¡Ayuda al desarrollo del sitio, compartiendo el artículo con amigos!

Durante la operación de los dispositivos de calefacción, se requiere controlar el grado de calentamiento del refrigerante, así como el aire en la habitación. Los sensores de temperatura para calefacción ayudan a eliminar y transmitir información, información desde la cual se puede leer de forma visual o inmediata al controlador.

Nos proponemos comprender cómo funcionan los sensores de temperatura, qué tipos de dispositivos de monitoreo existen y qué parámetros deben tenerse en cuenta al elegir un instrumento. Además, hemos preparado instrucciones paso a paso que ayudarán a instalar el sensor térmico en el radiador de calefacción.

El principio de funcionamiento del sensor térmico.

Para controlar el sistema de calefacción puede haber una variedad de métodos, incluyendo:

  • dispositivos automáticos para el suministro oportuno de energía;
  • unidades de vigilancia de seguridad;
  • Unidades de mezcla.

Para que todos estos grupos funcionen correctamente, se necesitan sensores de temperatura que den señales sobre el funcionamiento de los dispositivos. Las observaciones sobre las lecturas de estos dispositivos nos permiten identificar las fallas del sistema a tiempo y tomar medidas correctivas.

Hay muchos tipos de instrumentos utilizados para eliminar la temperatura. Pueden sumergirse en refrigerantes, usarse en interiores o colocarse afuera

El sensor térmico se puede usar como un dispositivo separado, por ejemplo, para controlar la temperatura de una habitación, o para ser parte integral de un dispositivo complejo, por ejemplo, una caldera de calefacción.

La base de tales dispositivos utilizados en el control automatizado es el principio de convertir los indicadores de temperatura en una señal eléctrica. Debido a esto, los resultados de la medición se pueden transmitir rápidamente a través de la red en forma de un código digital, que garantiza una alta velocidad, sensibilidad y precisión de la medición.

Al mismo tiempo, varios dispositivos para medir la etapa de calentamiento pueden tener características de diseño que afectan a una serie de parámetros: trabajo en un entorno particular, método de transmisión, método de visualización y otros.

Tipos de dispositivos para eliminar la temperatura.

Los dispositivos térmicos pueden clasificarse según una serie de criterios importantes, incluido el método de transmisión de información, el lugar y las condiciones de instalación, así como el algoritmo para tomar lecturas.

A través de la transferencia de información.

De acuerdo con el método de traducción de información utilizado, los sensores se dividen en dos categorías amplias:

  • dispositivos de alambre;
  • sensores inalámbricos.

Inicialmente, todos estos dispositivos estaban equipados con cables a través de los cuales los sensores térmicos se conectaban a la unidad de control, pasándole información. Aunque ahora tales dispositivos han presionado contrapartes inalámbricas, todavía se usan a menudo en circuitos simples.

Además, los sensores cableados son lecturas más precisas y un funcionamiento confiable.

Para garantizar un funcionamiento consistente del sensor cableado utilizado en el dispositivo compuesto, es deseable combinarlo con equipos fabricados por el mismo fabricante.

Hoy en día, los dispositivos inalámbricos se han extendido, los que más a menudo transmiten información mediante un transmisor y receptor de radio. Dichos dispositivos pueden montarse en casi todas partes, incluso en una habitación separada o al aire libre.

Las características importantes de tales sensores térmicos son:

  • la presencia de la batería;
  • error de medida;
  • Distancia de transmisión de la señal.

Los dispositivos inalámbricos / cableados pueden reemplazarse por completo, sin embargo, existen algunas peculiaridades en su funcionamiento.

Según el lugar y método de colocación.

Según el lugar del archivo adjunto, dichos dispositivos se dividen en los siguientes tipos:

  • facturas adjuntas al circuito de calefacción;
  • Sumergible, en contacto con el refrigerante;
  • habitación, ubicada dentro del espacio residencial o de oficinas;
  • Externos, los cuales se ubican en el exterior.

En algunas unidades, se pueden usar varios tipos de sensores para controlar la temperatura.

Según el mecanismo de lectura.

A modo de demostración de dispositivos de información puede ser:

  • bimetálico
  • alcohólico

En la primera realización, se supone el uso de dos placas hechas de metales diferentes, así como un indicador de cuadrante. Cuando la temperatura aumenta, uno de los elementos se deforma, creando presión en la flecha. Las lecturas de tales dispositivos se caracterizan por una buena precisión, pero su inercia es una gran desventaja.

Los termostatos bimetálicos y de alcohol a menudo se instalan en equipos de calefacción, por ejemplo, calderas. Le permiten controlar el calor, cuyo exceso puede llevar a consecuencias fatales.

Esta deficiencia está casi completamente desprovista de sensores, cuyo trabajo se basa en el uso del alcohol. En este caso, una solución que contiene alcohol que se expande cuando se calienta se vierte en un matraz herméticamente cerrado. El diseño es bastante elemental, confiable, pero no muy conveniente para las observaciones.

Diferentes tipos de sensores térmicos.

Para tomar lecturas de temperatura, se utilizan dispositivos que tienen un principio de funcionamiento diferente. Los más populares son los dispositivos enumerados a continuación.

Termopares: eliminación precisa - dificultad de interpretación

Dicho dispositivo consiste en dos cables soldados entre sí, hechos de varios metales. La diferencia de temperatura entre los extremos caliente y frío sirve como fuente de corriente eléctrica de 40–60 µV (el indicador depende del material del termopar).

Más a menudo, las siguientes combinaciones de metales y aleaciones se utilizan para la fabricación de termopares: cromo-aluminio, hierro-cosantano, hierro-níquel, níquel-cromo y otros.

Un termopar se considera un sensor de temperatura de alta precisión, pero es bastante difícil tomar lecturas precisas de él. Para esto necesita conocer la fuerza electromotriz (EMF), usando la diferencia de temperatura del dispositivo.

Para que el resultado sea correcto, es importante compensar la temperatura de la unión fría, utilizando, por ejemplo, un método de hardware en el que el segundo termopar se coloca en el medio de una temperatura conocida.

El método de compensación del programa consiste en colocar otro sensor térmico en la isocámara junto con uniones frías, lo que le permite controlar la temperatura con una precisión determinada.

Ciertas dificultades se deben al proceso de eliminación de datos de un termopar debido a su falta de linealidad. Para la corrección de las lecturas, los coeficientes polinomiales se introducen en GOST R 8.585-2001, que permiten convertir el EMF a temperatura, así como realizar operaciones inversas.

Otro problema es que las lecturas se toman en microvoltios, para cuya conversión es imposible utilizar dispositivos digitales ampliamente disponibles. Para utilizar un termopar en los diseños, es necesario proporcionar transductores de bits múltiples precisos con un nivel de ruido mínimo.

Termistores: fáciles y sencillos.

Es mucho más fácil medir la temperatura utilizando termistores, que se basan en el principio de la dependencia de la resistencia de los materiales a la temperatura ambiente. Tales dispositivos, por ejemplo, hechos de platino, tienen ventajas tan importantes como la alta precisión y la linealidad.

El coeficiente de resistencia a temperaturas extremadamente bajas puede considerarse el problema principal de tales sensores térmicos, sin embargo, aún es más fácil medirlo con precisión que capturar valores pequeños de voltaje de termopar.

Una característica importante de una resistencia es la resistencia de la base a una temperatura determinada. Según GOST 21342.7-76, este indicador se mide a 0 ° C. Se recomienda utilizar una serie de valores de resistencia (ohmios), así como el coeficiente de temperatura Tcc .

Tcc se calcula por la fórmula:

T CC = (R e - R 0c ) / (T e - T 0c ) * 1 / R 0c,

Donde

  • R e - resistencia a la temperatura actual;
  • R 0c - resistencia a 0 ° C;
  • T e es la temperatura actual;
  • T 0c - 0 ° C.

El GOST también muestra los coeficientes de temperatura proporcionados para varios dispositivos de medición hechos de cobre, níquel, platino y también indica los coeficientes polinomiales utilizados para calcular la temperatura en función de los indicadores de resistencia actuales.

Los sensores de termistores están muy extendidos en la industria electrónica y de ingeniería, debido a la precisión de las lecturas, la sensibilidad y la poca demanda en la operación

Puede medir la resistencia conectando el dispositivo al circuito de la fuente de corriente y midiendo la tensión diferencial. Puede verificar los indicadores utilizando circuitos integrados, cuya salida analógica es igual a la tensión suministrada.

Los sensores térmicos con dispositivos similares se pueden conectar fácilmente a un convertidor de analógico a digital, digitalizándolo con un ADC de ocho o diez bits.

Sensor digital para mediciones simultáneas.

Los sensores térmicos digitales también se utilizan ampliamente, por ejemplo, el modelo DS18B20, que se opera mediante un microcircuito con tres salidas. Gracias a este dispositivo, es posible tomar lecturas de temperatura simultáneamente de varios sensores que trabajan en paralelo, y el error es de solo 0, 5 ° C.

Un modelo popular es el sensor combinado de temperatura / humedad SHT1, que le permite medir el calor con una precisión de + 2 °, y la humedad con un error de +5. Sin embargo, el propio fabricante afirma que existen dispositivos más precisos y rentables.

Entre otras ventajas de este dispositivo, también se puede mencionar un amplio rango de temperaturas de trabajo (-55 + 125 ° C). El principal inconveniente es el funcionamiento lento: para los cálculos más precisos, el instrumento requiere al menos 750 ms.

Irómetros sin contacto (cámaras termográficas)

La acción de estos sensores de proximidad se basa en la fijación de la radiación térmica que emana de los cuerpos. Para caracterizar este fenómeno, se utiliza la cantidad de energía liberada por unidad de tiempo por unidad de superficie por unidad del rango de longitud de onda.

Este criterio, que refleja la intensidad de la radiación monocromática, se llama luminosidad espectral.

Existen los siguientes tipos de pirómetros:

  • radiacion
  • luminancia (óptica);
  • color

Los pirómetros de radiación permiten mediciones en el rango de 20-25000 ° C; sin embargo, para determinar la temperatura, es importante tener en cuenta el coeficiente de incompletud de la radiación, cuyo valor efectivo depende del estado físico del cuerpo, su composición química y otros factores.

El principal elemento activo del sensor de radiación es un telescopio, dentro del cual hay una batería que consiste en una serie de termopares. Los extremos de trabajo de estos dispositivos se encuentran en un pétalo cubierto de platino (+)

Los pirómetros de brillo (ópticos) están diseñados para medir temperaturas de 500-4000 ° C. Proporcionan una alta precisión de las mediciones, sin embargo, pueden distorsionar las lecturas debido a la posible absorción de radiación de los cuerpos por el medio intermedio a través del cual se realizan las observaciones.

Los pirómetros de color, cuya acción se basa en la determinación de la intensidad de la radiación en dos longitudes de onda, preferiblemente en el segmento rojo o azul del espectro, se utilizan para mediciones en el rango de 800 a 0 ° C.

Su principal ventaja es que el estado incompleto de la radiación no afecta los errores de medición. Además, los indicadores no dependen de la distancia al objeto.

Transductores de temperatura de cuarzo (piezoeléctricos)

Para leer temperaturas en el rango de -80 +250 ° C, puede usar transductores de cuarzo (elementos piezoeléctricos), cuyo principio se basa en la dependencia de la frecuencia del cuarzo en el calentamiento. En este caso, la función del convertidor está influenciada por la ubicación del corte a lo largo de los ejes de cristal.

Los dispositivos piezoeléctricos (cuarzo) se utilizan con mayor frecuencia en la investigación, ya que dichos dispositivos se caracterizan por una gama ampliada de mediciones, confiabilidad y alta precisión.

Los sensores piezoeléctricos se distinguen por su sensibilidad fina y alta resolución, ya que pueden funcionar de manera confiable durante un largo período de tiempo. Dichos dispositivos se utilizan ampliamente en la fabricación de termómetros digitales y se consideran uno de los dispositivos más prometedores para futuras tecnologías.

Sensores de temperatura de ruido (acústico)

El funcionamiento de dichos dispositivos se proporciona eliminando la diferencia de potencial acústico en función de la temperatura de la resistencia.

Los métodos acústicos le permiten tomar lecturas de temperatura en espacios cerrados y entornos donde la medición directa es imposible. Dichos dispositivos han encontrado aplicaciones en medicina, investigación subacuática, así como en la industria.

El método de medición con tales sensores es bastante simple: es necesario comparar el ruido producido por dos elementos similares, uno de los cuales se conoce de antemano y el segundo a una temperatura definida.

Los sensores térmicos acústicos son adecuados para medir el intervalo -270 - + 1100 ° С. En este caso, la complejidad del proceso reside en un nivel de ruido demasiado bajo: los sonidos emitidos por el amplificador a veces lo amortiguan.

Sensores de temperatura NQR

La esencia de la operación de los termómetros de resonancia de cuadrupolo nuclear consiste en la acción del gradiente de campo, formado por las redes cristalinas y el momento nuclear, un indicador causado por la desviación de la carga de la simetría de la esfera.

Como resultado de este fenómeno, surge una procesión de núcleos: su frecuencia depende del gradiente del campo de la red. El valor de este índice también se ve afectado por la temperatura: su aumento provoca una caída en la frecuencia NQR.

El elemento principal de dichos sensores es una ampolla con una sustancia que se coloca en el devanado de inductancia conectado al circuito del generador.

La ventaja de los instrumentos es la duración ilimitada de la medición, la fiabilidad y el funcionamiento estable. La desventaja es la no linealidad de las mediciones, lo que hace necesario utilizar la función de conversión.

Dispositivos en semiconductores.

Una categoría de dispositivos que funciona en función de los cambios en las características de la unión pn causados por la exposición a la temperatura. El voltaje a través del transistor es siempre proporcional a los efectos de la temperatura, lo que facilita el cálculo de este factor.

Las ventajas de estos dispositivos son la alta precisión de los datos, el bajo costo y la linealidad de las características en todo el rango de medición. La instalación de tales dispositivos es conveniente hacerlos directamente sobre un sustrato semiconductor, de modo que sean perfectos para la microelectrónica.

Transductores de volumen para la eliminación de la temperatura.

Dichos dispositivos se basan en el principio bien conocido de expansión y contracción de sustancias observadas durante el calentamiento o enfriamiento. Tales sensores son bastante prácticos. Se pueden usar para determinar temperaturas en el rango de -60 - + 400 ° С.

Para poder monitorear visualmente la temperatura, la mayoría de los sensores térmicos en las instalaciones están equipados con pantallas que muestran los valores actuales.

Es importante recordar que las mediciones de líquidos con dispositivos similares están limitadas por la temperatura de ebullición y congelación, y los gases, por su transición a un estado líquido. El error ambiental causado por las influencias ambientales de estos dispositivos es bastante pequeño: varía en un rango de 1 a 5%.

Selección de sensores de temperatura.

Al elegir tales dispositivos se deben tener en cuenta factores tales como:

  • rango de temperatura en el que se toman las medidas;
  • la necesidad y posibilidad de sumergir el sensor en un objeto o entorno;
  • condiciones de medición: para realizar mediciones en un entorno agresivo, es mejor preferir una versión o modelo sin contacto colocado en una carcasa anticorrosión;
  • la vida útil del dispositivo antes de la calibración o el reemplazo: algunos tipos de dispositivos (por ejemplo, los termistores) fallan bastante rápido;
  • Datos técnicos: resolución, voltaje, velocidad de alimentación de señal, error;
  • valor de la señal de salida.

En algunos casos, el material de la carcasa del dispositivo también es importante, y cuando se usa en interiores, tamaño y diseño.

Recomendaciones de instalación de bricolaje

Dichos dispositivos son ampliamente utilizados para diversos fines: están equipados con radiadores, calderas de calefacción y otros aparatos domésticos.

Antes de la instalación, debe leer atentamente las instrucciones: indica no solo las características de la instalación (por ejemplo, las dimensiones para la conexión a la boquilla), sino también las reglas de funcionamiento, así como los límites de temperatura para los que es adecuado el dispositivo de medición.

También es necesario considerar el tamaño del forro, que puede variar entre 120 y 160 mm.

Considere los dos casos más comunes de montaje de un sensor térmico.

Conectando el dispositivo al radiador

No es necesario equipar todos los dispositivos de calefacción con un termostato. Según las regulaciones, los sensores se instalan en la batería, si su capacidad total supera el 50% de la generación de calor por sistemas similares. Si hay dos calentadores en la habitación, entonces el termostato se instala solo en uno que tenga una potencia nominal más alta.

El sensor térmico es una parte integral de los reguladores de temperatura, que permite reducir o aumentar el calentamiento de los radiadores, la calefacción por suelo radiante y otros dispositivos de calefacción.

La válvula del dispositivo está instalada en la tubería de suministro en el lugar donde el radiador está conectado a la red de calefacción. Si no se puede insertar en una cadena existente, la línea de suministro debe eliminarse, lo que puede causar algunas dificultades.

Para llevar a cabo esta manipulación, es necesario utilizar una herramienta para cortar tuberías, mientras que la instalación de un cabezal térmico se realiza fácilmente sin equipo especial. Tan pronto como se monta el sensor, es suficiente combinar las marcas hechas en el cuerpo y el instrumento, después de lo cual la cabeza se fija presionando suavemente la mano.

Instalación del sensor de temperatura del aire.

Dicho dispositivo se instala en los locales residenciales más fríos sin corrientes de aire (en el vestíbulo, la cocina o la sala de calderas, su instalación no es deseable, ya que puede causar interrupciones en el funcionamiento del sistema).

Al elegir un lugar, debe asegurarse de que el sol no caiga sobre el dispositivo, no debe haber ningún dispositivo de calefacción (calentadores, radiadores, tuberías) cerca.

Para un sistema de calefacción convencional, un solo termostato es suficiente, mientras que en el circuito colector es deseable usar varios sensores, cuyo número coincide con el número de habitaciones. Esto le permitirá ajustar individualmente la temperatura en espacios separados.

El dispositivo se conecta de acuerdo con las instrucciones de la hoja de datos técnicos, utilizando los terminales o el cable que se incluyen en el kit.

Si es necesario monitorear la temperatura, el sensor de temperatura en el "piso cálido" se puede ubicar en la profundidad de la regla de concreto. En este caso, se puede usar una tubería corrugada con un extremo cerrado y una curva inclinada para la protección.

La última característica permite, si es necesario, eliminar el dispositivo roto y reemplazarlo por uno nuevo.

La instalación del dispositivo es la siguiente:

  1. Se hace un hueco en la pared para los sujetadores de fijación.
  2. La parte frontal se retira del sensor de temperatura, después de lo cual el dispositivo se monta en el área preparada.
  3. A continuación, el cable calefactor se conecta a los contactos, mientras que los terminales se conectan a los sensores.

El último paso es conectar el cable de alimentación e instalar el panel frontal en su lugar.

El diagrama de conexión del termostato para una caldera de calefacción se describe en detalle en este artículo.

Si el dispositivo, para cuya funcionalidad es necesaria la conexión interna de sensores, tiene una estructura compleja, es mejor ponerse en contacto con especialistas.

Conclusiones y video útil sobre el tema.

El video a continuación describe en detalle cómo instalar dispositivos térmicos en una caldera de calefacción:

¿La instalación de sensores en las tuberías de suministro y retorno difiere:

Los sensores de temperatura son ampliamente utilizados en diversas industrias, así como para fines domésticos. Una amplia gama de estos dispositivos, basados en diferentes principios de operación, le permite elegir la mejor opción para resolver una tarea en particular.

En las casas y apartamentos, estos dispositivos se utilizan con más frecuencia para mantener una temperatura agradable en las habitaciones, así como para ajustar los sistemas de calefacción: baterías, calefacción por suelo radiante.

¿Hay algo que agregar, o tiene alguna pregunta con respecto a la elección e instalación de un sensor de temperatura? Puede dejar comentarios sobre la publicación, participar en discusiones y compartir su propia experiencia de uso de dichos dispositivos. La forma de comunicación está en el bloque inferior.

¡Ayuda al desarrollo del sitio, compartiendo el artículo con amigos!

Categoría:

Calefacción