параллельно. А потом только и останется, что залить библиотеки и скетч. Ну, обо всем по порядку.
Использование таких температурных датчиков и микроконтроллеров, может не только стать для вас увлекательным электронным конструктором, но и в помочь в реализации действительно актуальных и прагматичных жизненных проблем и задач.

Как подключать датчики ds18b20 к Ардуино

Собственно схема одного или нескольких датчиков подразумевает нечто следующее.

Каждый из датчиков просто подключается последовательно, вот и все. При этом питание можно взять прямо с платы Ардуинки 3,3 или 5 вольт. У меня работал один от 3,3, другой от 5 вольт и все было корректно.

Библиотеки для работы термодатчиков ds18b20

Для того чтобы датчики работали с понятными, вернее сказать общепринятыми командами, лучше всего залить пару библиотек:

OneWire

DallasTemperature

Само собой библиотеки постоянно обновляются, эти версии были проверены и применены. Как заливать библиотеки можно узнать из статьи про подключение экрана. Там кстати можно найти другие библиотеки для самого экрана и узнать о его подключении.

Скетч для работы с датчиками ds18b20 включающими нагрузки при разнице температур

Собственно датчики покупались для конкретного проекта, который мне удалось реализовать. Во-первых, хотелось выводить данные на дисплей. Во-вторых, хотелось проводить сравнительный анализ температуры между датчиками и при указании определенных условий включать исполнительную нагрузку.
В моем случае алгоритм получился такой. Если температура на первом датчике ниже второго, то светодиод не горит. Как температура повышается, становится выше второго, то загорается светодиод.

А теперь и сам СКЕТЧ №1

Каких-либо проблем при заливке библиотек и подключении не возникало. С проблемами не сталкивался, поэтому описать возможные из них, не смогу.

Скетч для работы с датчиком ds18b20 и экраном, отображающим температуру и график ее изменения

Смотрим еще один пример. Вначале видео.

Здесь выводится температура в виде символов актуальная на настоящий момент и на экране пишется хронология изменения температуры за определенный период времени. Библиотеки используются все те же, что и выше упомянутые.

А теперь и сам СКЕТЧ №2

Теперь тема все-таки отчасти раскрыта, хотя примеров и возможных поделок может быть великое множество!

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

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

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

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

Датчик термосопротивления с двойным чувствительным элементом.

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

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

Ретрансляция сигнала.

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

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

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

Датчик температуры с нормирующим преобразователем 4-20 мА.

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

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

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

Сплиттер или размножитель сигнала.

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

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

Цифровой обмен данными.

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

схема подключения термодатчика. Котел и термостат одной фирмы

С наступлением холодов многие начинают задумываться о дополнительном отоплении своего жилища. Поскольку с началом отопительного сезона, как правило, начинаются ремонтные работы на местах порывов теплотрасс. Или же появляются мысли перейти на электрическое отопление, как дополнительную альтернативу для загородного дома. В данной статье речь пойдет о контролирующем температуру устройстве — термостате, а именно мы расскажем о том, как производится установка и подключение терморегулятора к инфракрасному обогревателю.

Нюансы установки

Не будем вдаваться в типы и виды регуляторов, устраивать сравнение и турниры. Все они хороши по своему и будут выполнять свое назначение, служа верой и правдой. Первое, на что хочется обратить внимание — это место установки. Не зависит от того, какого у вас типа обогреватели: инфракрасные, панельные, конвекционные.

Установка терморегулятора с датчиком температуры воздуха запрещена в следующих местах:

в непосредственной близости возле обогревателей;
в местах, где есть сквозняк;
в зоне обогрева инфракрасных излучателей.

Все эти места непригодны для размещения термостата, поскольку при расположении возле нагревателя, воздух рядом с ним нагреется до нужной температуры раньше, что приведет к ложному срабатыванию, в результате чего помещение не нагреется до комфортной температуры.

Если установить терморегулятор в зоне нагрева ИК нагревателя, его корпус нагреется раньше и исказит показания датчика. В местах где проходит сквозняк датчик не покажет нужную температуру и обогреватели будут перегревать помещение, расходуя лишнюю электроэнергию. Размещение термодатчика по высоте должно производится в зоне комфорта, на уровне 1.5 метра от пола.

Схемы подключения

Всегда, перед установкой и подключением терморегулятора ознакамливайтесь с инструкцией и паспортными данными на устройство. Поскольку производитель указывает требуемое сечение кабеля и дает схему подключения на свою продукцию. В случае отступления от требований и экономии на проводе и термостатах есть большая вероятность выхода оборудования из строя или угрозы пожара.

Схема подключения терморегулятора к инфракрасному обогревателю мощностью до 3.5 кВт:

Если обогрев помещения осуществляется группой нагревателей до 3.5 кВт, то схема подсоединения будут выглядеть так:

В том случае, если вы обладатель трехфазной сети и обогрев осуществляется группой обогревателей суммарной мощностью более 3.5 кВт, то в схему управления добавляется магнитный пускатель, которым управляет терморегулятор:

Вот по такому принципу производят монтаж регулятора температуры. Как вы видите, существуют некоторые особенности в установке и подключении термостата, поэтому важно изначально ознакомиться с инструкцией от производителя, после чего приступать к основному процессу.

Для создания комфорта внутри жилого помещения существует множество устройств, среди которых различные приборы, принимающие на себя функцию по регулировке температуры воды или окружающего воздуха. К данному типу устройств относится терморегулятор, это изделие призванное после настройки самостоятельно поддерживать температуру тена или другого нагревательного элемента путем включения и выключения электрического питания. В данной статье рассмотрен вопрос, как подключить терморегулятор, а также приведена схема подсоединения контролера к системе теплого пола.

Виды терморегуляторов

Существует два основных типа терморегуляторов, которые различаются в зависимости от принципа работы:

Механические приборы – это термостаты, которые регулируют температуру исполняющего устройства размыканием контакта между двумя пластинами разной плотности. При нагревании датчика сигнал поступает в корпус контактора и передает импульс на размыкание или замыкание пластин;

Электронный термостат. В данном случае информация, поступающая от датчика температуры, анализируется в цифровом процессоре, только после этого выполняется команда на подачу питания на нагревательный элемент.

В обоих случаях управление осуществляется вручную, методом выставления необходимой температуры на корпусе контролера. Также можно выделить классификацию терморегуляторов на основании визуализации и клавиш управления. Термостаты бывают с проворачиваемыми дисками со шкалой, кнопками настройки или сенсорным экраном. Принцип работы всех перечисленных изделий существенно не отличается друг от друга.

Также существует классификация термостатов по типу размещения: наружные или внутренние. В зависимости от решаемой задачи, устройство может устанавливаться в стену в предварительно проделанную нишу. Строительный размер такого прибора совпадает с обыкновенной розеткой, поэтому его часто монтируют в прорубленное коронкой отверстие.

Терморегулятор с наружным расположением имеет более толстый корпус, который закрыт со всех сторон пластиковыми пластинами. Минус такого устройства – его габарит, в связи с невозможностью расположить прибор внутри стены он будет выступать на плоскости, к тому же при подключении к нему кабеля придется устраивать дополнительный канал из гофрированной трубы или пенала.

Сферы применения терморегуляторов

Термостаты получили широкое распространение в различных сферах, как в промышленности, так и в обычном быту. Чаще всего указанные приборы можно встретить в системах теплого пола с нагревательным элементом в виде греющего жгута, который располагается в стяжке. При подаче питания на электроды провода нагреваются и отдают тепло всем окружающим слоям, для правильной работы система оборудована датчиком температуры, встроенным в стяжку. Контроллер может использоваться для электрического или водяного теплого пола, принцип его работы от этого не меняется.

Также термостат применяется в нагревательных или отопительных котлах для автоматической регулировки уровня нагрева внутренней среды. Данными приборами многие производители укомплектовывают нагревательные приборы уже на стадии изготовления, но даже если конструкцией котла это не предусмотрено, контролер на линию можно установить самостоятельно.

Подключение терморегулятора

Так как терморегуляторы можно использовать как для контроля нагревательных элементов, так и управления охладителем, в конструкции прибора имеется два типа контактов и клемм. Во время самостоятельного подключения устройства в систему необходимо строго соблюдать полярность контактов и не допускать противоречий в схеме.

Для подсоединения механического термостата не требуется подводки электричества, так как все управление и размыкание выключателя осуществляется путем физического изменения характеристик нагревающейся пластины. Для подключения данного прибора нужно следовать приведенному ниже алгоритму:

В документациях к приборам имеется обозначение клемм по номерам, в соответствии с этими показателями необходимо осуществлять сборку системы. В первую очередь, нужно подсоединить нулевой кабель к электродам коробки и отвести его сразу на потребляемые нагревательные элементы, например, теплый пол;
Фаза заводится в контроллер напрямую, без подключения к бытовым приборам. Коробка сама будет распределять электричество в момент включения контактов. В некоторых устройствах необходимо проложить перемычку внутри термостата от плюсового провода на индикатор работы, который показывает сигнал в момент включения нагревателя и на протяжении всего периода работы;

В управляющем устройстве расположены клеммы для подключения охладительного нагревательного элемента, а также для внешнего датчика температуры. Все устройства должны подсоединяться последовательно, ток при этом должен быть отключен полностью. Это типичная схема подключения терморегулятора, которая наиболее распространена в системах теплого пола или инфракрасного отопления помещения;
Датчик температуры присоединяется в последнюю очередь, после чего выполняется тестовый запуск системы и проверка напряжения на всех элементах.

Существует также схема подключения термостата с использованием магнитного автоматического выключателя, чаще всего данную схему применяют при наличии нескольких управляемых устройств, требующих для работы ток с высоким напряжением. При этом автомат подключается в разомкнутую сеть плюсового кабеля параллельно с термостатом, дополнительно имеется связующий кабель с устройством управления. Ток на потребляющие приборы подается через автоматический выключатель, но управление им осуществляет термостат. Нагревательные элементы связаны с контролером только на параллельной линии и через автомат, это позволяет эксплуатировать систему с высоким напряжением без перебоев и в безопасном режиме. В случае возникновения аварийной ситуации сработает выключатель и полностью обесточит все устройства.

Таким образом, из схемы видно, что терморегулятор подключается к нагревательным или охладительным приборам непосредственно перед подачей на них напряжения, то есть контролер будет первым элементом в системе. Многие термостаты оборудованы электронной микросхемой и процессором, которые, кроме показателей температуры, дают дополнительные данные о различных показателях, таких как состояние влажности в помещении, давление и время, необходимое для достижения заданных параметров. Такие устройства имеют стоимость гораздо выше, чем механические терморегуляторы бытового назначения.

Подключение термостата к системе теплого пола

В зависимости от типа нагревательного кабеля в системе теплого пола, схема подключения будет разной. Существует два типа пола: с одножильным и двух жильным жгутом, принцип работы между ними схож, но у многожильного кабеля ресурс работы, а также технические показатели по скорости и высоте нагрева намного выше.

Подключить термостат к одножильной системе проще – достаточно присоединить два нулевых кабеля в одну клемму, а фазу – в соответствующее гнездо. При этом ток будет проходить через всю длину последовательно по кольцу закладки жгута.

В двухжильном кабеле все провода выходят с одной стороны, поэтому подключение осуществляется последовательно – один провод в одну клемму. Ток при данной схеме проходит по всей длине нагревательного элемента и возвращается по тому же пути в одном направлении.

Таким образом, при соблюдении всех правил и алгоритма подключения термостата к любой схеме останется только настроить прибор на нужные параметры путем вращения колеса по шкале температуры.

Видео

Предлагаемый проверенный и неплохо себя зарекомендовавший термостат работает в диапазоне 0 — 100°С. Он осуществляет электронный контроль температуры, коммутируя нагрузку через реле. Схема собрана с использованием доступных микросхем LM35 (датчик температуры), LM358 и TL431.

Схема электрическая термостата

Детали для устройства

IC1: LM35DZ температурный датчик
IC2: TL431 прецизионный источник опорного напряжения
IC3: двойной однополярный ОУ LM358.
LED1: 5 мм светодиод
В1: PNP транзистор A1015
Д1 — Д4: 1n4148 и 1N400x кремниевые диоды
ZD1: стабилитрон на 13 В, 400 мВт
Подстроечный резистор 2.2 к
Р1 — 10к
R2 — 4,7 М
Р3 — 1.2 К
Р4 — 1к
Р5 — 1к
Р6 — 33 Ом
С1 — 0.1 мкф керамический
С2 — 470 мкФ электролитический
Реле на 12 В постоянного тока однополюсное двухпозиционное 400 Ω или выше

Устройство выполняет простой, но очень точный тепловой контроль тока, которая может использоваться там, где необходим автоматический контроль температуры. Схема переключает реле в зависимости от температуры, определяемой однокристальным датчиком LM35DZ. Когда LM35DZ обнаруживает температуру выше, чем заданный уровень (установленный регулятором), реле срабатывает. Когда температура падает ниже заданной температуры — реле обесточивается. Таким образом и удерживается нужное значение инкубатора, термостата, системы подогрева дома и так далее. Схема может питаться от любого источника переменного или постоянного тока 12 В, или от автономного аккумулятора. Существует несколько версий датчика температуры LM35:

LM35CZ и LM35CAZ (в to-92 корпусе) − 40 — +110C
LM35DZ (в to-92 корпус) 0 — 100с.
LM35H и LM35AH (в-46 корпус) − 55 — +150C

Принцип работы

Как работает терморегулятор. Основой схемы является температурный датчик, который представляет собой преобразователь градусы — вольты. Выходное напряжение (на выводе 2) линейно изменяется вместе с температурой от 0 В (при нуле) до 1000 мВ (при 100 градусах). Это значительно упрощает расчет цепи, так как нам нужно только обеспечить прецизионный источник опорного напряжения (TL431) и точный компаратор (А1 LM358) с целью построения полной тепловой управляемости коммутатором. Регулятор и резистор задают опорное напряжение (vref) 0 — 1.62 В. Компаратор (А1) сравнивает опорное напряжение vref от (установленного регулятором) с выходным напряжением LM35DZ и решает, следует ли включить или выключить питание реле. Цель резистора R2 создать гистерезис, который помогает предотвратить дребезг реле. Гистерезис обратно пропорционален значению R2.

Настройка

Никаких специальных приборов требуется. Например, чтобы установить 70С срабатывания подключите цифровой вольтметр или мультиметр через тестовые точки «ТР1» и «масса». Отрегулируйте vr1, пока не получите точное значение 0,7 В на вольтметре. Другой вариант схемы, с использованием микроконтроллера, смотрите .

Сегодня большую популярность приобрели электрические теплые полы. Для управления этими системами обогрева помещения необходим терморегулятор, схема подключения которого довольно проста. Даже начинающий домашний мастер сможет выполнить эту работу самостоятельно. Однако стоит разобраться с принципом работы термодатчиков и их видами. Это поможет правильно подобрать прибор для решения конкретных задач.

Перед выбором терморегулятора нужно изучить, какие они бывают

Принцип работы

Чаще всего термодатчики работают циклично, и при этом наблюдается замыкание-размыкание электроцепи. При увеличении температуры сопротивление внутреннего датчика термостата падает. Как только достигается заданный параметр, прибор срабатывает и отключает цепь. Во время снижения температуры возникает обратный процесс — сопротивление возрастает, и в результате термостат включает электроцепь.

С помощью термодатчика можно легко управлять микроклиматом в помещении. Достаточно лишь установить желаемую температуру в квартире, после чего прибор все сделает самостоятельно. Сейчас на рынке появились инфракрасные теплые полы , которые способны нагревать не только воздух, но и окружающие предметы. Чтобы система работала в автоматическом режиме, к ней необходимо подключить термостат.

В этом видео вы узнаете, как подключить терморегулятор:

Основные виды

Все современные термостаты работают по одному принципу. Однако между ними существует довольно много различий, влияющих на настройку приборов, управление и схему подключения термодатчика.

Механические термостаты характеризуются простотой эксплуатации и высокой надежностью. Они представляют собой коробочку из пластика , оснащенную рычажком для управления температурой в помещении. Чтобы упростить процесс настройки, на приборах есть шкала с делениями, стандартный шаг которой равен 1 градусу.

Если раньше механические термостаты часто использовались для управления электрическими теплыми полами , то для работы с инфракрасными системами обогрева они не очень хорошо подходят. Впрочем, при желании их можно довольно легко подключить. Хотя многие люди отдают предпочтение электронным устройствам, механические продолжают использоваться. Это связано с простотой их конструкции, а также длительным сроком эксплуатации.

Особенность электронных термодатчиков заключается в наличии дисплея для отображения всей важной для настройки информации. Если механический термостат для работы не нуждается в электричестве, то электронный необходимо подсоединить к сети. Панель управления в зависимости от модели может быть сенсорной либо кнопочной. Некоторые приборы предоставляют возможность запрограммировать температурный режим на определенный отрезок времени, например, неделю.

Продвинутые модели и вовсе могут управляться с помощью смартфона, если на него было установлено соответствующее приложение. Популярность электронные термодатчики получили в первую очередь благодаря удобству эксплуатации. Однако их стоимость выше, по сравнению с механическими устройствами.

Чтобы увеличить срок службы электронного термодатчика, его не рекомендуется устанавливать в зоне сквозняков либо в местах активного воздействия прямого солнечного света. Благодаря простой схеме подключения термостата практически любой домашний мастер справится с этой работой. Однако сначала стоит определиться со способом подсоединения:

Классический.
С использованием магнитного пускателя.

Подробно рассмотреть стоит оба варианта.

Стандартная схема

Одним из важных параметров любого термостата является показатель мощности. Один прибор можно использовать для управления несколькими устройствами для обогрева помещения. Именно от мощности терморегулятора и зависит количество отопительных устройств, которые можно к нему подключить. В домашних условиях вполне достаточно использовать приборы мощностью не более 3 кВт.

Существует 2 способа подсоединения данных датчиков

Чаще всего термостаты имеют четыре контакта — по две на вход и выход. Для подключения прибора необходимо протянуть от распределительной коробки два проводника и соединить их с входными клеммами. После этого выходные контакты с помощью двух других проводов соединяются с системой обогрева.

Если возникла необходимость подсоединить к термостату сразу два отопительных устройства, то нужно определиться с типом подсоединения:

Последовательное.
Параллельное.

В первом случае от выходных клемм термостата необходимо протянуть два проводника к первому обогревателю, а от него еще два к следующему. При параллельном подключении, от входных контактов термодатчика следует провести четыре проводника — по два на каждое устройство отопления.

С использованием магнитного пускателя

Такая схема подключения механического терморегулятора чаще всего используется для управления несколькими обогревателями. Магнитный пускатель представляет собой коммутационное устройство электромагнитного типа. Он предназначен для использования в сетях с высокими нагрузками. Вариантов подключения термостата через магнитный пускатель довольно много, но домашнему мастеру достаточно знать только один.

На первом этапе выполнения работ необходимо с помощью двух проводников подсоединить регулятор к электросети, задействовав для этого входные клеммы. Затем выходные контакты термодатчика подключаются к пускателю, а он уже соединяется с обогревателем.

Если все было сделано правильно, то остается лишь настроить регулятор на нужный режим работы. Подключение термостата не должно вызвать затруднений, если следовать инструкции. Однако переоценивать свои силы все же не стоит, ведь от качества соединения зависит безопасность членов семьи.

Бытовые механические терморегуляторы нашли свое применение в различных системах отопления и охлаждения квартир, жилых домов и гаражей. Принцип работы терморегулятора прост: при достижении заданной температуры происходит включение или отключение управляемого прибора (электрического обогревателя, котла, кондиционера). Универсальные термостаты позволяют управлять как отопительными приборами, так и системами охлаждения. Для этого у них предусмотрены две клеммных группы.

Особенностью механических терморегуляторов является отсутствие необходимости подключения к питающей сети или использование элементов питания. Механический терморегулятор позволяет выполнить только коммутацию (подключение или отключение) электрических цепей, а алгоритм управления определяется заданным значением температуры. Контроль температуры терморегулятором происходит за счет изменения механических свойств материалов, применяемых в качестве сенсорного элемента датчика температуры.

Рассмотрим один из комнатных механических термостатов фирмы Zilon тип za-1. Открыв упаковку, покупатель может удивиться, не обнаружив схему подключения датчика. Производитель решил сэкономить на бумаге и выполнил схему подключения на наклейке, приклеив ее на обратную сторону лицевой панели терморегулятора.

Отсутствие какого-либо описания по подключению добавит еще больше головной боли, поэтому ниже приведем типовую схему подключения механического терморегулятора.

Рассмотрим назначение клемм термостата Zilon za-1:
— клеммы «1» и «2» подключаются к индикаторной лампе, по которой можно отслеживать включение термостата. К клемме «1» подключается нулевой проводник источника питания, к клемме «2» — подключается последовательно провод, идущий от клеммы «4» или «5».
— клеммы «4», «5» и «6» предназначены для подключения бытовых приборов. К клемме «6» подключается фазный проводник источника питания. При достижении заданной температуры происходит переключение между клеммами «4» и «5» терморегулятора.

Альтернативный вариант подключения термостата предусматривает использование клеммы «1» в качестве клеммы для подключения нулевого проводника. Такая схема подключения позволяет выполнить все необходимые подключения питающих проводников внутри терморегулятора, исключая из схемы дополнительные распределительные коробки.

При выборе бытовых механических терморегуляторов стоит обращать внимание на параметры подключаемой нагрузки, точнее на рабочий ток обогревателя или кондиционера. В нашем случае терморегулятор предназначен для коммутации цепей с нагрузкой не более 16А.

Для больших помещений требуется установка достаточно мощных обогревателей, поэтому подключение термостата в таких системах лучше всего выполнять через промежуточный магнитный пускатель.

Магнитный пускатель в схеме подключения термостата обеспечивает управление большими токами нагрузки при незначительной величине управляющего сигнала (наличию напряжения на катушке). В приведенной схеме подключения при срабатывании терморегулятора напряжение подается на катушку магнитного пускателя, контакты которого замыкают или размыкают цепь обогревателя.

Подключение термосопротивлений

Выберите продукцию из спискаНормирующие преобразователи измерительные …НПСИ-ТП нормирующий преобразователь сигналов термопар и напряжения …НПСИ-237-ТП нормирующий преобразователь сигналов термопар и напряжения, IP65 …НПСИ-ТС нормирующий преобразователь сигналов термосопротивлений …НПСИ-237-ТС нормирующий преобразователь сигналов термосопротивлений, IP65 …НПСИ-150-ТП1 нормирующий преобразователь сигналов термопар и напряжения …НПСИ-150-ТС1 нормирующий преобразователь сигналов термометров сопротивления …НПСИ-110-ТП1 нормирующий преобразователь сигналов термопар и напряжения …НПСИ-110-ТС1 нормирующий преобразователь сигналов термометров сопротивления …НПСИ-250/500-УВ1 нормирующий преобразователь сигналов термопар, термосопротивлений и потенциометров…НПСИ-230-ПМ10 нормирующий преобразователь сигналов потенциометров …НПСИ-200-ГРТП модули гальванической развязки токовой петли…НПСИ-200-ГР1/ГР2 модули гальванической развязки токового сигнала (4…20) мА. ..НПСИ-200-ГР1.2 модуль разветвления 1 в 2 и гальванической развязки сигнала (4…20) мА…НПСИ-ДНТВ нормирующий преобразователь действующих значений напряжения и тока…НПСИ-ДНТН нормирующий преобразователь действующих значений напряжения и тока …НПСИ-200-ДН/ДТ нормирующие преобразователи действующих значений напряжения и тока…НПСИ-МС1 преобразователь мощности, напряжения, тока, коэффициента мощности…НПСИ-500-МС3 измерительный преобразователь параметров трёхфазной сети с RS-485 и USB …НПСИ-500-МС1 измерительный преобразователь параметров однофазной сети с RS-485 и USB …НПСИ-УНТ нормирующий измерительный преобразователь унифицированных сигналов с сигнализацией…НПСИ-237-УНТ нормирующий измерительный преобразователь унифицированных сигналов с сигнализацией, IP65 …НПСИ-ЧВ/ЧС нормирующие преобразователи частоты, периода, длительности сигналов, частоты сети…ПНТ-х-х нормирующий преобразователь сигналов термопар…ПСТ-х-х нормирующий преобразователь сигналов термосопротивлений… ПНТ-a-Pro нормирующий преобразователь сигналов термопар программируемый…ПCТ-a-Pro нормирующий преобразователь сигналов термосопротивлений программируемый…ПНТ-b-Pro нормирующий преобразователь сигналов термопар программируемый…ПCТ-b-Pro нормирующий преобразователь сигналов термосопротивлений программируемыйБарьеры искрозащиты (барьеры искробезопасности)…КА5003Ех барьеры искрозащиты, разветвители 1 в 2 сигналов термопар, термометров сопротивления и потенциометров, 1-канальные, USB, RS-485…КА5004Ех барьеры искрозащиты, сигналы термопар, термометров сопротивления и потенциометров, сигнализация, USB, RS-485…КА5011Ех барьеры искрозащиты (барьеры искробезопасности), приёмники аналогового сигнала (4…20) мА, 1-канальные, HART …КА5022Ех барьеры искрозащиты (барьеры искробезопасности), приёмники аналогового сигнала (4…20) мА, 2-канальные…КА5013Ех барьеры искрозащиты (барьеры искробезопасности), приемники-разветвители 1 в 2 аналогового сигнала (4…20) мА, 1-канальные, HART, шина питания . ..КА5031Ех барьеры искрозащиты (барьеры искробезопасности), приёмники аналогового сигнала (4…20) мА, 1-канальные, HART …КА5032Ех барьеры искрозащиты (барьеры искробезопасности), приёмники аналогового сигнала (4…20) мА, 2-канальные, HART …КА5131Ех барьеры искрозащиты (барьеры искробезопасности), передатчики аналогового сигнала (4…20) мА, 1-канальные, HART …КА5132Ех барьеры искрозащиты (барьеры искробезопасности), передатчики аналогового сигнала (4…20) мА, 2-канальные…КА5241Ех барьеры искрозащиты (барьеры искробезопасности), приёмники дискретных сигналов, 1-канальные…КА5242Ех барьеры искрозащиты (барьеры искробезопасности), приёмники дискретных сигналов, 2-канальные…КА5262Ех барьеры искрозащиты (барьеры искробезопасности), приёмники дискретных сигналов, 2-канальные…КА5232Ех барьеры искрозащиты (барьеры искробезопасности), приёмники дискретных сигналов, 2-канальные…КА5234Ех барьеры искрозащиты (барьеры искробезопасности), приёмники дискретных сигналов, 4-канальныеКонтроллеры, модули ввода-вывода. ..MDS AIO-1 Модули комбинированные ввода-вывода аналоговых и дискретных сигналов…MDS AIO-1/F1 Модули комбинированные функциональные ввода-вывода аналоговых и дискретных сигналов…MDS AIO-4 Модули комбинированные ввода-вывода аналоговых и дискретных сигналов…MDS AIO-4/F1 Модули комбинированные ввода-вывода аналоговых и дискретных сигналов, 4 ПИД регулятора…MDS AI-8UI Модули ввода аналоговых сигналов тока и напряжения…MDS AI-8TC Модули ввода сигналов термопар, тока и напряжения…MDS AI-8TC/I Модули ввода сигналов термопар, тока и напряжения с индивидуальной изоляцией между входами…MDS AI-3RTD Модули ввода сигналов термосопротивлений и потенциометров…MDS AO-2UI Модули вывода сигналов тока и напряжения…MDS DIO-16BD Модули ввода-вывода дискретных сигналов…MDS DIO-4/4 Модули ввода-вывода дискретных сигналов …MDS DIO-12h4/4RA Модули ввода-вывода дискретных сигналов высоковольтные…MDS DIO-8H/4RA Модули ввода-вывода дискретных сигналов высоковольтные…MDS DI-8H Модули ввода дискретных сигналов высоковольтные. ..MDS DO-8RС Модули вывода дискретных сигналов …MDS DO-16RA4 Модули вывода дискретных сигналов …MDS IC-USB/485 преобразователь интерфейсов USB и RS-485…MDS IC-232/485 преобразователь интерфейсов RS-232 и RS-485…I-7561 конвертер USB в RS-232/422/485…I-7510 повторитель интерфейса RS-485/RS-485…I-7520 преобразователь интерфейса RS-485/RS-232Измерители-регуляторы технологические…МЕТАКОН-6305 многофункциональный ПИД-регулятор с таймером выдержки…МЕТАКОН-4525 многоканальный ПИД-регулятор…МЕТАКОН-1005 измеритель технологических параметров, щитовой монтаж, RS-485…МЕТАКОН-1015 измеритель, нормирующий преобразователь, щитовой монтаж, RS-485…МЕТАКОН-1105 измеритель, позиционный регулятор, щитовой монтаж, RS-485…МЕТАКОН-1205 измеритель-регулятор, нормирующий преобразователь, контроллер, щитовой монтаж, RS-485…МЕТАКОН-1725 двухканальный измеритель-регулятор, нормирующий преобразователь, щитовой монтаж, RS-485…МЕТАКОН-1745 четырехканальный измеритель-регулятор, нормирующий преобразователь, щитовой монтаж, RS-485. ..МЕТАКОН-512/522/532/562 многоканальные измерители-регуляторы…Т-424 универсальный ПИД-регулятор…МЕТАКОН-515 быстродействующий универсальный ПИД-регулятор…МЕТАКОН-513/523/533 ПИД-регуляторы…МЕТАКОН-514/524/534 ПДД-регуляторы…МЕТАКОН-613 программные ПИД-регуляторы…МЕТАКОН-614 программные ПИД-регуляторы…СТ-562-М источник тока для ПМТ-2, ПМТ-4Регистраторы видеографические…ИНТЕГРАФ-1100 видеографический безбумажный 4/8/12/16 канальный регистратор данных …ИНТЕГРАФ-1000/1010 видеографические безбумажные 8/16 канальные регистраторы данных …ИНТЕГРАФ-3410 видеографический безбумажный регистратор-контроллер термообработки… DataBox Накопитель-архиваторСчётчики, реле времени, таймеры…ЭРКОН-1315 восьмиразрядный одноканальный счётчик импульсов, поддержка RS-485, щитовой монтаж…ЭРКОН-315 счётчик импульсов одноканальный, поддержка RS-485, щитовой монтаж…ЭРКОН-325 счетчик импульсов двухканальный, поддержка RS-485, щитовой монтаж…ЭРКОН-415 тахометр-расходомер…ЭРКОН-615 счетчик импульсов реверсивный многофункциональный, поддержка RS-485, щитовой монтаж. ..ЭРКОН-714 таймер астрономический…ЭРКОН-214 одноканальное реле времени, цифровая индикация, монтаж на DIN-рельс или на панель…ЭРКОН-224 двухканальное реле времени, цифровая индикация, монтаж на DIN-рельс или на панель…ЭРКОН-215 реле времени программируемое одноканальное, поддержка RS-485, щитовой монтаж, цифровая индикацияБлоки питания и коммутационные устройства…PSM-120-24 блок питания 24 В (5 А, 120 Вт)…PSM-72-24 блок питания 24 В (3 А, 72 Вт)…PSM-36-24 блок питания 24 В (1,5 А, 36 Вт)…PSL низковольтные DC/DC–преобразователи на DIN-рейку 3 и 10 Вт…PSM-4/3-24 многоканальный блок питания 24 В (4 канала по 0,125 А, 3 Вт)…PSM-2/3-24 блок питания 24 В (2 канала по 0,125 А, 3 Вт)…PSM/4R-36-24 блок питания и реле, 24 В (1,5 А, 36 Вт)…БП-24/12-0,5 блок питания 24В/12В (0,5А)…ФС-220 фильтр сетевой…БПР блок питания и реле…БКР блок коммутации реверсивный (пускатель бесконтактный реверсивный)…БР4 блок реле…PS3400.1 блок питания 24 В (40 А) …PS3200.1 блок питания 24 В (20 А). ..PS3100.1 блок питания 24 В (10 А)…PS3050.1 блок питания 24 В (5 А)…PS1200.1 блок питания 24 В (20 А)…PS1100.1 блок питания 24 В (10 А)…PS1050.1 блок питания 24 В (5 А)Программное обеспечение…SetMaker конфигуратор…… История версий…MDS Utility конфигуратор…RNet программное обеспечение…OPC-сервер для регулятров МЕТАКОН…OPC-сервер для MDS-модулей

Обычно при измерении температуры с помощью термопреобразователя сопротивления на чувствительный элемент (ЧЭ) подают стабилизированный ток возбуждения. В результате на датчике возникает разность потенциалов, пропорциональная сопротивлению, а значит, и измеряемой температуре. Таким образом, измерение температуры сводится к измерению напряжения на ЧЭ.

Термопреобразователи сопротивления могут подключаться по следующим схемам:

— двухпроводная;

— трехпроводная;

— четырехпроводная.

Поскольку ЧЭ имеют малое номинальное сопротивление, сравнимое с сопротивлением подводящих проводов, то должны быть приняты меры по устранению влияния сопротивления подводящих проводов на измерение температуры.

Двухпроводная схема

В простейшей двухпроводной схеме влияние сопротивления подводящих проводов не устраняется. Напряжение измеряется не только на ЧЭ, но и на соединительных проводах.

Такая схема может быть использована в случае, если сопротивлением подводящих проводов (r1,r2) можно пренебречь по сравнению Rt. Дополнительная погрешность, вызванная влиянием сопротивления соединительных проводов, оценивается по формуле (r1+r2)/ Rt.

Трёхпроводная схема

Влияние сопротивления соединительных проводов в трехпроводной схеме устраняется путем компенсации. Компенсация возможна, если соединительные провода одинаковы. В этом случае появляется возможность выделить отдельно напряжение на соединительных проводах и скомпенсировать его. Напряжение Uп измеряется вольтметром с большим входным сопротивлением, поэтому ток через r2 не течет и Uп=Ur1. При равенстве r1=r3, Ur3 =Ur1=Uп. Тогда , используя компенсацию, получаем U_Rt = Uизм — 2 Uп.

Равенство сопротивлений соединительных проводов, а также их температурных зависимостей является основным условием применимости трехпроводной схемы.

Четырёхпроводная схема

В четырехпроводной схеме питание ЧЭ током возбуждения производится с помощью одних проводов, а измерение разности потенциалов на ЧЭ – с помощью других. Если измерение напряжения производится высокоомным вольтметром (ток через r2 и r3 не течет), то влияние сопротивления всех проводов полностью исключается.

Следует учесть, что если измерительный прибор рассчитан на четырехпроводную схему, то датчик к нему можно подключить и по двухпроводной схеме. При этом дополнительная погрешность измерения, вызванная влиянием соединительных проводов, будет иметь величину порядка (r2+r3)/ Rt.

какие бывают, как выбрать и подключить

Когда речь заходит об установке теплого пола, большинство людей обращается к специалистам. Но есть и те, кто хочет выполнить монтаж своими руками.

Именно для таких людей мы подготовили небольшую инструкцию «Теплый пол своими руками».

В этой статье давайте рассмотрим один из этапов этого процесса – установку и подключение термодатчика.

Виды датчиков

Назначение датчика температуры – определять температуру и передавать ее регулятору, который сравнивает текущий показатель с заданным и либо включает, либо отключает нагрев.

Основной тип датчика электрического теплого пола – датчик температуры пола. Как следует из названия, он отслеживает уровень нагрева напольного покрытия и передает это значение на терморегулятор.

Термодатчик воздуха отслеживает значение температуры воздушной среды. Особенно полезен, если теплый пол используется для обогрева помещения, а не только для прогрева напольного покрытия. Чаще всего такой датчик встроен в терморегулятор, который в этом случае монтируется на стену, свободную от прямого солнечного излучения и сквозняков – тогда показания будут более точными;

Некоторые термостаты (например, Grand Meyer HW-500) используют в работе два датчика, что повышает надежность, точность и экономичность обогрева.

Монтаж термодатчика пола

Датчик помещается непосредственно под напольное покрытие и закрепляется монтажной лентой – желательно на расстоянии 50-60 см от ближайшей стены.

Лучше размещать датчик в гофрированной трубке – это позволит менять неисправный элемент без вскрытия пола. С одной стороны гофра закрывается пробкой либо изолентой (для защиты датчика от пыли, клея или раствора), а другой конец подводится к стене для соединения с терморегултором.

Если теплый пол монтируется в стяжку, то монтаж гофры выполняется между двух витков нагревательного кабеля (или карбоновых стержней) на одинаковом удалении от них.
При использовании нагревательных матов гофрированная трубка помещается в штробу чернового пола.
При использовании инфракрасной пленки датчик помещается под пленку на ее черную полосу. При этом для того чтобы под пленкой не создавалось неровностей, требуется сделать вырез в подложке для теплого пола – под датчик и под провод, идущий от датчика к стене с терморегулятором. Кроме того, если датчик помещается в гофрированную трубку, то для нее на полу потребуется сделать штробу.

Как подключить датчик PT100 к аналоговому модулю расширения LOGO! AM2 PT100 или AM2 RTD?

Инструкция по подключению датчика PT100.

Датчик PT100 к аналоговому модулю расширения LOGO! AM2 PT100 или AM2 RTD может быть подключен по 2-х проводной, 3-х проводной или 4-х проводной схеме.

Описание
2-х проводная схема подключения
В случае 2-х проводной схемы подключения (рис. 1) не выполняется коррекция измерения, вызванная сопротивлением проводов (длины линии). Необходимо установить перемычку между клеммами U1- и IC1:

3-х проводная схема подключения
В случае 3-х проводной схемы подключения (рис. 2) сопротивление подводящих проводов компенсируется и не влияет на результат измерения. Для корректных результатов измерения, все провода должны иметь одно и то же сопротивление. Это достигается при одинаковой длине и сечении всех проводов.

4-х проводная схема подключения
В случае 4-х проводной схемы подключения у датчика (рис. 3), можно подключить PT100 по 3-х проводной схеме. Четвертый провод (клемма) датчика PT100 не используется.

Примечание
Для определения назначения проводов (клемм) датчика PT100 можно использовать мультиметр или технические данные датчика. Для определения назначения проводов (клемм) мультиметром, измерьте сопротивление между клеммами датчика (рис. 4). Если сопротивление порядка 100 Ом, то определен вход и выход датчика. Если между клеммами сопротивление близко к нулю, то определены вторые (дублирующие) клеммы входа и выхода датчика.

Дополнительная информация

Дополнительная информация по аналоговому модулю расширения AM2 RTD доступна в руководстве по LOGO! . 100761780
Информация о считывании значений датчика PT100 в программе LOGO! и о переключении цифровых выходов в функции температуры доступна по ссылке 15398450

Как подключить датчик температуры к системе управления?

Сегодня существует множество способов подключения приборов к системе управления, но, как всегда, у всех вариантов есть свои плюсы и минусы. В статье объясняются варианты, которые могут лучше всего подойти для приложения, в котором необходимо подключить датчики температуры к системе управления.

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

Выбор датчика температуры для вашей системы управления

Технологии постоянно развиваются. Вы можете подключить свой датчик температуры различными способами: прямым кабелем, полевыми преобразователями, HART, беспроводным способом и т. д. Если вам не хватает глубоких знаний об этих возможностях, вы, естественно, выберете известные вам типы, такие как прямые провода или аналоговые.

Давайте поговорим на реальном примере с металлургической компанией. В данном случае из-за проблемы управления технологическим процессом были повреждены все кабели, соединяющие полевые датчики с системой.Однако эта проблема случалась не раз, и каждый раз они слишком долго работали без важного измерения.

N1030 Регулятор температуры с 1 релейным выходом

Надеясь навсегда починить этот фургон, инженер попросил поставщиков предложить решения. И каждый поставщик предлагал беспроводную связь. Они даже объясняли и хвастались своими устройствами, как они это делают, когда чуют горячую распродажу в воздухе.В конце концов, один из поставщиков выиграл, и заказчик убрал ненужные кабели и настроил беспроводные устройства для передачи всех данных процесса.

Сегодня вы можете купить передатчики с несколькими входами, которые выдают обновления за считанные секунды и поставляются с мощными батареями для загрузки. Новая технология решает множество старых проблем, но клиент должен сначала узнать об этом. Итак, давайте обсудим некоторые способы подключения измерения температуры к системе управления!

Прямое соединение между датчиком температуры и системой управления

Ваша система управления может использовать карту для считывания показаний датчика без полевого передатчика.Этот тип установки может сэкономить деньги, пропуская передатчик, но это требует небольшой работы. Например, для некоторых термометров сопротивления (RTD) требуются кабели с изоляцией из определенных материалов, таких как стекло или поливинил. Для термопар также нужны специальные кабели, соответствующие типу датчика.

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

Если вам нужно покрыть небольшое расстояние, прямое подключение упрощает настройку по сравнению с полевым преобразователем.Но для больших расстояний установка будет стоить дороже, чем передатчики. Кроме того, иногда у вас будут проблемы с внешними шумами, такими как электромагнитные помехи (EMI), частотные помехи (RFI) или электростатический разряд (ESD). Большие выводы датчика могут действовать как антенны, вызывая ошибки измерения из-за шума.

Минусы

Высокое техническое обслуживание
Нет диагностики или анализа производительности
Склонность к помехам
Высокая стоимость установки

Полевой преобразователь

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

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

Visaya

Также можно подключить полевой преобразователь с помощью цифрового протокола, такого как FOUNDATION Fieldbus, PROFIBUS или HART.Эти протоколы предоставят вам диагностическую информацию и другие интеллектуальные функции преобразователя, и вы получите точные и надежные измерения в своей системе.

Плюсы

В зависимости от структуры вашей системы вы можете установить удаленное управление вводом-выводом. Для датчиков, подключенных таким образом, требуется меньше проводов, все преобразования происходят в полевых условиях, и это обеспечивает цифровую связь.

Visaya

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

Минусы

Собственная архитектура
Нет диагностики или расширенных функций

Беспроводная связь

сегодня стала стандартной опцией. В последнее время технология сильно изменилась, поэтому теперь вы можете получать данные за считанные секунды, а срок службы батареи составляет более года, в зависимости от настройки и устройства.

Visaya

Он также имеет гораздо более простую настройку по сравнению с кабелями, но вам необходимо определить размер вашей сети, чтобы обеспечить надежность.Вам также придется время от времени менять батарею, но, передавая все свои данные по беспроводной сети, вы можете спланировать этот обмен. Ура, планирование! С другой стороны, беспроводная связь не обеспечивает самых высоких скоростей.

Плюсы

Низкая стоимость установки
Длительное время работы от батареи в некоторых приложениях
Интеллектуальная диагностика и функции

Мультиплексоры

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

Вам понадобится конструкция для установки мультиплексора и кабели для подключения датчика к конструкции, но такая установка также снизит вероятность ЭМП/ЭДС/РЧ-помех.

Минусы

Медленные обновления
Ограниченная точность
Устаревшая технология

Заключение

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

Если вам нужна помощь в выборе датчика температуры, подходящего для вашей области применения, взгляните на нашего нового интеллектуального помощника по температуре.

Чтобы узнать больше о системах управления и датчиках температуры, вы можете связаться с нашими инженерами!

Как удлинить датчики температуры

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

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

Многие факторы определяют максимальную длину кабеля, в том числе:

Топология проводки датчика
Датчик типа
Количество датчиков
Тип кабеля
Длина кабеля
Окружающий электромагнитный шум

Топология проводки датчика

Несколько датчиков можно подключить двумя способами: напрямую (звездообразная топология) или «гирляндным соединением» (линейная топология). К одному устройству ControlByWeb может быть подключена комбинация топологий «звезда» и «гирлянда».

Гирляндная (линейная) топология

Шлейфовая топология сводит к минимуму отражения сигнала, обеспечивая более надежное соединение и допускает большую длину кабеля, чем звездообразная топология.

Альтернативный метод подключения: Альтернативный метод подключения (лучше всего для Cat6 или Cat5e при использовании в шумной среде) заключается в соединении DATA и GND на одной витой паре, 5 В постоянного тока на витой паре и подключении оставшихся двух пар к GND.

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

Топология «звезда»

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

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

Тип датчика

Датчики температуры потребляют очень мало тока; однако датчики влажности потребляют больше тока из-за дополнительной схемы.Большинство устройств без проблем поддерживают 4-6 датчиков влажности. Использование более 6 датчиков влажности с длинными удлинителями может привести к некоторым ошибкам связи между датчиками.

Количество датчиков

Некоторые устройства, например устройства серии X-400 (X-410, X-418, X-420), поддерживают до 16 датчиков. X-600M поддерживает до 32 датчиков. Короткие кабельные трассы будут поддерживать максимальное количество датчиков; однако при более длинных участках кабеля могут возникнуть проблемы с поддержанием связи с полным количеством датчиков.

Тип кабеля

Тип: Многие установки имеют большой успех с проводом Cat5e. Можно использовать Cat6, но многие считают, что Cat5e обычно предпочтительнее.

Калибр: Используйте провод малого сечения, калибр 18 или меньше, по крайней мере, с 3 жилами (Cat5e, Cat6, провод термостата 18-3 и т. д.).

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

Длина кабеля

Суммарная длина всех сенсорных кабелей не может превышать 600 футов*. Кабель Cat5e успешно используется для длинных кабелей; однако из-за уникальности среды установки результаты могут различаться.

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

Окружающий электромагнитный шум

Шина 1-Wire является «несимметричной» и не имеет встроенной защиты от помех. Он подвержен помехам, если кабель проложен рядом с линиями электропередач, люминесцентными светильниками, двигателями или другими источниками шума. Проводка кабеля должна быть короткой и не прокладываться рядом с другим электрическим оборудованием. Также избегайте антенн радиопередачи и коаксиальных линий (так как они являются источниками электрических помех).

Руководство по датчикам температуры в сборе для точных измерений

Точное измерение температуры и контроль температуры необходимы по нескольким причинам, включая безопасность, стабильность материала, оптимизацию выхода и качество; фактически, температура является наиболее широко измеряемой величиной во всех процессах.

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

И термопары, и термометры сопротивления по своей природе являются хрупкими устройствами, которые чувствительны как к механическим воздействиям, так и к электрическим помехам.

Поскольку промышленные системы управления полагаются на стабильные и точные входные сигналы, свободные от шумов и внешних помех, датчики температуры должны быть защищены от внешних сил, присутствующих в точке измерения, таких как давление или вибрация.

Как правило, датчики температуры защищают, помещая хрупкий элемент датчика в защитную оболочку и набивая его керамическим порошком. Это защищает датчик от вибраций и потенциально агрессивных технологических сред, которые могут повредить элемент.


Датчик Pt100 с оболочкой из нержавеющей стали и свободными выводами	Термопарные датчики с оболочкой из нержавеющей стали и разъемными соединениями

Для завершения температурной сборки к датчику обычно присоединяется соединительная головка.Это позволяет подключать провода датчика либо к клеммной колодке, либо к датчику температуры. Доступны различные типы головок в зависимости от области применения и от того, находится ли узел датчика температуры во взрывоопасной зоне. Если установлен преобразователь температуры, он также должен быть сертифицирован ATEX, если он установлен в опасной зоне.

Выбор стандартных типов головок

Предоставлено: www.kp-as.com

Чтобы сделать датчики подходящими для использования в управлении промышленными процессами, им требуются специальные материалы конструкции, технологические соединения и размеры, соответствующие конкретным приложениям. Доступен широкий выбор датчиков в сборе, соответствующих отраслевым стандартам, которые можно настроить в соответствии с конкретными технологическими требованиями.


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

Преобразователь температуры с монтажом на головке часто устанавливается внутри соединительной головки. Передатчик усиливает сигнал датчика низкого уровня и обеспечивает подачу точного и стабильного сигнала в систему управления. Рекомендуется использовать изолированные преобразователи температуры, поскольку они дополнительно улучшают качество сигнала за счет фильтрации шумов и электромагнитных помех.

Дополнительные преимущества использования преобразователя температуры включают возможность линеаризации сигнала и возможность включения локального дисплея, такого как в преобразователе 7501, устанавливаемом в полевых условиях.

В качестве альтернативы на соединительную головку можно установить клеммную колодку, и сигнал датчика будет передаваться на преобразователь температуры, установленный на DIN-рейке. В этом случае необходимо тщательно учитывать наведенные помехи и ухудшение сигнала датчика. Это часто наблюдается при увеличении длины кабеля между датчиком и датчиком температуры.


PR 5437A Преобразователь температуры с креплением на головку 2-проводной HART 7	PR 6337A DIN-рейка 2-проводной преобразователь температуры HART	PR 7501 Преобразователь температуры HART для полевого монтажа

Также доступны преобразователи

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

Хотя эти узлы датчиков можно использовать напрямую, промышленные приложения часто требуют, чтобы датчик температуры был легко заменяемым, вставлялся в труднодоступные места или подвергался воздействию давления и скорости потока, которые могут привести к повреждению.

Резервуары для хранения и трубопроводы, например, требуют простой замены датчика температуры без утечки технологического материала или необходимости слива системы.Эта проблема решается с помощью защитных гильз или термокарманов.

Защитные гильзы используются для защиты датчиков температуры от повреждений, вызванных избыточным давлением, высокими скоростями потока и коррозионными воздействиями. Кроме того, они позволяют производить замену датчика без опорожнения системы или технологического процесса. Защитные гильзы, предназначенные для приложений высокого давления, обычно изготавливаются из пруткового проката для обеспечения целостности. Защитные гильзы для использования в средах с низким давлением могут быть изготовлены из трубок с заваренным одним концом.Защитная гильза обычно крепится к технологическому процессу с помощью резьбового соединения или сварки. Затем датчик температуры вставляется в защитную гильзу и закрепляется.

В зависимости от применения защитная гильза должна соответствовать техническим требованиям процесса.


Защитная гильза из прутка с резьбовым присоединением к процессу	Изготовленная защитная гильза с резьбовым присоединением к процессу	Приварной шов в защитной гильзе
Предоставлено: www. kp-as.com

Дополнительную информацию о линейке преобразователей температуры и преобразователей сигналов PR electronics можно найти здесь.

Назад в библиотеку знаний по связям с общественностью

Полезна ли эта информация?

Датчик температуры — WIKA

Датчик температуры термопары

Датчики температуры с термопарами подходят для измерения высоких температур до +1700 °C.

Термопары состоят из двух разных металлов, которые соединяются вместе, образуя «термопару». Точка соединения (горячий спай) представляет собой фактическую точку измерения датчика температуры, концы проводов обозначены как холодный спай. При изменении температуры в точке измерения датчика температуры из-за разной электронной плотности металлов и разницы температур между горячим и холодным спаями возникает напряжение. Это приблизительно пропорционально температуре точки измерения (эффект Зеебека).

Небольшой диаметр защищенной термопары датчика температуры обеспечивает более быстрое время отклика, чем у термометра сопротивления.

Температурный датчик термометра сопротивления Pt100/Pt1000

Термометр сопротивления хорошо работает в диапазоне низких и средних температур от -200 до +600 °C. В промышленности в основном используются датчики температуры с измерительными резисторами Pt100 или Pt1000. Если датчик температуры фиксирует повышение температуры, то увеличивается и его сопротивление (положительный температурный коэффициент).Сопротивление термометра сопротивления Pt100 при 0 °C составляет 100 Ом, термометра сопротивления Pt1000 — 1000 Ом.

Типы измерительных резисторов в датчиках температуры

В основном различают два типа измерительных резисторов в датчиках температуры: тонкопленочные измерительные резисторы и проволочные измерительные резисторы. Достоинствами тонкопленочных измерительных резисторов являются их малые габариты и высокая вибростойкость при соответствующей конструкции датчика температуры. Тонкопленочные измерительные резисторы стали стандартной конструкцией датчика, при условии, что они не исключены из-за их температурного диапазона (диапазоны измерения для температурных датчиков класса точности B: Тонкопленочные измерительные резисторы -50 … +500 °C , проволочные измерительные резисторы -200…+600 °С).

Беспроводной датчик затопления/датчик температуры — Сотовая связь — Датчики скачков

Датчики скачков специально разработаны для возможности настройки. Свяжитесь с нами, чтобы обсудить ваши конкретные потребности.

Беспроводной датчик затопления/датчик температуры с подключением к сотовой сети — технические характеристики

Этот датчик идеально подходит для удаленных мест, где будет развернуто всего несколько датчиков, а приложению требуется мало передач в день.

Шлюз не требуется, так как данные передаются напрямую через сотовую связь. Поэтому требуется облачный пользовательский интерфейс (ваш собственный или Leap Sensor Manager).
Для подключения к сотовой сети требуется значительно больше энергии аккумулятора.Кроме того, плата за сотовую связь за передачу может стать значительной, если датчик передает несколько раз в день.
Общая точность температуры: точность температуры обеспечивается комбинацией электроники и термопары. Поскольку термопара обычно выбирается конечным пользователем, общая точность конечной системы будет зависеть от этих факторов.
См. ниже информацию о точности электронных устройств Leap и дополнительную общую информацию о точности термопар.
Термопары доступны в широком ассортименте типов и в широком диапазоне температур. Однако они не очень точны и обычно используются для приложений мониторинга. Для более точного измерения температуры см. датчик температуры Leap RTD.

Спецификация электроники термопары

Электроника считывает показания от -210°C до 1800°C*
Разрешение 19-битное или 0,0078125C
Точность электроники +/-0,15%*

*Общая точность зависит от комбинации используемой электроники и термопары. См. дополнительную информацию ниже.

Характеристики датчика термопары

Датчики поставляются с основными изолированными термопарами.
Или выберите собственную термопару из множества вариантов .
Подсоедините термопары типа K, используя стандартные миниатюрные плоские штыревые разъемы с защитным резиновым кожухом (см. фотографии).
имеют разные номинальные температуры, но разные версии могут работать в диапазоне от –454 до 2300F (от –270 до 1260C).
- Комплект электроники для диапазона термопар от -210°C до 1800°C (от -325F до 3250)F.
Стандартная точность типа K
- Термопары датчика скачка компенсированы на печатной плате для нелинейных характеристик термопары при низких температурах для обеспечения точных показаний при низких температурах.
Leap Sensor (электроника, корпус и батарея) может работать при температуре до 85°C или 120°C по специальному заказу.

Технические характеристики датчиков воды/затопления

Двухжильный кабель подключается к двум точкам для обнаружения воды между точками.
Веревочный датчик, который может охватывать большие площади. Свяжитесь с нами для получения дополнительной информации.

Технические характеристики узла приемопередатчика беспроводного датчика Leap

Срок службы батареи – от 5 до 10 лет в типичных приложениях с 2 C-элементами 3,6 В и одной передачей в день.
- Примечание. Датчики могут брать пробы несколько раз в день, после чего показания с отметкой времени могут отправляться одним пакетом через сотовую связь один раз в день.
- Доступны различные корпуса, чтобы сбалансировать размер батареи и срок службы батареи.
Двусторонняя связь с датчиком через пользовательский интерфейс:
- Назовите датчик, установите временной интервал выборки датчика, установите временной интервал беспроводной передачи, беспроводные обновления встроенного ПО.
- Шлюзы отправляют датчику подтверждение о том, что данные были получены для обеспечения высокой надежности.
Регистрация данных датчика — Когда датчики не получают подтверждения от сотовой сети о получении радиопередачи, датчик будет хранить данные с отметкой времени на борту до тех пор, пока сотовое соединение не будет восстановлено.
Безопасность данных — шифрование AES.
Сертификат FCC.

Программное обеспечение пользовательского интерфейса датчиков прыжка Программное обеспечение пользовательского интерфейса

может быть размещено на локальном сервере или в облачном программном обеспечении Leap SensorManager. Интерфейс поддерживает:

Вход в систему
Настройки прав пользователя
Просмотр и графическое отображение данных датчика
Экспорт данных в Excel или другую электронную таблицу
Настройка уведомлений по электронной почте и текстовых оповещений (облачная версия)
Добавление или удаление датчиков
Обновления прошивки

Дополнительную информацию см. на веб-странице опций пользовательского интерфейса датчиков прыжка.

О датчиках прыжков®

Лучший дизайн — лучшие данные — лучшие решения

Основываясь на 25-летнем опыте компании Phase IV Engineering в области беспроводных датчиков, Leap представляет собой НАСТОЯЩУЮ систему, разработанную с нуля для удовлетворения особых потребностей промышленных пользователей. Эти датчики являются настоящим прорывом в области беспроводных датчиков Industrial IoT.

Модульная конструкция позволяет легко и экономично адаптировать к вашим конкретным потребностям , а также легко обновлять для создания системы, ориентированной на будущее.
Стандартная безопасность данных банка: Многоуровневая сетевая безопасность потоков с использованием шифрования данных AES-128, начиная с обмена ключами с аутентификацией паролем (PAKE) и интернет-безопасности DTLS.
Пограничные вычисления управляют большими объемами данных до передачи в программное обеспечение

Как правильно выбрать и использовать датчик температуры

Вернуться на предыдущую страницу

Введение

Занимаясь проектированием, производством и применением датчиков температуры в течение двадцати лет, я провел ряд обучающих семинаров по датчикам температуры. После пространных объяснений того, как устроены и используются RTD (детекторы температуры сопротивления) и термопары, люди обычно задают вопрос: «Хорошо, а как мне определить, какой датчик использовать в моем приложении?». Данная статья призвана ответить на этот вопрос.

После краткого обзора того, как RTD и термопары сконструированы и используются для измерения температуры, мы обсудим, что отличает эти датчики друг от друга. Мы обсудим такие темы, как температурный диапазон, допуски, точность, взаимозаменяемость, а также относительные сильные и слабые стороны каждого типа.Изучив эти темы, вы лучше поймете, когда следует использовать датчик каждого типа и почему.

Обзор основ RTD и термопар

RTD:

Резисторы сопротивления

содержат чувствительный элемент, представляющий собой электрический резистор, сопротивление которого изменяется в зависимости от температуры. Это изменение сопротивления хорошо изучено и повторяемо. Чувствительный элемент в RTD обычно содержит либо катушку с проводом, либо сетку из проводящей пленки, в которую врезан проводник (см. рис. 1).Удлинительные провода прикреплены к чувствительному элементу, поэтому его электрическое сопротивление можно измерить на некотором расстоянии. Затем чувствительный элемент упаковывается, чтобы его можно было поместить в положение в процессе, где он будет достигать той же температуры, что и в процессе (см. рис. 2).

Термопары:

Термопары, с другой стороны, содержат два электрических проводника, изготовленных из разных материалов, которые соединены на одном конце. Конец проводника, который будет подвергаться воздействию температуры процесса, называется измерительным спаем.Точка, в которой кончаются проводники термопары (обычно там, где проводники подключаются к измерительному устройству), называется эталонным спаем (см. рис. 3).

Когда измерительный и эталонный спаи термопары находятся при разных температурах, внутри проводников формируется потенциал милливольт. Зная тип используемой термопары, величину милливольтного потенциала внутри термопары и температуру эталонного спая, пользователь может определить температуру на измерительном спае.

Потенциал милливольт, создаваемый в проводниках термопары, различается в зависимости от используемых материалов. Из одних материалов получаются термопары лучше, чем из других, потому что создаваемые этими материалами милливольтные потенциалы более воспроизводимы и хорошо известны. Этим термопарам были присвоены специальные обозначения типа, такие как тип E, J, K, N, T, B, R и S. Различия между этими типами термопар будут объяснены ниже.

Температурные ограничения для RTD и термопар:

Материалы, используемые в RTD и термопарах, имеют ограничения по температуре, что может быть важным фактором при их использовании.

Датчики сопротивления

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

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

Чувствительный элемент в RTD обычно содержит платиновую проволоку или пленку, керамический корпус и керамический клей или стекло для герметизации чувствительного элемента и поддержки провода элемента.Как правило, платиновые чувствительные элементы могут подвергаться воздействию температур примерно до 1200°F. Другие материалы, такие как никель, медь и сплав никеля с железом, также могут использоваться, однако их полезный диапазон температур немного ниже, чем для платины. Температуры использования для всех этих материалов приведены в таблице 1.

Провода, соединяющие чувствительный элемент с приборами считывания или управления, обычно изготавливаются из таких материалов, как никель, никелевые сплавы, луженая медь, посеребренная медь или никелированная медь.Используемая изоляция проводов также напрямую влияет на температуру, которой может подвергаться RTD. Таблица 2 содержит наиболее часто используемые провода и изоляционные материалы, а также их максимальные рабочие температуры.

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

Установка чувствительного элемента в процесс также требует использования материалов. Наиболее распространенная схема заключается в том, чтобы поместить резистор и присоединенные провода в металлическую трубку с закрытым концом, заполнить трубку вибропоглощающим и/или теплопередающим материалом, таким как керамический порошок, и загерметизировать открытый конец трубки эпоксидной смолой или керамический цемент. Металлические трубки, наиболее часто используемые в RTD, изготовлены из нержавеющей стали (используется примерно до 900°F) или инконеля (используется примерно до 1200°F). Используемые материалы для гашения вибрации/теплообмена широко варьируются в зависимости от диапазона температур.Эти материалы выбираются производителем для обеспечения оптимальных характеристик в зависимости от максимальной температуры, ожидаемой при использовании. Эпоксидные герметики обычно никогда не используются при температуре выше 400–500°F. Керамические цементы могут подвергаться воздействию температур 2000°F и выше, но требуют использования герметиков для предотвращения попадания влаги в цемент и вибропоглощающий/теплообменный материал под ним.

Материал платинового RTD с самой низкой термостойкостью обычно представляет собой провод и изоляцию, используемые для соединения чувствительного элемента с приборами.Производители обычно предлагают две конструкции: низкотемпературную и высокотемпературную. В низкотемпературных конструкциях используется никелированная или посеребренная медная проволока с тефлоновой изоляцией вместе с эпоксидным уплотнением. Эта конструкция обычно ограничивается температурой от 400 до 500°F.

В высокотемпературных конструкциях обычно используется никелированная медная проволока с изоляцией из стекловолокна и керамический цемент, максимальная температура которого составляет от 900°F до 1200°F. Некоторые производители также предлагают линейку RTD, в которых используется провод из никеля или никелевого сплава с керамической изоляцией для использования при температурах до 1200°F.

Термопары:

Материалы для термопар

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

Термопары типов E, J, K, N и T

известны как термопары из неблагородных металлов, поскольку они изготовлены из обычных материалов, таких как медь, никель, алюминий, железо, хром и кремний. Каждый тип термопары имеет предпочтительные условия использования, например, использование неизолированных термопар типа J (железо/константан) обычно ограничено максимальной температурой 1000°F и не рекомендуется для использования в окислительной или сернистой атмосфере из-за ухудшения свойств железа. проводник.Неизолированные термопары типа T (медь/константан) не используются при температуре выше 700°F из-за износа медного проводника. Температурные диапазоны для этих типов термопар указаны в таблице 3, а дополнительная информация по применению приведена в таблице 4.

Термопары

типа R, S и B известны как термопары из благородных металлов, поскольку они сделаны из платины и родия. Эти термопары используются в приложениях, которые превосходят возможности термопар из недрагоценных металлов. Термопары типа R и S рассчитаны на использование при температуре от 1000°F до 2700°F, а тип B рассчитан на использование при температуре от 1000°F до 3100°F.Если ожидается длительное воздействие температур выше 2500°F, целесообразно использовать термопары типа B для увеличения срока службы термопар. В термопарах типа R&S может наблюдаться значительный рост зерен, если их держать вблизи верхнего предела использования в течение длительных периодов времени.

Поскольку термопары не имеют чувствительных элементов, они не содержат многих материалов, ограничивающих температуру, которые есть в термосопротивлениях. Термопары обычно изготавливаются с использованием неизолированных проводников, которые затем изолируются прессованным керамическим порошком или формованными керамическими изоляторами.Эта конструкция позволяет использовать термопары при гораздо более высоких температурах, чем RTD.

Допуск, точность и взаимозаменяемость:

Допуск и точность — термины, которые чаще всего неправильно понимают в измерении температуры. Термин «допуск» относится к конкретному требованию, которое обычно составляет плюс или минус некоторую величину. С другой стороны, точность относится к бесконечному числу допусков в заданном диапазоне.

Например, термометры сопротивления содержат чувствительный элемент, который изготавливается таким образом, чтобы иметь определенное электрическое сопротивление при определенной температуре.Наиболее распространенным примером этого требования является то, что известно как стандарт DIN. Чтобы соответствовать требованиям стандарта DIN, RTD должен иметь сопротивление 100 Ом – 0,12 % (или 0,12 Ом) при 32 °F (0 °C), чтобы считаться датчиком класса B (датчик класса A имеет сопротивление 100 Ом). – 0,06%). Допустимое отклонение –0,12 Ом относится только к сопротивлению при 32°F и не может применяться к любой другой температуре. Многие поставщики предоставят таблицу взаимозаменяемости для

Таблица 3: Типы термопар, диапазоны температур, пределы погрешности
Стандартный				Специальный
Тип	Материалы	Диапазон температур	Пределы ошибки	Диапазон температур	Пределы ошибки
Дж	Железо/Константан	32 — 559F (0 — 293C)	4F (2.2С)	32–527F (0–275°C)	2Ф (1.1С)
Дж	Железо/Константан	550 до 1400F (от 293 до 760C)	0,75%	527 до 1400F (от 275 до 760C)	0,40%
К	Хромель/Алюмель	-328 до -166F (-200 до -110C)	2%
		-166 до 32F (-110 до 0C)	4F (2. 2С)
		32 до 559F (0 до 293C)	4Ф (2.2К)	32–527F (0–275°C)	2Ф (1.1С)
		559 до 2282F (от 293 до 1250C)	0,75%	527 до 2282F (от 275 до 1250C)	0,40%
Т	Медь/Константан	-328 до -89F (-200 до -67C)	1.50%
		от -89 до 32F (от -67 до 0C)	1.8F (1С)
		32 — 271F (0 — 133C)	1.8F (1С)	32–257°F (0–125°C)	0,9F (0,05C)
		271 до 662F (от 133 до 350C)	0,75%	257–662F (125–350°C)	0,40%
Е	Хромель/Константан	-328 до -89F (-200 до -67C)	1%
		-274 до 32F (-170 до 0C)	3. 1Ф (1.7С)
		32–644F (0–340°C)	3.1F (1.7C)	32–482°F (0–250°C)	1.8F (1С)
		644 до 1652F (от 340 до 900C)	0,50%	482 до 1652F (от 250 до 900C)	0,40%
Н	Никросил/Нисил	32 — 559F (0 — 293C)	4F (2.2С)
Н	Никросил/Нисил	559 до 2300F (от 293 до 1260C)	0,75%
Р	Платина/платина-13% родий	от 32 до 1112F (от 0 до 600°C)	2,7F (1,5C)	от 32 до 1112F (от 0 до 600°C)	1,1F (0,6C)
Р	Платина/платина-13% родий	1112F — 2642F (600 — 1450°C)	0,25%	от 112F до 2642F (от 600 до 1450°C)	0. 10%
С	Платина/платина-10% родий	от 32 до 1112F (от 0 до 600°C)	2,7F (1,5C)	от 32 до 1112F (от 0 до 600°C)	1,1F (0,6C)
С	Платина/платина-10% родий	1112F — 2642F (600 — 1450°C)	0,25%	от 112F до 2642F (от 600 до 1450°C)	0,10%
Б	Платина/платина-30% родий	1472 До 3092F (от 800 до 1700C)	0.50%	1472 До 3092F (от 800 до 1700C)

Таблица 4: Информация по применению термопары

Тип	Информация о приложении
Е	Рекомендуется для постоянно окисляющихся или инертных атмосфер. Минусовые пределы погрешности не установлены. Самый высокий термоэлектрический выход из распространенных типов термопар.
Дж	Подходит для вакуума, восстановительной или инертной атмосферы, окислительной атмосферы с ограниченным сроком службы.Железо быстро окисляется при температуре выше 1000 ° F (538 ° C), поэтому для высоких температур рекомендуется использовать только толстую проволоку. Неизолированные элементы не должны подвергаться воздействию сернистой атмосферы при температуре выше 1000°F (538°C).
К	Рекомендуется для постоянной окислительной или нейтральной атмосферы. В основном используется при температуре выше 1000°F (538°C). Может выйти из строя при воздействии серы. Преимущественное окисление хрома в положительном ответвлении при определенных низких концентрациях кислорода вызывает «зеленую гниль» и большие отрицательные калибровочные дрейфы, наиболее серьезные в диапазоне 1500–1900°F (816–1038°C).Этого можно избежать с помощью вентиляции или инертного уплотнения защитной трубки.
Н	Может использоваться в тех случаях, когда элементы типа K имеют более короткий срок службы и проблемы со стабильностью из-за окисления и развития «зеленой гнили».
Т	Может использоваться в окислительной, восстановительной или инертной атмосфере, а также в вакууме. Не подвержен коррозии во влажной среде. Пределы погрешности опубликованы для диапазонов отрицательных температур.
Р и С	Рекомендуется для высоких температур. Должен быть защищен неметаллической защитной трубкой и керамическими изоляторами. Продолжительное использование высоких температур вызывает рост зерна, что может привести к механическому повреждению. Отрицательный дрейф калибровки, вызванный диффузией родия в чистую ветвь платины, а также улетучиванием родия. Тип R используется в промышленности, тип S — в лаборатории.
Б	То же, что и R&S, но с меньшим выходом.Кроме того, имеет более высокую максимальную температуру и менее подвержен росту зерен.

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

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

Термопары, с другой стороны, имеют другие спецификации, чем термометры сопротивления, потому что они изготавливаются по-другому. В отличие от чувствительного элемента в RTD, потенциал милливольт, генерируемый в термопаре, зависит от состава материала и металлургической структуры проводников. Следовательно, термопарам не присваивается значение при определенной температуре, а задаются пределы погрешности, которые охватывают весь диапазон температур.

Эти пределы, установленные для термопар, известны как стандартные или специальные пределы погрешности. Таблица 3 содержит стандартные и специальные пределы погрешности для каждого стандартного типа термопары.Следует отметить, что пределы значений погрешности, указанные в таблице 3, относятся к новым термопарам до их использования. Как только термопары подвергаются воздействию технологических условий, изменения в проводниках термопары могут привести к увеличению погрешностей. Пользователям рекомендуется периодически проводить тесты для определения состояния термопар, используемых в приложениях с высокой надежностью или близкой точностью.

Сильные и слабые стороны

Каждый тип датчика температуры имеет свои сильные и слабые стороны.

RTD Сильные стороны:

Термометры сопротивления

обычно используются в приложениях, где важны воспроизводимость и точность. Правильно сконструированные платиновые термометры сопротивления имеют очень воспроизводимые зависимости сопротивления от температуры во времени. Если процесс будет проходить при определенной температуре, удельное сопротивление RTD при этой температуре можно определить в лаборатории, и оно не будет значительно меняться с течением времени. RTD также обеспечивают более легкую взаимозаменяемость, поскольку их первоначальная вариация намного ниже, чем у термопар.Например, термопара типа К, используемая при температуре 400°F, имеет стандартный предел погрешности – 4°F. Взаимозаменяемость 100-омного DIN, класса B платинового RTD составляет –2,2°F при той же температуре. RTD также можно использовать со стандартным измерительным кабелем для подключения к оборудованию отображения или управления, где термопары должны иметь соответствующий провод термопары для получения точных измерений.

RTD Слабые стороны:

В той же конфигурации вы можете ожидать, что вы заплатите от 4 до 10 раз больше за RTD, чем за термопару из недрагоценного металла.RTD дороже, чем термопары, потому что для изготовления RTD требуется больше конструкции, включая изготовление чувствительного элемента, подключение удлинительных проводов и сборку датчика. Термометры сопротивления не так хорошо работают в условиях высокой вибрации и механических ударов, как термопары, из-за конструкции чувствительного элемента. Термометры сопротивления также ограничены по температуре приблизительно до 1200°F, тогда как термопары могут использоваться до 3100°F

Прочность термопары:

Термопары могут использоваться для температур до 3100°F, как правило, стоят меньше, чем термометры сопротивления, и их можно сделать меньше по размеру (приблизительно до .020” в диаметре), чтобы обеспечить более быструю реакцию на температуру. Термопары также более долговечны, чем RTD, и поэтому могут использоваться в условиях сильной вибрации и ударов.

Слабые стороны термопары:

Термопары менее стабильны, чем термометры сопротивления, при воздействии умеренных или высоких температур. В критических приложениях термопары должны быть удалены и протестированы в контролируемых условиях, чтобы проверить работу. Удлинительный провод термопары должен использоваться при подключении датчиков термопары к прибору термопары или контрольному оборудованию.Использование измерительного провода (покрытая медью) приведет к ошибкам при изменении температуры окружающей среды.

Резюме:

Как термопары, так и RTD являются полезными инструментами для определения температуры процесса. Термометры сопротивления обеспечивают более высокую точность, чем термопары, в своем температурном диапазоне, поскольку платина является более стабильным материалом, чем большинство материалов для термопар. RTD также используют стандартный измерительный провод для подключения к контрольно-измерительному оборудованию.

Термопары

, как правило, дешевле, чем RTD, они более долговечны в условиях сильной вибрации или механических ударов и могут использоваться при более высоких температурах. Термопары могут быть меньше по размеру, чем большинство термометров сопротивления, поэтому их можно формовать в соответствии с конкретным приложением.

Проводка датчика RTD

| ТС Inc

Подробная информация о конфигурации проводки RTD для 2-проводных, 3-проводных и 4-проводных датчиков RTD

Методы применения и оборудование — RTD
Как и в случае с термопарами, выходы RTD, измеряющие изменение температуры, невелики — мы рассматриваем менее 0,5 Ом на °C для стандартного устройства IEC. Тем не менее, результирующие сигналы не такие мельчайшие — ток питания 1 мА с датчиком RTD с номинальным сопротивлением 100 Ом дает выходной сигнал 5 мВ при изменении на 10°C.Поднимите ток до 5 мА, а выходное напряжение составит 25 мВ при изменении на 10°C — по крайней мере, на порядок лучше мощность сигнала, чем при использовании термопар. Однако для обеспечения уровней сигнала, подходящих для большинства целей, по-прежнему требуются мостовые усилители (или эквивалентные им).

Существуют два основных инструмента для определения сопротивления датчика RTD — измерительные мосты (прямой отклоняющий нулевой баланс или фиксированный мост), в которых ток питания может изменяться, и потенциометры, где ток должен быть известен и должен быть постоянным.Оба могут использовать переменный или постоянный ток, хотя нормой является плавное, стабильное низковольтное питание.

Ранние измерительные приборы полагались на мосты с нулевым балансом (резистивные, емкостные или индуктивные). На самом деле сбалансированные измерительные мосты до сих пор широко используются в лабораториях, где элементами моста могут быть декады сопротивлений или индуктивности с ответвлениями в версиях переменного тока. Сегодня более распространены фиксированные мостовые системы, в которых дисбаланс сам по себе является прямой мерой изменяющегося сопротивления считывания.

Однако высокая точность может быть также достигнута с использованием современных прецизионных потенциометров, цифровых вольтметров и т. п. для измерения падения напряжения непосредственно на датчике. Доступны стабильные цепи постоянного тока питания, и они, как правило, отдают предпочтение потенциометрическим приборам, особенно для промышленного использования. В частности, они подходят для высокоточных и высокоскоростных приложений сканирования датчиков RTD.

Кроме того, в настоящее время существует множество устройств прямого считывания, охватывающих оба типа приборов, интерполирующих квадратичное соотношение сопротивления (и, следовательно, напряжения, если ток постоянный) с температурой для получения прямого выходного сигнала температуры.Ниже приводится некоторое представление о доступных методах и оборудовании.

Мостовые измерительные системы – резистивные датчики сопротивления
Коммерчески доступные промышленные мостовые измерительные системы используют одну из нескольких схем, основанных в основном на двух версиях моста Уитстона – симметричном или фиксированном мосте, оба резистивные. Кстати, стоит только отметить, что могут использоваться и индуктивные мосты, в которых в качестве плеч моста используются прецизионные трансформаторы с обмоткой.Они могут предложить несколько преимуществ с точки зрения надежности, портативности и стабильности.

Возвращаясь к резистивным мостам, независимо от выбранного формата схемы, все мосты можно сделать самобалансирующими с помощью сервомеханизмов, управляемых от детектора баланса. В промышленных применениях мост обычно не сбалансирован (путем изменения переменных сопротивлений). Вместо этого, как указано выше, напряжение дисбаланса в мосте с фиксированным элементом, как правило, используется в качестве меры сопротивления датчика и, следовательно, температуры.

Независимо от типа моста, все резисторы моста, за исключением, конечно, датчика, настроены на незначительное изменение сопротивления в зависимости от температуры, а мосты переменного тока спроектированы так, чтобы быть неиндуктивными. Кроме того, ошибки сопротивления плеча моста из-за скользящих контактов на переменных резисторах (где это применимо) обычно предотвращаются путем их введения в саму линию подачи тока или в схему детектора баланса, где они явно не могут влиять на баланс моста.

Чувствительный резистор, который вполне может находиться на некотором расстоянии от перемычки в промышленных приложениях, затем присоединяется к перемычке с помощью медного кабеля, сопротивление которого низкое по сравнению с сопротивлением перемычки, но, очевидно, будет меняться в зависимости от температуры, особенно ближе к точке измерения. Когда проводники длинные или имеют маленькое поперечное сечение, эти изменения сопротивления могут быть достаточно большими, чтобы вызвать значительные ошибки в показаниях температуры. Существует несколько конфигураций проводки для компенсации этой потенциальной проблемы.

Конфигурация двухпроводного датчика RTD

Простое двухпроводное соединение, показанное на рис. 3.1, используется только там, где не требуется высокая точность — сопротивление соединительных проводов всегда включено в сопротивление датчика, что приводит к ошибкам в сигнале. На самом деле, стандартное ограничение при таком расположении — максимальное сопротивление 1–2 Ом на проводник, что обычно составляет около 300 футов кабеля. Это в равной степени относится и к сбалансированным мостовым системам, и к фиксированным мостовым системам.Значения сопротивления провода могут быть определены только при отдельном измерении (без датчика RTD), поэтому постоянная коррекция во время измерения температуры невозможна.

Трехпроводная конфигурация RTD

Улучшенная схема подключения показана на рис. 3.2. Здесь два вывода датчика находятся на соседних ножках. Несмотря на то, что в каждом плече моста имеется сопротивление выводов, сопротивление выводов не учитывается при измерении. Предполагается, что сопротивление двух выводов одинаково, поэтому требуются высококачественные соединительные кабели.Это позволяет увеличить сопротивление до 10 Ом, что обычно позволяет прокладывать кабели длиной около 1500 футов и более, если это необходимо, хотя и с оговорками, указанными в Части 1, Разделе 7 и Части 2, Разделе 10, относительно проблем с передачей сигнала.

Кроме того, при такой конфигурации проводки, если выполняются фиксированные измерения моста, очевидно, что компенсация хороша только в точке баланса моста. Помимо этого, ошибки будут расти по мере увеличения дисбаланса. Это, однако, можно свести к минимуму, используя более высокие значения сопротивления в противоположных мостовых схемах, чтобы уменьшить изменения тока моста.

Конфигурации четырехпроводного сенсорного моста RTD

Однако этот подход немного дороже для медной проводки. В альтернативной, лучшей версии четырехпроводной конфигурации используются полноценные четырехпроводные термометры сопротивления, как показано на рис. 3.4. Это обеспечивает полное подавление побочных эффектов при использовании метода измерения мостового типа. При таком расположении можно работать с сопротивлением кабеля до 15 Ом, обеспечивая длину кабеля около 3000 футов. Между прочим, то же ограничение, что и для трехпроводных соединений, применяется, если используется метод фиксированного моста с прямым считыванием (см. Раздел 3.3).

Дифференциальная температура — RTD

Для измерения перепада температур с использованием мостовой схемы второй термометр сопротивления просто вводится в мостовую схему рядом с первым датчиком. Для этой цели подходит двойная двухпроводная схема, если оба используемых кабеля имеют одинаковое сопротивление (см. рис. 3.5).

Если, однако, требуется высокая точность, а длины или сопротивления двух сенсорных кабелей неодинаковы, то предпочтительнее четырехпроводный эквивалент (см. Рисунок 3.6), в котором оба датчика снабжены компенсационными парами (по одной на чувствительную ногу моста).

Системы потенциометрических измерений — RTD

Как описано выше, термометр сопротивления может питаться от источника постоянного тока, а разность потенциалов, возникающая на нем, измеряется непосредственно каким-либо потенциометром. Непосредственным преимуществом является то, что здесь не имеют значения такие второстепенные факторы, как сопротивление проводника и сопротивление контакта селекторного переключателя. Существенными для этого метода, основанного на напряжении, являются просто стабилизированный и точно известный источник тока для датчика RTD (обеспечивающий прямую связь напряжения с сопротивлением и, следовательно, с температурой) и вольтметр с высоким импедансом (DVM или что-то еще) для измерения напряжения. развивается с незначительным течением тока.

При таком подходе можно получить абсолютную температуру, если известен ток. Даже там, где оно стабильно, обеспечивается дифференциальное сопротивление (и, следовательно, температура). Кроме того, несколько RTD могут быть соединены последовательно, используя один и тот же источник тока. Затем сигналы напряжения от каждого из них можно сканировать с помощью высокоимпедансных измерительных приборов.

Четырехпроводные потенциометрические системы — термометры сопротивления
Опять же, четырехпроводная конфигурация является подходящей, хотя явно несколько отличается от используемой с мостовыми системами.При использовании конфигурации, показанной на рис. 3.7, сопротивление проводов оказывает незначительное влияние на точность измерения.

Приборы прямого считывания — RTD

После подробного рассмотрения схемотехники и методов измерения настало время взглянуть на саму измерительную аппаратуру — обнаружение нуля или измерение дисбаланса в мостовых системах, или определение падения напряжения в потенциометрических системах. Детектор, конечно, может иметь форму простого гальванометра — это подходит для уравновешенных и фиксированных мостовых устройств.Отклонение покажет сопротивление (прямо или косвенно через напряжение, как описано), и шкалу можно настроить для прямого считывания температуры, если это потребуется.

Сложность может быть добавлена с помощью детекторов предельных значений, настроенных на управление включением-выключением или сигнализацию.

Усилители — RTD
Однако, как правило, используются маломощные электронные усилители, преобразователи сигналов или передатчики. С фиксированной мостовой и потенциометрической системами они обеспечивают как высокое входное сопротивление, так и мощность, достаточную для управления более надежными локальными или удаленными индикаторами, записывающими устройствами или записывающими устройствами/контроллерами.Для мостов с нулевой балансировкой они используются для управления сервосистемой для балансировки моста, причем система часто является частью индикатора, регистратора или контроллера.

Они обычно располагаются рядом с резистивным датчиком температуры и дают дополнительное преимущество, сводя к минимуму сопротивление кабеля датчика и обеспечивая мощный, относительно устойчивый к радиочастотным помехам сигнал для передачи на приборы для считывания сигналов. Блок питания усилителя удален, и мы вернулись к стандартным технологиям передатчика и сигнализации 4–20 мА.

Потенциометрические измерительные приборы — RTD
С другой стороны, самобалансирующиеся прямые потенциометрические индикаторы и записывающие устройства также могут использоваться для измерения либо напряжения дисбаланса моста, либо прямого падения напряжения датчика. Источник постоянного тока, мостовые резисторы и т. д. в этих устройствах являются автономными.

Цифровая измерительная аппаратура — RTD
Другая более современная альтернатива включает в себя либо перекос мостового напряжения, либо измерение падения потенциала RTD с помощью цифрового вольтметра. Очевидно, что это дает возможность применять методы цифровой линеаризации для прямого считывания температуры. На самом деле, сегодня существует ряд приборов прямого считывания, которые работают более чем адекватно для измерения температуры с промышленной точностью в диапазоне от -200 до +850°C.

Оборудование является самобалансирующимся, и наиболее простой из них включает в себя цифровой мультиметр высокого разрешения с преобразованием сигналов сопротивления или напряжения в прямые показания температуры.В устройствах используются методы линеаризации в соответствии с соотношением RTD (часть 1, раздел 4), скажем, до двух или трех порядков. Линеаризация обычно обобщается для RTD (согласно стандартному квадратичному выражению IEC 60751) или специфична для датчика с учетом эмпирических данных калибровки.

В первом случае технические характеристики и допуски будут соответствовать IEC 60751, а точность будет в пределах нескольких сотых градуса. При индивидуальной калибровке доступна точность до 10 мК и выше.