Датчик температуры: контроль температурного режима двигателя

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

Что такое датчик температуры

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

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

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

Типы и конструкция датчиков температуры

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

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

Датчики температуры отличаются способом подключения к ЭБУ:

• Со стандартным электрическим разъемом — на датчике выполнен пластиковый разъем (или колодка) с контактами;

Датчики второго и третьего вида имею только один контакт, в роли второго контакта выступает корпус датчика, соединенный с «массой» электросистемы автомобиля через двигатель. Такие датчики чаще всего используются на коммерческих и грузовых автомобилях, на специальной, сельскохозяйственной и иной технике.

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

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

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

Принцип работы и место датчика температуры в транспортном средстве

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

Для визуального контроля температуры силового агрегата в цепь датчика подключается специальный электрический прибор — логометрический термометр. В приборе используется две или три электрических обмотки, между которыми расположен подвижный якорь со стрелкой. Одна или две обмотки создают постоянное магнитное поле, а одна обмотка включена в цепь датчика температуры, поэтому ее магнитное поле изменяется в зависимости от температуры ОЖ. В результате взаимодействия постоянных и переменных магнитных полей в обмотках заставляет якорь проворачиваться вокруг оси, что влечет за собой изменение положение стрелки термометра на его циферблате.

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

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

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

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

Другие статьи

23.06.2021 | Статьи о запасных частях

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

16.06.2021 | Статьи о запасных частях

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

Датчики температуры. Виды и работа. Как выбрать и применение

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

Виды и принцип действия

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Похожие темы:

Датчик температуры воздуха

Что такое ДТВВ

Датчик контроля температуры всасываемого воздуха (или ДТВВ) измеряет температуру забортного воздуха. На основе этих измерений регулируется состав смеси, поступаемой для сжигания в цилиндры автомобиля. Поэтому неисправности могут доставить некоторые неприятности: сбои в двигателе, лишний расход топлива.

Типы и конструкция

1. При отрицательном связь температуры и сопротивления обратно пропорциональная: сопротивление выше, если температура низкая.
2. При положительном, наоборот, при отрицательных температурах сопротивление небольшое.

Предпочтение отдают первому типу – он более надежен и долговечен.

Принцип работы и место датчика температуры в транспортном средстве

Датчик температуры воздуха может быть частью системы забора воздуха или же устанавливается во впускном коллекторе.

Работает ДТВВ по тому же принципу, что и другие датчики: центральный блок подает на него 5 В тока. В зависимости от сопротивления часть этого напряжения вернется. Электроника замеряет этот ответ, сверяет с таблицей в памяти и вычисляет состояние воздуха за бортом.

После этого управляющий блок регулирует состав смеси – чем воздух теплее и разреженнее, тем меньше горючего надо.

Неисправности датчика температуры наружного воздуха

Иногда датчик температуры воздуха на впуске ломается. Понять это можно по таким признакам:

• плохая работа холостого хода – особенно заметно в холода;
• двигатель запускается не так хорошо, как раньше;
• упала мощность мотора;
• топлива расходуется больше положенного.

Произойти это все может из-за разных факторов:

• попадание камней;
• грязь;
• неполадки с электросетью авто;
• изношенность проводки;
• замыкание в цепи.

Проверка датчика температуры воздуха на впуске

Коль появились подозрения, что датчик температуры наружного воздуха неисправен, нужно устроить ему проверку.

Происходит она в несколько шагов.

1. Проверка непосредственно ДТВВ: тестер присоединяется к нему, и снимаются показания при «холодном» старте и на высоких оборотах. Результаты сравниваются с эталонной таблицей.
2. Тест контактов: омметром проверяют, есть ли контакт между датчиком и управляющим блоком.
3. Проверка напряжения двигателя: вольтметром замеряется напряжение при включении зажигания. Обычно оно 5 В.

Если датчик сломан, его отремонтировать не выйдет. Можно только почистить ДТВВ и его контакты, проверить проводку и заменить само устройство целиком.

Замена датчика температуры воздуха

Установка датчика температуры наружного воздуха не сложна.

Сначала нужно найти и купить датчик температуры соответствующей марки. После чего отсоединить и снять сломанный. Далее подключается новый датчик, и все собирается в обратной последовательности.

На первый взгляд, работа датчика температуры не видна, и его поломка может пройти незамеченной. Но не стоит недооценивать серьезность этого. Сначала увеличится расход топлива, а затем может испортиться и весь двигатель. Лучше следить за датчиком и проверять его работу хотя бы изредка.

Где находится датчик температуры охлаждающей жидкости и зачем нужен

На чтение 8 мин.

Система охлаждения двигателя важна для его бесперебойной работы. И в ней должно быть исправным все, даже такие, на первый взгляд, мелочи, как датчик температуры охлаждающей жидкости.

Что такое датчик температуры охлаждающей жидкости (ДТОЖ)

Датчик охлаждающей жидкости – это небольшой прибор, который определяет температуру охлаждающей жидкости в системе. При ее нагреве он подает сигнал на включение вентилятора, чтобы ее снизить.

Главное, за что отвечает датчик температуры охлаждающей жидкости, это включение вентилятора. Если он неисправен, вентилятор не включится. Соответственно, антифриз может закипеть, а мотор – перегреться.

На инжекторных двигателях неправильно работающий (или не работающий вообще) датчик приведет к тому, что угол опережения зажигания будет выставлен электронным блоком управления неверно, горючее будет расходоваться больше, а нагрузка на двигатель возрастет.

Кроме того, есть у этого прибора и другие, не менее важные функции, от выполнения которых зависит работоспособность двигателя в целом. Поэтому неисправность датчика температуры охлаждающей жидкости влияет на многое, а значит, ее нужно вовремя находить и устранять.

Основные задачи и функции ДТОЖ

Как правило, в системе находится несколько датчиков температуры охлаждающей жидкости – от двух до пяти. В стандартной схеме с двумя один отвечает как раз за работу вентилятора, а второй передает данные на панель управления. Дополнительные датчики температуры охлаждающей жидкости используются для других целей.

Если говорить в целом, то вот какие основные задачи стоят перед температурным датчиком охлаждающей жидкости:

1. Обогащение топлива. При низкой температуре ОЖ датчик подает об этом сигнал на блок управления. В результате впрыск топлива увеличивается. Это нужно, чтобы двигатель стабильно работал на холостых оборотах. И наоборот, при увеличении температуры форсунки уменьшают впрыск топлива. Если же датчик не подает своевременного сигнала о повысившемся градусе, то в результате топливо переобогащается. Это – лишний расход топлива, затраченные на него усилия, загрязнение выхлопов.
2. Увеличение количества оборотов при запуске. Это нужно для того, чтобы мотор не заглох на старте.
3. Регулировка клапана рециркуляции выхлопов. Во время запуска двигателя этот клапан должен быть закрыт, до того, как система войдет в нормальный рабочий режим температуры. В противном случае машина будет работать нестабильно или вовсе заглохнет.
4. Выставление угла зажигания. От правильно или неправильно выставленного угла зажигания зависит расход топлива, количество вредных выбросов, параметры силовой установки и др.

Кроме того, в той или иной степени датчик указателя температуры охлаждающей жидкости отвечает за состояние фильтра, улавливающего пары топлива, а также не дает муфте гидротрансформатора в коробке передач блокироваться до полного прогрева мотора.

Ну и конечно, одна из самых важных функций – это включение вентилятора для охлаждения антифриза. Зачастую в современных автомобилях для этой функции используется специально выделенный датчик, который ничего другого не делает. Остальные функции возложены при этом на другие.

Где находится ДТОЖ

Расположение датчика температуры охлаждающей жидкости известно не каждому водителю. Но поскольку поменять его своими силами в случае поломки не так уж и сложно, выгоднее будет эти места знать. Они находятся в корпусе радиатора или в «рубашке» системы охлаждения. Точная локация зависит от марки и модели автомобиля, однако общее одно: его устанавливают поблизости от термостата, чтобы результат был максимально точным.

Вот основные места, где может стоять датчик температуры охлаждающей жидкости:

• корпус термостата;
• головка блока цилиндров;
• верхний шланг радиатора.

Располагать устройство далеко от термостата и вышеназванных узлов не имеет смысла. Расположенный на удалении, он не сможет точно передавать данные. Сопротивление ДТОЖ напрямую зависит от нагрева мотора – чем температура выше, тем выше сопротивление и наоборот.

Разновидности датчиков температуры ОЖ

Разделяют две большие разновидности ДТОЖ:

• механический;
• цифровой.

Механический датчик температуры охлаждающей жидкости устроен просто и действует напрямую. С помощью электрических сигналов он передает параметры изменения сопротивления на указатель температуры на панели приборов и на реле, занимающееся включением вентиляторов. Такие приборчики устанавливаются на карбюраторные моторы, например – на старых отечественных автомобилях.

Цифровые датчики используются в современных автомобилях с двигателями инжекторного типа. Внешне он похож на механический, но принцип работы отличается. Сигналы, считываемые им, подаются не напрямую на вентилятор и шкалу на панели проборов, а на электронный блок управления. Находящийся на блоке процессор анализирует все сигналы и решает, куда их направить дальше.

Также ДТОЖ делятся на магнитные, биметаллические и капиллярные. Отличить первый от второго просто. Стрелка указателя у магнитного колеблется, «подпрыгивает» при отображении значений, а у биметаллического движется плавно и постепенно. Капиллярные на сегодняшний день нигде не используются.

Принцип работы датчика температуры антифриза

Принцип работы датчика температуры охлаждающей жидкости строится на базе физических свойств материала, из которого он изготовлен. Рабочий элемент устройства чувствителен к нагреву, кроме него в устройстве расположены еще электропроводящие контакты.

Так, его сопротивление меняется в зависимости от температуры, данные фиксируются и передаются далее. Как было уже написано выше, у механических ДТОЖ сигнал передается напрямую – к шкале на приборной панели и реле вентилятора, а у цифровых – на электронный блок управления, который сигналы уже распределяет и отправляет по назначению.

Признаки неисправности датчика температуры ОЖ

Поскольку ДТОЖ отвечает за многие функции в автомобиле, то его неисправность приведет к разным неполадкам в работе всей системы. Вот какие признаки неисправности датчика температуры охлаждающей жидкости могут быть:

• нестабильность работы двигателя – троит, глохнет;
• диапазон холостых оборотов от 200 до 1500 в минуту, резкие скачки;
• трудности с запуском мотора;
• внезапное включение вентилятора охлаждения в холодную погоду;
• беспричинное увеличение расхода топлива;
• темный, черный дым из выхлопной трубы.

Это тревожные симптомы могут говорить и о других неполадках в автомобиле, однако первое, на что стоит обратить внимание – это именно датчик.

Основные причины неисправности ДТОЖ

Причин выхода из строя ДТОЖ может быть несколько. Вот основные из них:

1. Некачественный хладагент. Плохая охлаждающая жидкость приводит к образованию в системе охлаждения налета, отложений, коррозии. Если основной рабочий элемент датчика покроется налетом, это ухудшит его качество. Как следствие – сигналы будут подаваться неверные. Например – более низкие показания датчика температуры охлаждающей жидкости, чем на самом деле. Это приводит к тому, что вентилятор будет включаться не вовремя, а двигатель – перегреваться.
2. Некачественный датчик. Если первая причина встречается в реальности не так уж и часто, то вот низкое качество самого устройства – увы, достаточно часто. В продаже можно встретить датчики непонятного изготовителя. Да и заводские, аналогичные тем, что установлены на автомобиле с конвейера, почему-то служат в несколько раз меньше.
3. Течь радиатора. Она может возникнуть в результате сорванной резьбы или неплотно прикрученного датчика. Сорвать резьбу можно довольно легко, поскольку металл радиатора достаточно мягкий. Но и недокручивать тоже не стоит. Также течь могут вызвать износившиеся прокладки.
4. Сбои электрики. Эта причина приведет к неправильной работе датчика. А вызвать ее может что угодно: от окислившихся контактов до скачка напряжения.

Также на работу ДТОЖ напрямую влияет термостат. Любые сбои, неисправности в его работе могут привести к некорректной работе и датчика тоже.

Как проверить ДТОЖ

Проверить датчик охлаждающей жидкости проще всего с помощью мультиметра. Перед тем как приступить к этому, следует учесть, что у разных автомобилей показатель сопротивления при низких и высоких температурах будет отличаться. Поэтому его нужно знать. Точный ответ даст мануал к транспортному средству.

Сама процедура проверки предельно проста. Датчик нужно выкрутить, мультиметр подсоединить к его контактам. Воду нагреть до определенной температуры, указанной в мануале (это нужно, чтобы было, с чем сверить), и опустить в нее устройство.

Если показатель не совпадет с тем, что указан в руководстве, значит – проблема в датчике. Если совпадет – значит, он исправен, и виновата электроника или термостат.

Как заменить датчик

Зная, как снять ДТОЖ, легко и заменит его – то есть, просто поставить на место старого новый. Чтобы система работала лучше, рекомендуется при этом заменить и антифриз. Также следует зачистить мелкой шкуркой контакты, которые идут к датчику.

Если же устройство исправно, и его требуется вернуть на место, рекомендуется зачистить его контакты и вообще очистить в целом. Нелишним будет воспользоваться графитовой смазкой для обработки посадочного гнезда под датчик.

Заключение

Датчик температуры антифриза – на первый взгляд, маленькое и незначительное устройство. Однако в современных автомобилях на него возлагаются большие функции. Мелочей в работе транспортного средства не бывает, все взаимосвязано. Поэтому важно знать, какие поломки могут быть у этого устройства, как их определить и как поменять датчик самостоятельно.

Видео

Датчик температуры двигателя — что это, как выглядит

Определение неисправности датчика Температуры без Диагностики

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

График изменения сопротивления позистора в зависимости от температуры:

Устройство автомобильного датчика температуры охлаждающей жидкости:

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

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

Причины поломки термодатчиков:
— механическое повреждение датчика
— перегрев датчика

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

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

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

Датчик температуры [Роботрек вики]

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

• 1) Диапазон измеряемых температур: −55…+125 °C

• 2) Точность: ±0,5°C (в пределах −10…+85 °C)

• 3) Время получения данных: 750 мс

• 4) Напряжение питания: 3–5,5 В

• 5) Потребляемый ток при бездействии: 750 нА

• 6) Потребляемый ток при опросе: 1 мА

Описание

Датчик температуры позволяет измерять температуру воздуха, жидкостей и других предметов в широком температурном диапазоне от -55 до +125 градусов Цельсия, (с погрешностью +- 0.5 °C в пределах −10…+85 °C). Модуль основан на цифровом датчике DS18B20, герметично заключенном в металлической гильзе из нержавеющей стали.

Использование

Подключение

Программирование

Общение датчика с микроконтроллером осуществляется по протоколу 1-Wire, используется библиотека OneWire. При использовании функции temperature(int port) обращение к библиотеке происходит внутри функции, т.о. при использовании контроллера «Трекдуино» подключать библиотеку вручную не требуется.

Блок, необходимый для работы с датчиком, называется «температура» и расположен в группе блоков «Датчики».

int temperature(int port)

Примеры использования в проектах

Автономная метеостанция

Автономная метеостанция — контроллер измеряет температуру каждый час и записывает значения на SD-карточку в файл temp_log.txt.

Генерируемый код:

//подключение библиотек для работы с SD-картой
#include <SPI.h>
#include <SD.h>
 
 
void setup()
{
  const int chipSelect = SD_CS;
  SD.begin(chipSelect);
 
  File datafile = SD.open("temp_log.txt", FILE_WRITE);
  if(datafile){
    datafile.print( "Temp=" );
    datafile.print(" ");
    datafile.print( temperature(IN1) );
    datafile.print(" ");
    datafile.println("");
    datafile.close();
  }
 
  delay( 3600000 );
 
}
 
void loop()
{
}

ehlektronika/datchiki/datchik_temperatury.txt · Последние изменения: 2020/01/15 11:16 — dustinskiy

Где находится датчик температуры двигателя

Датчик температуры охлаждающей жидкости (ДТОЖ) – элемент ЭСУД, который позволяет определить температуру двигателя. Указанный элемент не только определяет температуру ДВС и показывает степень нагрева охлаждающей жидкости на приборной панели большинства автомобилей, но и активно взаимодействует с ЭБУ на современных ТС. С учетом показаний ДТОЖ электронный блок управления после запуска мотора определяет количество шагов регулятора холостого хода, корректирует подачу топлива, угол зажигания (УОЗ) и т.д.

Температуру ОЖ контроллер рассчитывает по показателям напряжения на устройстве для замера температуры, которое имеет переменное сопротивление. В норме на холодном двигателе напряжение падает сильнее, на прогретом моторе напряжение снижается меньше. Отметим, что указанная деталь выходит из строя достаточно редко, но такую вероятность не стоит исключать. В этой статье мы поговорим о том, где стоит датчик температуры двигателя, а также как проверить датчик температуры двигателя самому.

Содержание статьи

Датчик температуры ДВС

Начнем с того, что датчики температуры в автомобиле измеряют нагрев ОЖ, также может измеряться температура моторного масла, температура наружного воздуха и т.д. На современных высокотехнологичных авто устанавливается несколько температурных датчиков, которые располагаются в области каналов системы охлаждения и системы смазки.

Подобные решения позволяют ЭБУ динамично вносить изменения в работу ДВС с учетом того, как двигатель нагревается под определенной нагрузкой в разных режимах работы. Боле простые решения для измерения температуры двигателя обычно включают в себя два базовых элемента: датчик температуры и подсоединенный к нему блок температурного датчика. Что касается типов устанавливаемых устройств, они могут быть магнитными и биметаллическими. Добавим, что на старых автомобилях можно встретить капиллярные датчики температуры двигателя, но подобные устройства уже не используются.

В основе современных решений для замера температуры охлаждающей жидкости лежит терморезистор. Указанный резистор изготавливается из оксида никеля/кобальта, измеряет сопротивление зависимо от температуры. Использование таких материалов в устройстве обусловлено тем, что во время роста температуры происходит увеличение количества свободных электронов. В результате происходит уменьшение сопротивления. Благодаря такой особенности решение позволяет непрерывно и точно контролировать степень нагрева ОЖ.

Термистор размещается внутри датчика температуры. Как правило, устройство работает на основе отрицательного температурного коэффициента. На элемент подается напряжение, а с прогревом сопротивление на устройстве уменьшается. Другими словами, максимум сопротивления датчик выдает тогда, когда двигатель холодный. ЭБУ фиксирует такие изменения напряжения, определяя температуру силового агрегата.  Также встречаются конструкции, которые работают на основе положительного температурного коэффициента. Принцип работы похож на описанный выше, разница заключается в том, что с подъемом температуры сопротивление не уменьшается, а увеличивается.

Расположение датчика температуры двигателя

Место установки датчика температуры обусловлено тем, что устройство должно стоять на пути течения охлаждающей жидкости, так как наконечник устройства должен напрямую контактировать с охлаждающей жидкостью. По этой причине температурный датчик обычно ставят на участке, по которому ОЖ движется из двигателя к радиатору системы охлаждения. Теперь давайте точнее ответим на вопрос, где стоит датчик температуры двигателя. Местами установки может являться корпус термостата. Также элемент может быть установлен на головке блока цилиндров или на верхнем шланге радиатора.

Одно из устройств определяет температуру на выходе из ДВС, а другое измеряет температуру на выходе из радиатора. Отметим, что малое количество тосола или антифриза в системе охлаждения двигателя может  привести к тому, что данные, поступающие от датчика, будут недостаточно точными.

Неисправности и проверка датчика температуры мотора

Выход из строя или неправильная работа датчика температуры ДВС на автомобилях с ЭСУД может быть причиной нестабильной работы всего силового агрегата. В списке основных признаков, по которым можно определить неполадки ДТОЖ, отмечены:

• холодный двигатель плохо заводится, особенно при низкой наружной температуре;
• цвет выхлопа во время прогрева может указывать на переобогащение смеси;
• наблюдается перерасход топлива при езде;

Прежде чем принять решение о том, что необходима замена датчика температуры охлаждающей жидкости, необходимо провести диагностику устройства. Дело в том, что наиболее частой причиной является не сам датчик, а неисправности его контактов. Следует отсоединить электрический разъем от датчика, после чего осмотреть сами контакты на предмет окисления, коррозии и т.п. Параллельно с этим необходимо исключить возможные дефекты электропроводки к устройству. Не следует забывать и о том, что низкий уровень охлаждающей жидкости в системе также может привести к сбоям в работе датчика. По этой причине нужно проверить уровень ОЖ и долить антифриз или дистиллированную воду при такой необходимости.  Если имеются течи радиатора, расширительного бачка или патрубков, тогда следует для начала устранить возникшие неполадки.

В том случае, если визуальный осмотр не дал результатов (система охлаждения герметична, уровень ОЖ в норме, контакты ДТОЖ в полном порядке), тогда необходима проверка датчика температуры охлаждающей жидкости. Проверить датчик температуры двигателя можно своими руками. Для диагностики понадобится мультиметр, при помощи которого нужно измерить сопротивление и напряжение датчика. Замеры осуществляются с учетом различных температур рабочей жидкости в системе охлаждения.

Проверка сводится к тому, что после запуска холодного двигателя и с дальнейшим ростом температуры ОЖ сопротивление датчика должно снижаться. Также возможен вариант увеличения сопротивления в том случае, если стоит датчик на основе положительного температурного коэффициента. Изменения сопротивления должны происходить в соответствии с показателями, которые считаются нормой. Такие показатели можно найти в специальной технической литературе или других доступных источниках. Отклонения в показаниях от нормальных во время проверки можно считать признаком неисправности самого датчика температуры двигателя. В такой ситуации устройство следует заменить.

Читайте также

Что такое датчик температуры?

Что такое датчик температуры? Датчик температуры — это устройство, используемое для измерения температуры. Это может быть температура воздуха, температура жидкости или температура твердого вещества.

Существуют различные типы датчиков температуры, в каждом из которых используются разные технологии и принципы измерения температуры.

Термисторы могут быть очень маленькими по размеру.Они состоят из чувствительного элемента, который может быть покрыт стеклом или эпоксидной смолой и имеет 2 провода, поэтому их можно подключить к электрической цепи. Они измеряют температуру, измеряя изменение сопротивления электрического тока. Термисторы доступны как с NTC, так и с PTC и часто имеют низкую стоимость.

RTD или датчики температуры сопротивления работают аналогично термисторам и измеряют омическое сопротивление для измерения температуры. Они подключаются к цепи аналогично термистору, но имеют гораздо более широкий диапазон температур и могут измерять экстремальные температуры.

В термопарах используются два проводника, состоящие из разных металлов, которые соединены на концах для образования спая. Когда этот переход подвергается нагреву, создается напряжение, прямо пропорциональное входной температуре. Они очень универсальны, поскольку различные комбинации металлов позволяют использовать разные диапазоны измерений; однако им не хватает высокой точности датчиков NTC и RTD, что делает их наименее точными из трех типов

Температурные датчики — очень распространенный и разнообразный тип датчика температуры.Они состоят из термистора, термопары или чувствительного элемента RTD и могут быть дополнены клеммной головкой. Все три типа датчиков могут изготавливаться в различных типах корпусов — в стандартном и индивидуальном исполнении. Это позволяет использовать расширенные возможности, которые могут охватывать множество различных сред и носителей, с которыми они сталкиваются.

Датчики температуры используются для измерения температуры во многих различных областях и отраслях промышленности.Они все вокруг нас; присутствуют как в повседневной жизни, так и в более промышленных условиях.

Некоторые примеры применения:

Промышленные приложения — Мониторинг различных машин и окружающей среды, электростанций, производства.

Научные и лабораторные приложения — Мониторинг науки и биотехнологий.

Медицинские приложения — Мониторинг пациентов, медицинские приборы, анализ газов, термодилюционные сердечные катетеры, увлажнители, расходомерные трубки вентилятора, температура диализирующей жидкости.

Motorsport — Измерения выхлопных газов, температуры воздуха на впуске, температуры масла и температуры двигателя.

Бытовая техника — Кухонная техника (духовки, чайники и др.), А также бытовая техника.

Приложения HVAC — Устройства отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха коммерческие или бытовые.

Transit — Автофургоны и рефрижераторы.

При выборе датчика температуры для использования в вашем приложении вы должны принять во внимание следующее;

Диапазон температур — Различные датчики температуры могут измерять разные диапазоны и могут быть более точными в определенном диапазоне.Перед покупкой убедитесь, что вы проверили диапазон датчика температуры и ожидаемый диапазон вашего приложения. Диапазон температурного датчика должен быть указан в паспорте.

Точность и стабильность — Ваше приложение может требовать определенной степени точности; термопары имеют более высокий разброс в долгосрочной стабильности по сравнению с термисторами и RTD, поэтому об этом следует помнить. Датчик температуры с наивысшей точностью — это термисторы NTC с покрытием из стекла.

Размер и упаковка — Пространство, доступное в приложении, будет влиять на тип выбранного датчика температуры. Если пространство ограничено, потребуется устройство меньшего размера. Стиль упаковки также важен, поскольку от него зависит, как датчик температуры подключается к приложению и как будет измеряться температура.

У нас имеется широкий ассортимент датчиков температуры.Многие из наших датчиков производятся на месте и полностью настраиваются.

Просмотрите полный ассортимент датчиков температуры на нашем веб-сайте — обязательно свяжитесь с нами для получения дополнительной информации или обсуждения ваших требований.

Что такое датчик температуры?

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

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

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

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

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

Типы датчиков температуры для измерения температуры

Эти типы датчиков температуры варьируются от простых термостатических устройств ВКЛ / ВЫКЛ, которые управляют системой нагрева воды для бытового потребления, до высокочувствительных полупроводниковых типов, которые могут управлять сложными установками управления технологическим процессом.

Мы помним из школьных уроков естествознания, что движение молекул и атомов производит тепло (кинетическую энергию), и чем сильнее движение, тем больше тепла выделяется.Датчики температуры измеряют количество тепловой энергии или даже холода, которое генерируется объектом или системой, позволяя нам «ощущать» или обнаруживать любое физическое изменение этой температуры, производя либо аналоговый, либо цифровой выходной сигнал.

Существует много различных типов датчиков температуры , и все они имеют разные характеристики в зависимости от их фактического применения. Датчик температуры состоит из двух основных физических типов:

• Типы контактных датчиков температуры — Эти типы датчиков температуры должны находиться в физическом контакте с обнаруживаемым объектом и использовать теплопроводность для отслеживания изменений температуры.Их можно использовать для обнаружения твердых тел, жидкостей или газов в широком диапазоне температур.
Типы бесконтактных датчиков температуры
• — Эти типы датчиков температуры используют конвекцию и излучение для отслеживания изменений температуры. Их можно использовать для обнаружения жидкостей и газов, которые излучают лучистую энергию, когда тепло поднимается, а холод оседает на дно в конвекционных потоках, или для обнаружения лучистой энергии, передаваемой от объекта в виде инфракрасного излучения (солнца).

Два основных типа контактных или даже бесконтактных датчиков температуры также можно подразделить на следующие три группы датчиков: электромеханический , резистивный и электронный , и все три типа обсуждаются ниже.

Термостат

Термостат представляет собой электромеханический датчик или переключатель температуры контактного типа, который в основном состоит из двух разных металлов, таких как никель, медь, вольфрам или алюминий и т. Д., Которые соединены вместе, образуя биметаллическую полосу . Различная скорость линейного расширения двух разнородных металлов вызывает механическое движение изгиба, когда полоса подвергается нагреву.

Биметаллическая полоса может использоваться сама по себе в качестве электрического переключателя или как механический способ управления электрическим переключателем в термостатических регуляторах и широко используется для управления нагревательными элементами горячей воды в котлах, печах, резервуарах для хранения горячей воды, а также в системы охлаждения радиаторов автомобилей.

Биметаллический термостат

Термостат состоит из двух термически различных металлов, склеенных спиной друг к другу. Когда холодно, контакты замкнуты и ток проходит через термостат. Когда он нагревается, один металл расширяется больше, чем другой, и связанная биметаллическая полоса изгибается вверх (или вниз), открывая контакты, предотвращая протекание тока.

Термостат включения / выключения

Существует два основных типа биметаллических лент, основанных главным образом на их движении при изменении температуры.Существуют типы «мгновенного действия», которые производят мгновенное действие типа «ВКЛ / ВЫКЛ» или «ВЫКЛ / ВКЛ» на электрические контакты при заданной температуре, и более медленные типы «медленного действия», которые постепенно изменяют свое положение. при изменении температуры.

Термостаты мгновенного действия обычно используются в наших домах для управления заданной температурой духовок, утюгов, погружных баков с горячей водой, а также их можно найти на стенах для управления системой отопления дома.

обычно состоят из биметаллической катушки или спирали, которая медленно разматывается или сворачивается при изменении температуры.Как правило, биметаллические ленты ползучего типа более чувствительны к изменениям температуры, чем стандартные защелкивающиеся / выключаемые типы, поскольку полоса длиннее и тоньше, что делает их идеальными для использования в датчиках температуры, шкалах и т. Д.

Несмотря на то, что они очень дешевы и доступны в широком рабочем диапазоне, одним из основных недостатков стандартных термостатов мгновенного действия при использовании в качестве датчика температуры является то, что они имеют большой диапазон гистерезиса от момента размыкания электрических контактов до повторного замыкания. .Например, он может быть установлен на 20 ^o ° C, но может не открываться до 22 ^° ° C или снова закрываться до 18 ^° ° C

Значит, диапазон колебаний температуры может быть довольно большим. Имеющиеся в продаже биметаллические термостаты для домашнего использования действительно имеют винты регулировки температуры, которые позволяют более точно задавать заданное значение температуры и уровень гистерезиса.

Термистор

Термистор — еще один тип датчика температуры, название которого представляет собой комбинацию слов THERM-allly sensitive res-ISTOR.Термистор — это особый тип резистора, который меняет свое физическое сопротивление при изменении температуры.

Термистор

Термисторы обычно изготавливаются из керамических материалов, таких как оксиды никеля, марганца или кобальта, покрытые стеклом, что делает их легко повреждаемыми. Их главное преимущество перед типами мгновенного действия — это скорость реакции на любые изменения температуры, точность и повторяемость.

Большинство типов термисторов имеют отрицательный температурный коэффициент сопротивления или (NTC) , то есть их значение сопротивления УМЕНЬШАЕТСЯ с повышением температуры, и, конечно, есть некоторые, которые имеют положительный температурный коэффициент , ( PTC) , в том смысле, что их сопротивление возрастает с повышением температуры.

изготовлены из полупроводникового материала керамического типа с использованием технологии оксидов металлов, таких как марганец, кобальт, никель и т.д. температура.

имеют номинальное значение сопротивления при комнатной температуре (обычно при 25 ^o ° C), их постоянную времени (время реакции на изменение температуры) и номинальную мощность по отношению к току, протекающему через них.Как и резисторы, термисторы доступны со значениями сопротивления при комнатной температуре от 10 МОм до нескольких Ом, но для целей измерения обычно используются такие типы со значениями в килоомах.

Термисторы — это пассивные резистивные устройства, что означает, что нам нужно пропустить через них ток, чтобы получить измеримое выходное напряжение. Затем термисторы обычно подключаются последовательно с подходящим смещающим резистором, чтобы сформировать сеть делителя потенциала, и выбор резистора дает выходное напряжение при некоторой заранее определенной точке или значении температуры, например:

Датчики температуры Пример №1

Следующий термистор имеет значение сопротивления 10 кОм при 25 ^o C и значение сопротивления 100 Ом при 100 ^o C.Рассчитайте падение напряжения на термисторе и, следовательно, его выходное напряжение (Vout) для обеих температур при последовательном подключении с резистором 1 кОм к источнику питания 12 В.

В 25 ^или C

При 100 ^или C

Путем изменения значения постоянного резистора R2 (в нашем примере 1 кОм) на потенциометр или предустановку, выходное напряжение может быть получено при заранее определенной заданной температуре, например, выходное напряжение 5 В при 60 ^o C и путем изменения потенциометра a конкретный уровень выходного напряжения может быть получен в более широком диапазоне температур.

Следует отметить, однако, что термисторы являются нелинейными устройствами, и их стандартные значения сопротивления при комнатной температуре различаются между разными термисторами, что в основном связано с полупроводниковыми материалами, из которых они изготовлены. Термистор имеет экспоненциальное изменение с температурой и, следовательно, имеет бета-температурную постоянную (β), которую можно использовать для расчета его сопротивления для любой заданной температурной точки.

Однако при использовании с последовательным резистором, например, в сети делителя напряжения или в схеме типа моста Уитстона, ток, получаемый в ответ на напряжение, приложенное к сети делителя / моста, линейно зависит от температуры.Затем выходное напряжение на резисторе становится линейным с температурой.

резистивные датчики температуры (RTD).

Другим типом электрического резистивного датчика температуры является датчик температуры сопротивления или RTD . RTD — это прецизионные датчики температуры, изготовленные из проводящих металлов высокой чистоты, таких как платина, медь или никель, намотанных в катушку, электрическое сопротивление которых изменяется в зависимости от температуры, подобно сопротивлению термистора.Также доступны тонкопленочные RTD. В этих устройствах тонкая пленка платиновой пасты нанесена на белую керамическую подложку.

А резистивный резистивный датчик температуры

Резистивные датчики температуры имеют положительный температурный коэффициент (PTC), но, в отличие от термистора, их выход чрезвычайно линейный, что позволяет очень точно измерять температуру.

Однако они имеют очень низкую тепловую чувствительность, то есть изменение температуры приводит только к очень небольшому изменению выходной мощности, например, 1 Ом / ^o C.

Наиболее распространенные типы RTD изготавливаются из платины и называются платиновым термометром сопротивления или PRT , причем наиболее распространенным из них является датчик Pt100, который имеет стандартное значение сопротивления 100 Ом при 0 ^o . C. Обратной стороной является то, что Platinum стоит дорого, и одним из основных недостатков этого типа устройств является его стоимость.

Подобно термистору, RTD являются пассивными резистивными устройствами, и, пропуская постоянный ток через датчик температуры, можно получить выходное напряжение, которое линейно увеличивается с температурой.Типичный RTD имеет базовое сопротивление около 100 Ом при 0 ^o ° C, увеличиваясь примерно до 140 Ом при 100 ^° ° C с диапазоном рабочих температур от -200 до +600 ^° ° C

Поскольку RTD является резистивным устройством, нам нужно пропустить через них ток и контролировать результирующее напряжение. Однако любое изменение сопротивления из-за собственного нагрева резистивных проводов при протекании через них тока I ² R (закон Ома) вызывает ошибку в показаниях. Чтобы избежать этого, RTD обычно подключается к сети моста Уитстона, которая имеет дополнительные соединительные провода для компенсации выводов и / или подключения к источнику постоянного тока.

Термопара

Термопара на сегодняшний день является наиболее часто используемым типом датчиков температуры всех типов. Термопары популярны благодаря своей простоте, простоте использования и скорости реакции на изменения температуры, в основном из-за их небольшого размера. Термопары также имеют самый широкий температурный диапазон из всех датчиков температуры от -200 ^o C до более 2000 ^o C.

Термопары — это термоэлектрические датчики, которые в основном состоят из двух соединений разнородных металлов, таких как медь и константан, которые сварены или обжаты вместе.Один спай поддерживается при постоянной температуре, называемой эталонным (холодным) спаем, а другой — измерительным (горячим) спаем. Когда два перехода находятся при разных температурах, на переходе возникает напряжение, которое используется для измерения датчика температуры, как показано ниже.

Конструкция термопары

Принцип работы термопары очень прост и прост. При соединении вместе соединение двух разнородных металлов, таких как медь и константан, создает «термоэлектрический» эффект, который дает постоянную разность потенциалов всего в несколько милливольт (мВ) между ними.Разность напряжений между двумя переходами называется «эффектом Зеебека», поскольку вдоль проводящих проводов создается градиент температуры, создающий ЭДС. Тогда выходное напряжение термопары зависит от изменений температуры.

Если оба перехода имеют одинаковую температуру, разность потенциалов на двух переходах равна нулю, другими словами, выходное напряжение отсутствует, так как V ₁ = V ₂ . Однако, когда переходы соединены в цепи и оба имеют разные температуры, выходное напряжение будет определяться по разнице температур между двумя переходами, V ₁ — V ₂ .Эта разница в напряжении будет увеличиваться с температурой до тех пор, пока не будет достигнут уровень пикового напряжения на переходах, что определяется характеристиками двух используемых разнородных металлов.

могут быть изготовлены из множества различных материалов, что позволяет измерять экстремальные температуры от -200 ^o C до более +2000 ^o C. Благодаря такому большому выбору материалов и температурного диапазона были разработаны признанные во всем мире стандарты с цветовыми кодами термопар, которые позволяют пользователю выбрать правильный датчик термопары для конкретного применения.Британский цветовой код стандартных термопар приведен ниже.

Цветовые коды термопар

Три наиболее распространенных материала термопар, используемых выше для общего измерения температуры: железо-константан (тип J), медь-константан (тип T) и никель-хром (тип K). Выходное напряжение термопары очень мало, всего несколько милливольт (мВ) для изменения разности температур 10 ^– ° C, и из-за этого небольшого выходного напряжения обычно требуется некоторая форма усиления.

Усиление термопары

Тип усилителя, дискретный или в форме операционного усилителя, должен быть тщательно выбран, потому что требуется хорошая стабильность дрейфа для предотвращения повторной калибровки термопары через частые промежутки времени. Это делает усилитель с прерывателем и измерительной аппаратурой предпочтительным для большинства приложений измерения температуры.

Другие датчики температуры Типы , не упомянутые здесь, включают датчики полупроводникового перехода, датчики инфракрасного и теплового излучения, медицинские термометры, индикаторы и чернила или красители, меняющие цвет.

В этом руководстве по «Типам датчиков температуры» мы рассмотрели несколько примеров датчиков, которые можно использовать для измерения изменений температуры. В следующем уроке мы рассмотрим датчики, которые используются для измерения количества света, такие как фотодиоды, фототранзисторы, фотоэлектрические элементы и светозависимый резистор.

, принцип работы и приложения

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

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

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

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

Что такое датчики температуры?

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

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

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

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

Для чего нужны датчики температуры?

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

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

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

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

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

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

Как работает датчик температуры?

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

Помимо этого, Encardio-Rite имеет датчик температуры с вибрирующей проволокой, который работает по принципу изменения напряжения в результате изменения температуры.

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

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

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

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

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

f = 1/2 [σg / ρ] / 2l Гц

Где:

σ = натяжение проволоки

g = ускорение свободного падения

ρ = плотность проволоки

l = длина провода

Какие бывают типы датчиков температуры?

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

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

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

Контактные и бесконтактные датчики температуры делятся на:

Термостаты

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

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

Термисторы

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

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

Резистивные датчики температуры (RTD)

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

Термопары

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

Термопара обычно состоит из двух соединений разнородных металлов, таких как медь и константан, которые сварены или обжаты вместе. Один из этих переходов, известный как холодный спай, поддерживается при определенной температуре, в то время как другой является измерительным переходом, известным как горячий спай.

Под воздействием температуры на переходе возникает падение напряжения.

Термистор с отрицательным температурным коэффициентом (NTC)

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

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

Датчики на основе полупроводников

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

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

Датчик температуры вибрирующей проволоки модели ETT-10V

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

Технические характеристики измерителя температуры вибрирующей проволоки ЭТТ-10В

Зонд

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

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

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

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

Как работает зонд термистора сопротивления модели ETT-10TH?

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

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

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

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

Технические характеристики модели ETT-10TH

Датчик температуры RTD, модель ETT-10PT

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

Как работает датчик температуры RTD модели ETT-10PT?

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

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

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

Технические характеристики датчика RTD модели ETT-10PT

Термопара Encardio-Rite

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

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

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

Технические характеристики термопары Encardio-Rite

Где используется датчик температуры?

Область применения датчика температуры:

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

Преимущества датчиков температуры Encardio-Rite

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

Часто задаваемые вопросы

В чем разница между датчиком температуры и преобразователем температуры?

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

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

Как измеряется температура в бетонной плотине?

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

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

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

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

Какой датчик температуры самый точный?

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

Что такое термопара?

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

Существует три закона для термопар, как указано ниже:

Закон однородного материала

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

Закон промежуточных материалов

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

Закон последовательных или промежуточных температур

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

Как проверить датчик температуры?

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

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

4 наиболее распространенных типа датчиков температуры

Некоторые приложения, такие как оборудование, используемое для создания жизненно важных лекарств, требуют, чтобы датчики температуры были чувствительными и точными для критически важного контроля качества; однако для некоторых приложений, например для термометра в автомобиле, не требуются такие точные или чувствительные датчики.Четыре наиболее распространенных типа датчиков температуры с диапазоном чувствительности и точности от высокого до низкого:

• Термисторы с отрицательным температурным коэффициентом (NTC)
• Температурные датчики сопротивления (RTD)
• Термопары
• Полупроводниковые датчики

Датчик температуры-Термисторный зонд

Термистор — это термочувствительный резистор, который демонстрирует непрерывное небольшое постепенное изменение сопротивления, связанное с изменениями температуры. Термистор NTC обеспечивает более высокое сопротивление при низких температурах. При повышении температуры сопротивление постепенно падает в соответствии с таблицей R-T. Небольшие изменения точно отражаются из-за больших изменений сопротивления на ° C. Выход термистора NTC является нелинейным из-за его экспоненциальной природы; однако его можно линеаризовать в зависимости от его применения. Эффективный рабочий диапазон составляет от -50 до 250 ° C для термисторов в стеклянной капсуле или 150 ° C для стандартных термисторов.

Температурный датчик сопротивления, или RTD, изменяет сопротивление элемента RTD в зависимости от температуры. RTD состоит из пленки или, для большей точности, провода, намотанного на керамический или стеклянный сердечник. Платина составляет самые точные RTD, в то время как никель и медь делают RTD, которые дешевле; однако никель и медь не так стабильны или воспроизводимы, как платина. Платиновые термометры сопротивления обеспечивают высокоточный линейный выходной сигнал в диапазоне от -200 до 600 ° ° C, но они намного дороже, чем медь или никель.

Термопара состоит из двух проводов из разных металлов, электрически соединенных в двух точках. Различное напряжение, создаваемое между этими двумя разнородными металлами, отражает пропорциональные изменения температуры. Термопары нелинейны и требуют преобразования с помощью таблицы при использовании для контроля температуры и компенсации, обычно выполняемой с помощью таблицы поиска. Точность низкая, от 0,5 ° C до 5 ° C, но термопары работают в самом широком диапазоне температур, от -200 ° C до 1750 ° C.

Датчик температуры на основе полупроводника обычно встраивается в интегральные схемы (ИС). В этих датчиках используются два идентичных диода с чувствительными к температуре характеристиками напряжения и тока, которые используются для отслеживания изменений температуры. Они предлагают линейный отклик, но имеют самую низкую точность по сравнению с датчиками основных типов. Эти датчики температуры также имеют самую медленную реакцию в самом узком диапазоне температур (от -70 ° C до 150 ° C).

Датчики температуры жизненно необходимы в повседневной жизни. Эти важные технологии измеряют количество тепла, выделяемого объектом или системой. Приведенные измерения позволяют нам физически ощутить изменение температуры. Одна из важных функций датчиков температуры — предотвращение. Датчики температуры обнаруживают, когда достигается заданная высокая точка, что дает время для профилактических действий.Хороший пример — пожарные извещатели.

По данным sensormag.com:

Измерение температуры — одно из наиболее чувствительных свойств или параметров в таких отраслях, как нефтехимическая, автомобильная, аэрокосмическая и оборонная, бытовая электроника и т. Д. Эти датчики устанавливаются в устройства с целью точного и эффективного измерения температуры среды в соответствии с заданным набором требований.

Надежная схема определения температуры, использующая термисторный датчик NTC, может быть рентабельным способом разработки схемы без ущерба для быстродействия или точности.

Как работают датчики температуры?

Как работают датчики температуры? Это устройства для измерения температуры с помощью электрических сигналов. Датчик состоит из двух металлов, которые генерируют электрическое напряжение или сопротивление при изменении температуры. Датчик температуры играет решающую роль в поддержании определенной температуры в любом оборудовании, используемом для приготовления чего угодно, от лекарств до пива.Для производства таких типов контента точность и оперативность регулирования температуры и температуры имеют решающее значение для обеспечения идеального конечного продукта. Температура — это наиболее распространенный вид физических измерений в промышленных приложениях. Точные измерения жизненно важны для обеспечения успеха этих процессов. Есть много не столь очевидных приложений, в которых используются датчики температуры. Плавление шоколада с использованием доменной печи, управление воздушным шаром, замораживание веществ в лаборатории, управление автомобилем и обжиг печи.

Датчики температуры бывают разных форм, которые используются для различных методов управления температурой. Существует две категории датчиков температуры: контактные и бесконтактные. Контактные датчики используются в основном во взрывоопасных зонах.

Ниже приведены контактные датчики температуры:

Датчик температуры сопротивления (RTD) известен как термометр сопротивления и измеряет температуру по сопротивлению элемента RTD температуре.Металл может быть изготовлен из разных материалов, включая платину, никель или медь. Однако платина является наиболее точной и поэтому требует более высокой стоимости.

Термопара — это датчик, состоящий из двух проводов с двумя разными металлами, соединенными в двух точках. Напряжение между двумя проводами отражает изменение температуры. Хотя точность может быть немного ниже, чем у RTD, они имеют самый широкий диапазон температур от -200 ° C до 1750 ° C и, как правило, более рентабельны.

Термистор показывает точное, предсказуемое и большое изменение изменения различных температур. Это большое изменение означает, что температура отражается очень быстро, но при этом очень точно. Термистор NTC с таким большим и быстрым дизайном требует линеаризации, поэтому здесь требуется некоторая математика.

Термометр — это обычно то, о чем мы думаем, когда думаем о температуре, особенно о стеклянной трубке, наполненной ртутью. Однако существует несколько типов термометров: Стеклянный термометр: как указано выше, стеклянная трубка из ртути / этанола.В настоящее время этанол является основной жидкостью, используемой в этих термометрах.
Биметаллический термометр: термометр этого типа состоит из соединенного датчика и стержня. Наконечник датчика имеет пружину, которая прикреплена к стержню, ведущему к стрелке датчика. Пружина находится внутри чувствительного конца стержня. Когда к чувствительной катушке прикладывается тепло, в катушке создается движение, которое заставляет стрелку манометра перемещаться, тем самым отображая температуру.
Газовый и жидкостный термометр: Эти термометры похожи по принципу работы.Есть колба, наполненная газом или жидкостью. Он расположен внутри чувствительного конца зонда. При нагревании газ расширяется / жидкость нагревается, что сигнализирует прикрепленному стержню о перемещении иглы до измеряемой температуры. Цифровой термометр
: цифровой термометр использует зонд, такой как термопара или резистивный датчик температуры (RTD). Температура измеряется датчиком (чувствительный конец) и отображается в цифровом виде.

Ниже приведен Бесконтактный датчик температуры.

Инфракрасные датчики определяют температуру на расстоянии, измеряя тепловое излучение, испускаемое объектом или источником тепла.Они часто применяются при высоких температурах или в опасных средах, когда вам необходимо поддерживать безопасное расстояние от определенного тела. Тепловизионные и инфракрасные датчики являются наиболее распространенным типом бесконтактных датчиков температуры и используются в следующих случаях: Обнаружение лихорадки или когда целевой объект движется (например, на конвейерной ленте или в движущемся оборудовании), если это большое расстояние, если есть опасная окружающая среда (например, высокое напряжение) или при очень высоких температурах, когда контактный датчик не будет работать должным образом.

Чтобы упростить, датчик температуры делает именно это, он определяет температуру любого содержимого, которое необходимо измерить, будь то твердые вещества, жидкости или газы.

Датчики температуры: типы, принцип работы и применение | by Encardio rite

Датчики температуры: типы, принцип работы и применение

10 июля 2019 г.

Мы все используем датчики температуры в повседневной жизни, будь то термометры, бытовые водонагреватели, микроволновые печи и т. д. или холодильники.Обычно датчики температуры имеют широкий спектр применения, в том числе в области геотехнического мониторинга.

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

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

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

Что такое датчики температуры?

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

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

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

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

Что делают датчики температуры?

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

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

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

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

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

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

Как работает датчик температуры?

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

Кроме того, Encardio-Rite имеет датчик температуры с вибрирующей проволокой, работающий по принципу изменения напряжения из-за изменения температуры.

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

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

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

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

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

f = 1/2 [σg / ρ] / 2l Гц

Где :

σ = натяжение проволоки

g = ускорение свободного падения

ρ = плотность проволоки

l = длина проволоки

Какие существуют датчики температуры?

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

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

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

Контактные и бесконтактные датчики температуры подразделяются на:

Термостаты

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

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

Термисторы

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

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

Резистивные датчики температуры (RTD)

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

Термопары

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

Термопара обычно состоит из двух соединений разнородных металлов, таких как медь и константан, которые сварены или обжаты вместе. Один из этих переходов, известный как холодный спай, поддерживается при определенной температуре, в то время как другой является измерительным переходом, известным как горячий спай.

Под воздействием температуры на переходе возникает падение напряжения.

Термистор с отрицательным температурным коэффициентом (NTC)

Термистор в основном является чувствительным к температуре .