Як вибрати датчики температури

Як вибрати датчики температури

Щоб правильно вибрати датчики температури, необхідно розуміти, для яких вимірів вони призначені, і наскільки достовірний буде результат вимірювання.

Найбільш часто для вимірювання температури застосовують такі типи датчиків: термістори, цифрові напівпровідникові датчики, термопари і термоперетворювачі опору. Далі докладніше зупинимося на їх переваги та недоліки.

Термістори використовують принцип зміни опору провідника від температури. Чутливі елементи для термісторів виконуються на основі різних оксидів металів.
Перевагами термісторів є висока чутливість, малий розмір і невисока ціна. Основні недоліки - нелінійність характеристики, слабка стійкість перед перешкодами, відсутність взаємозамінності. На останньому хотілося б зупинитися окремо. Така характеристика, як взаємозамінність, особливо важлива в тих випадках, коли датчики застосовують для вимірювань температури грунту, компосту або готового продукту, де використовується, як правило, низькокваліфікований персонал, де датчики часто тиснуть навантажувачами або ламають через необережність. По суті, в реальних робочих умовах ці датчики стають витратним матеріалом. У цих процесах використання термісторного датчиків температури не рекомендується. Справа в тому, що кожен виробник термисторов випускає їх з суто індивідуальною характеристикою, і в разі поломки такого датчика доведеться звертатися саме до оригінальному виробникові. Уявіть, якщо такий виробник знаходиться в Китаї, у скільки обійдеться нашому українському господарству імпорт одиничної партії таких датчиків?

Таблиця термісторів, вироблених ПрАТ "ТЕРА"

ТСТ Термістор тип 10k NTC FT003 -40 ... 120 ° C

Цифрові напівпровідникові датчики температури останнім часом активно просуваються на агропромисловому ринку. Чутливі елементи для них виробляють світові лідери в галузі мікроелектроніки. Чутливий елемент являє собою інтегральну мікросхему, що містить в собі чутливий елемент і перетворювач в цифровий сигнал.
Основні переваги цих датчиків: зручна схема підключення (не вимагає прокладки індивідуальної кабельної лінії безпосередньо до датчика, датчики підключаються на одну загальну лінію), цифровий сигнал, що дозволяє уникнути застосування різних перетворювачів для побудови вимірювального ланцюга, і невисока ціна. Недоліками цих датчиків є вкрай слабка стійкість перед перешкодами (датчики можуть серйозно брехати, якщо поруч проходить силова лінія або працюють електродвигуни) і невисока точність (всього лише 0,5 ° С). Обмежений робочий діапазон цих датчиків - до 125 ° С - не дозволяє застосовувати їх в різних теплообмінних установках, де температура теплоносія може досягати 130-150 ° С.
Провідним виробником напівпровідникових цифрових чутливих елементів є фірма Dallas Semiconductor. Елементи цієї фірми використовуються в напівпровідникових цифрових датчиках виробництва ПрАТ "ТЕРА".

Термопари є найбільш високотемпературними контактними датчиками. Принцип дії термопароснован на термоелектричному ефекті, відкритим німецьким фізиком Томасом Зєєбеком в 1821 р Якщо з'єднати два різнорідних провідника і підтримувати місця з'єднання при різних температурах, то між кінцями виникне електрорушійна сила (термо-ЕРС). Такі сполуки називаються термопарами. Величина виникає термоЕРС залежить від матеріалу провідників і різниці температур між спаями. У невеликому діапазоні температур термоЕРС пропорційна різниці температур.
Головним достоїнством термопар є великий температурний діапазон виміру від -200 ° С до 2500 ° С, а також простота і міцність конструкції, і невисока ціна. Основні недоліки термопар - точність вимірювання від 1 ° С, необходимоть компенсації температури холодного спаю (в сучасних приладах вводиться автоматична поправка до виміряної ЕРС), нелінійна залежність напруги на виході термопари від температури.

Таблиця термопар, вироблених ПрАТ "ТЕРА"

Тип датчикаНайменування датчикаНСХДіапазон

ТМКн Термопара мідь-константанові тип Т -100 ... 260 ° С ТХК Термопара хромель-копелеві тип L -50 ... 600 ° С ТЖК Термопара залізо-константанові тип J -50 ... 600 ° З ТХА Термопара хромель-алюмелеві тип Е -50 ... 1100 ° С ТНН Термопара нікросіл-нісилові тип N 0 ... 1200 ° С ТПП Термопара платінародій-платинова тип S 0 ... 1300 ° C тип R ТПР Термопара платінародій- родієвого тип B 600 ... 1600 ° С

Принцип дії термоперетворювачів опору (ТС) такий же, як і у термісторів, - зміна опору в залежності від температури. ТС відрізняються високою точністю (до 0,1 ° С), стабільністю показань, близькістю характеристики до лінійної залежності івзаємозамінністю.
Залежно від матеріалу чутливого елемента розрізняються термоперетворювачі опору мідні (ТОМ) і платинові (ТОП). В Україні, як і на всьому пострадянському просторі, прийняті такі нормативні документи характеристик цих датчиків: 50М, 100М - для ТСМ, і 50П, 100П, Pt100, Pt500, Pt1000 - для ТСП. Чутливі елементи для 50М, 100М, 50П, 100П виготовляються вручну шляхом намотування тонкої мідної або платинового дроту, елементи Pt100 і Pt1000 виконуються методом напилення тонкого шару платини на керамічну підкладку. Технологія напилення дозволяє виробляти платинові чутливі елементи вкрай малих габаритів з мінімальною витратою платини (вміст платини 0,001 г). При цьому платина повністю зберігає свої властивості, такі як стійкість до високих температур, термостабільність, практично лінійна температурна залежність опору. В даний час ТСП Pt100 і Pt1000 - найпоширеніші датчики температури.

Таблиця ТЗ, вироблених ПрАТ "ТЕРА"

ТСМ

Термоперетворювач опору мідний

50М, 100М (1,4280) -50 ... 180 ° С ТСП Термопреобразователь опору платиновий 50П, 100П (1,3910) -100 ... 600 ° C Pt100, Pt500, Pt1000 (1,3850) -100 .. ..500 ° C

В Україні ПрАТ "ТЕРА" є одним з лідерів по виробництву як ТС, так і будь-яких інших типів датчиків температури .