Виды температурных датчиков воздуха в помещении: принцип работы, диапазон температур

Виды термопар

• Хромель-алюминиевые . В основном применяются в промышленности. Характерные особенности: широкий температурный интервал измерений -200…+13000°C, доступная стоимость. Не допускаются к применению в цехах с высоким содержанием серы.
• Хромель-копелевые . Применение сходно с предыдущим типом, особенность – сохранение работоспособности только в неагрессивных жидких и газообразных средах. Часто используются для измерения температуры в мартеновских печах.
• Железо-константовые . Эффективны в разреженной атмосфере.
• Платинородий-платиновые . Наиболее дорогие. Для них характерны стабильные и точные показания. Используются для измерения высоких температур.
• Вольфрам-рениевые . Обычно в их конструкции присутствуют защитные кожухи. Основная область применения – измерение сред со сверхвысокими температурами.

Почему происходит закипание охлаждающей жидкости

Иногда можно встретить на обочине дороги стоящий автомобиль с поднятым капотом, из-под которого клубами валит пар. Это результат выхода из строя датчика температуры Лада Гранта. Прибор дал неверную информацию в электронный блок управления (ЭБУ), и система вентиляции не смогла вовремя сработать, отчего и произошло кипение тосола.

При неисправном датчике температуры охлаждающей жидкости (ДТОЖ) на Лада Гранта тосол может закипеть по нескольким причинам:

1. Ослабление ремня ГРМ.
2. Разрушение подшипника помпы.
3. Выход из строя термостата.
4. Утечка тосола.

Ослабление ремня ГРМ

Натяжение ремня может стать слабым по причине исчерпания ходового ресурса или некачественного изготовления. Ремень начинает скользить по зубцам шестерни привода помпы. Скорость движения антифриза в радиаторе падает, и температура резко «взлетает» вверх. Ремень натягивают или меняют на новое изделие.

Ремень ГРМ:

Разрушение подшипника помпы

Последствием выхода из строя подшипника насоса охлаждающей жидкости (ОЖ) является то, что помпу начинает клинить. Антифриз перестаёт двигаться внутри большого контура системы охлаждения на Гранте, и жидкость, быстро нагреваясь, достигает точки закипания — 100 °С. Помпу срочно демонтируют и меняют на новый насос.

Помпа:

Выход из строя термостата

Со временем прибор может исчерпать свой ресурс, и клапан перестаёт срабатывать при нагреве антифриза. В результате тосол не может обращаться в большом контуре и проходить через радиатор. Жидкость, оставаясь в рубашке движка, быстро нагревается и закипает. Термостат нуждается в срочной замене.

Термостат:

Утечка тосола

Это может произойти по причине возникновения не плотности в соединениях патрубков системы охлаждения, повреждения радиатора, расширительного бачка и помпы. Низкий уровень тосола можно увидеть по отметкам на расширительном бачке. Также это будет заметно по тому, как быстро будет двигаться стрелка или изменяться значения температуры на интерфейсе панели приборов. Нужно долить жидкость до нужного уровня и ехать в гараж или на СТО.

Расширительный бачок:

Модуль датчика температуры KY-013

Модуль представляет собой делитель напряжения, в одно из плеч которого включен терморезистор. Сопротивление датчика меняется при изменении температуры, второе плечо делителя образует резистор сопротивлением 10 кОм . Подключение датчика аналогично фоторезистору .

Размер модуля 30 х 15 мм, масса 1 г. Для подключения служит трехконтактный разъем. Центральный контакт – питание +5В, контакт «-» — общий, контакт «S» — информационный.

При изменении температуры происходит изменение сопротивления терморезистора, что приводит к изменению уровня напряжения на сигнальном выводе модуля. Если загрузить в Arduino программу AnalogInput2, то в мониторе последовательного порта среды разработки Arduino IDE можно наблюдать, как меняются показания, снимаемые с аналогового входа платы Arduino. На иллюстрации изменение показаний обусловлено нагревом терморезистора подушечками пальцев.

В общем, это один из простейших аналоговых датчиков, наряду с фоторезистором и потенциометром это датчик с которого обычно начинается изучение работы со встроенным АЦП.

Полезное: Датчик влаги, воды или дождя — электронный модуль

Параметры выбора датчика температуры

• Тип выходного сигнала цифровой или аналоговый
• 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 обработки. Для полупроводников важен тип корпуса.

Виды и конструкция

Виды и конструкция

Универсальный терморегулятор

Существует немало универсальных термостатов с датчиками, определяющими температуру воздуха. Прибор от Devi подходит для управления теплым полом или системами полного отопления. Через специальный интеллектуальный таймер можно программировать режимы на определенные отрезки времени:

• название модели: Devi Devireg 550 ELKO;
• цена: 5313 р.;
• характеристики: пределы регулирования – +5..+40°C, управление – электронное, степень пыле- и влагозащиты – IP30, габариты – 85х85х47 мм, вес – 110 г;
• плюсы: функциональность, возможность удаленного управления;
• минусы: высокая стоимость.

Универсальный термостат Ратар-01 обойдется дешевле предыдущего прибора. Он имеет крепление на DIN-рейку и применяется в качестве встроенного блока управления разными отопительными системами и приборами:

• название модели: Ратар-01 Рэлсиб;
• цена: 2257 р.;
• характеристики: пределы регулирования – -40..+120°C, размеры- 72х88х54 мм, вес – около 400 г,
• плюсы: простота и удобство в работе;
• минусы: высокая стоимость.

Класс допуска

Согласно действующим нормам допускается определенное отклонение от линейной характеристики «температура-сопротивление». Ниже представлена таблица соответствия класса точности.

Таблица 1. Классы допуска.

Приведенная в таблице погрешность отвечает текущим нормам.

Что такое датчик температуры охлаждающей жидкости (ДТОЖ)?

Назначение

Датчиков в автомобиле существует множество. Все они контролируют работу различных систем автомобиля и его двигателя. Если датчики выдают некорректные показания, то работоспособность автомобиля ставится под угрозу. То же самое можно сказать и о ДТОЖ.

ДТОЖ предназначен для поддержания стабильной работы двигателя внутреннего сгорания (далее ДВС). За счёт ДТОЖ автомобиль быстрее прогревается и меньше достигает слишком высоких температур. Некоторые путают ДТОЖ с датчиком указателя температуры охлаждающей жидкости. Это — два совершенно разных прибора. ДТОЖ предоставляет свои показания электронному блоку управления двигателем, а второй датчик уведомляет водителя о температуре рабочей жидкости в системе охлаждения. Выход из строя второго датчика не приводит к серьёзным последствиям в отличие от первого.

Говоря о ДТОЖ, следует также упомянуть о назначении системы охлаждения двигателя, так как работа этих двух агрегатов неразрывно связана. Чаще всего используется жидкостная система охлаждения, главной задачей которой является отведение тепла от двигателя. Кроме этого, система также несёт функции охлаждения масла в системе смазки, воздуха, который циркулирует в системе турбонаддува, отработавших газов, рабочей жидкости коробки передач. Также у неё имеется функция нагревания воздуха в системах вентиляции и отопления.

Работа столь важной системы автомобиля напрямую зависит от такой маленькой детали, как ДТОЖ. Поэтому не стоит недооценивать датчик и пренебрегать его диагностикой

Устройство и принцип работы

ДТОЖ по своему устройству напоминает резистор. Конструкция датчика предусматривает изменение его сопротивления электрическому току при колебаниях температуры окружающей среды. Эти изменения фиксируются и используется для подачи команд ДВС.

Предшественниками современных ДТОЖ были термореле. Термореле были установлены в системах впрыска. Когда контакты находились в открытом положении, двигатель нагревался. Если контакт замыкался — значит двигатель уже достаточно прогрелся (достиг рабочей температуры). В основе устройства современных ДТОЖ лежит термистор, который и устанавливает зависимость сопротивления от температуры. В основе термистора лежат оксиды кобальта и никеля. При росте температуры в этих веществах растёт количество свободных электронов, за счёт чего и падает сопротивление.

Некоторые термисторы в ДТОЖ характеризуются отрицательным температурным коэффициентом. При этом термистор выдаёт максимальные показатели при холодном двигателе. На датчик подаётся напряжение около 5 вольт. После этого по мере прогревания силового агрегата сопротивление понижается. Электронный блок управления (далее ЭБУ) двигателем следит за изменением напряжения и рассчитывает температуру жидкости. После нагревания двигателя ЭБУ начинает обеднять топливную смесь. Неисправность ДТОЖ может также привести к ошибочному обогащению топливной смеси. Результатом этого будет усиленное загрязнение атмосферы и преждевременный выход из строя свечей.

Если количество оборотов двигателя при запуске будет недостаточным — может произойти остановка двигателя. Уплывающая команда ЭБУ на повышение оборотов может это предотвратить. Для поддержания управляемости в процессе запуска двигателя клапан рециркуляции должен быть закрыт до тех пор, пока двигатель не достигнет своей установленной рабочей температуры. Здесь результатом неисправности ДТОЖ будут плавающие обороты двигателя. Двигатель при этом тоже может остановиться. Угол зажигания также зависит от функционирования датчика, так как этот параметр регулируется системой. Выброс вредных газов при такой регулировке значительно снижается. В конечном итоге мощность и тяга двигателя, а также уровень потребления топлива напрямую зависят от работы ДТОЖ.

Это интересно: Самые угоняемые машины

Таким образом, ДТОЖ очень важен для корректного функционирования автомобиля.

Место установки датчика

Где находится датчик температуры охлаждающей жидкости в автомобиле? У разных моделей место установки ДТОЖ различается. Чаще всего он устанавливается в головке блока цилиндров возле корпуса термостата или на нём. Обязательным является расположение датчика возле отводящего патрубка, по которому охлаждающая жидкость поступает обратно в радиатор. Такое расположение необходимо для точности передачи данных в ЭБУ.

Термопара

Термопары обычно используются для измерения более высоких температур и более широких температурных диапазонов.

Чтобы резюмировать, как работают термопары: любой проводник, подвергнутый температурному градиенту, будет генерировать небольшое напряжение. Это явление известно как эффект Зеебека. Величина генерируемого напряжения зависит от типа металла. Практические применения эффекта Зеебека используют два разнородных металла, которые соединены на одном конце и разделены на другом. Температуру соединения можно определить по напряжению на разомкнутых концах проводов.

Существуют различные типы термопар. Определенные комбинации стали популярными, и выбор комбинации зависит от различных факторов, включающих в себя стоимость, доступность, химические свойства и стабильность. Для разных применений лучше всего подходят разные типы, и их обычно выбирают на основе требуемого диапазона температур и чувствительности.

Графики характеристик термопар смотрите на рисунке 5 ниже.

Рисунок 5 – Характеристики термопар

Правила выбора

Все вышеперечисленные датчики превосходно выполняют свои функции в заданных пределах. Однако нужно понимать, что выбирать и использовать их необходимо исходя из требований в конкретно взятом случае.

Поэтому при выборе того или иного термопреобразователя стоит уделять внимание следующим моментам:

Величина температурного диапазона.
Возможность погрузить датчик в измеряемую среду. Если такая возможность отсутствует, то стоит прибегнуть к помощи пирометров или акустических датчиков.
Условия измерения являются одним из наиболее важных моментов при выборе датчика. Здесь стоит учитывать не только агрессивность среды, но и такие параметры, как: давление, влажность и т. д. Поэтому выбирать стоит либо бесконтактные датчики, либо в коррозиестойких корпусах.
Природа выходного сигнала всегда также должна учитываться

Ведь одни термопреобразователи могут сразу пересчитать сигнал в градусы, а другие выдают его лишь в величине тока.
Некоторые датчики довольно нестабильны и недолговечны, что также стоит брать во внимание. Поэтому если требуется долгая работа без замены и калибровки, то этот нюанс также должен быть учтён.
Нелишним будет при выборе датчика под определённые потребности обращать внимание и на время срабатывания, разрешение и погрешность, рабочее напряжение питания, тип корпуса.

Учтя все вышеперечисленные нюансы, можно подобрать датчик, полностью соответствующий по своим характеристикам в отдельно взятой ситуации и для конкретно поставленных задач.

Наладка и эксплуатация

Наладку простейших механических и электромеханических ТР можно выполнить самостоятельно, для этого нужно внимательно изучить инструкцию завода-изготовителя.

Цифровые ТР устанавливаются на дорогостоящем климатическом оборудовании, которое, как правило, комплектуются заводом-изготовителем. В этом случае самостоятельная наладка его не допускается. Первый запуск регулятора производится в ходе настройки котла, которую выполняют сертифицированные организации, аттестованные на проведение этих работ заводом изготовителем. От выполнения этого правила будет зависеть сохранение гарантийных обязательств.

В процессе первого пуска оборудования наладочная организация проверяет работоспособность терморегулятора, настраивает его на работу и поясняет, обслуживающему персоналу, что такое терморегулятор, как он должен  обслуживаться  и порядок установки текущих настроек работы климатической техники.

В процессе эксплуатации ТР должен находится в чистом состоянии, не должен подвергаться воздействию воды и других агрессивных жидкостей, его нужно беречь от механических повреждений и не располагать под прямыми солнечными лучами. Запрещается самостоятельно разбирать ТР и менять его электронные схемы.

При выполнении таких простых условий, терморегулятор будет работать весь нормативный срок эксплуатации, качественно выполняя свои функции по управлению тепловыми процессами.

Современная   климатическая техника в обязательном порядке должна комплектоваться терморегуляторами. Это требование вызвано необходимостью обеспечения энергоэффективности систем отопления. Даже применение простейших механических ТР позволяет экономить от 10 до 30 % топлива в течение отопительного сезона.

Применение цифровых терморегуляторов позволяет создать комфорт в доме, снижает ежемесячные затраты на электроэнергию, повышает эффективность работы климатического оборудования и его КПД, упрощает процессы управления. Все это приводит к снижению общих вредных выбросов в окружающую среду.

Нет ли ошибки в показателях датчика температуры наружного воздуха?

В большинстве современных автомобилей помимо температуры двигателя можно сегодня встретить еще один температурный показатель. Речь идет о температуре на улице

Вы обращали внимание, что иногда температура воздуха, которая показывается на приборной панели или информационно-развлекательном дисплее, резко меняется? Задумывались ли вы о правдивости данной температуры?

А знаете ли вы, где находится внешний термометр в машине? Интернет-издание 1gai.ru объясняет тайну датчика температуры наружного воздуха в автомобиле.

Датчик температуры наружного воздуха часто фиксируется в задней части переднего бампера.

Датчик наружной температуры Prius установлен сразу за номерным знаком, внутри бампера, примерно в 30 см от земли.

Сначала давайте узнаем, где чаще всего устанавливается температурный датчик, который измеряет температуру наружного воздуха.

Почему автомобильный уличный градусник не точен Например, у автомобилей Toyota Prius и Toyota Aqua датчик температуры расположен на нижнем конце передней панели бампера, ниже конца радиатора, на высоте около 30 см от земли по направлению к внешней периферийной решетке. В Toyota Sienta датчик расположен почти на этом же месте: в нижней правой части передней решетки радиатора, на высоте 30 см от земли, только в отличие от Toyota Prius и Toyota Aqua сдвинут вправо.

В случае с автомобилями Toyota нет большой разницы в монтажном положении температурного датчика, неважно, о какой модели идет речь (седаны, гибриды, внедорожники и т. д.)

Почти всегда этот автокомпонент в основном устанавливается между внутренней частью передней решетки радиатора и радиатором.

Обратите внимание на датчик температуры воздуха на правой стороне бампера, вокруг внутренней части

Так как датчик температуры воздуха расположен близко к подкапотному пространству, на него, вероятно, влияет тепло двигателя. Но на самом деле такие датчики расположены таким образом, чтобы наружный воздух в достаточной степени оказывал на них существенное влияние.

Например, когда автомобиль находится в движении, влияние тепла двигателя минимально, так как на температурный датчик воздействует окружающая среда. То есть этот датчик предназначен для контроля температуры наружного воздуха, только когда автомобиль находится в движении. Когда автомобиль долгое время стоит на месте с заведенным мотором, показания температуры воздуха могут существенно отличаться от реального значения.

А как насчет, например, автомобилей Volkswagen? На наш запрос представитель компании ответил, что в основном все автомобили бренда имеют датчик температуры воздуха в задней части переднего бампера.

Кстати, благодаря этому датчику в автомобилях Volkswagen работает система предупреждения об образовании гололедицы на улице. Тем, кто не знает, напомним, что это система предупреждения водителя, информирующая об опасности замерзания поверхности дороги. Как правило, при падении температуры до 4 градусов по Цельсию в машине раздается предупреждающий сигнал, а на дисплее приборной панели (в зависимости от типа транспортного средства) отображается предупреждение об опасности гололедицы.

Кстати, сигнал тревоги издается, например, когда температура с минусовым значением поднимается выше нуля градусов, но не превышает 4 градусов по Цельсию. Но как только температура наружного воздуха становится более 4 градусов, система предупреждения об опасности замерзания дороги прекращает информировать водителя об опасности.

Работает ли термостат в автомобиле

Примение

Сфера применения датчиков температуры охватывает как бытовые приборы, так и оборудование общепромышленного назначения, сельскохозяйственную отрасль, военную промышленность, аэрокосмический сектор. Каждый из вас может встретить их у себя дома в нагревательных приборах – бойлерах, духовках, мультиварках или хлебопечках.

В тяжелой промышленности тепловые сенсоры позволяют контролировать степень нагрева печей, воздуха в рабочей области, состояние трущихся поверхностей. В медицине их используют для контроля температуры в труднодоступных местах или для упрощения различных процедур.

Многие автолюбители часто сталкиваются с анализаторами температуры, контролирующими состояние масла или другой охлаждающей жидкости. На сети железных дорог они позволяют отслеживать нагрев букс и колесных пар. В энергетике с их помощью обследуются контактные соединения и качество прилегания поверхностей.

Проверка исправности ДТОЖ

Датчик температуры антифриза проверяется двумя основными способами: не снимая с автомобиля либо демонтируя с его посадочного места. Второй метод также разделен на два варианта диагностирования: с применением термометра и без него.

Если датчик не прикипел к резьбе, то его довольно просто снять рожковым ключом подходящим по размеру

Важно перед откручиванием отсоединить разъем контактов. Следующим шагом нужно проверить приходит ли питание от ЭБУ на датчик

Сделать это довольно просто имея универсальный тестер (мультиметр):

1. отсоедините разъем от датчика;
2. переведите режим измерения мультиметра на «20 В постоянное напряжение»;
3. присоедините щупы к контактам клемм приходящим от ЭБУ.

Если мультиметра у вас под рукой нет исправность ЭБУ и проводки до него можно проверить просто сняв разъем с датчик температуры охлаждающей жидкости во время работы двигателя, автоматически включится вентилятор радиатора. Это произойдет потому что блок управления увидит разрыв цепи и перейдет в аварийный режим. Если этого не произошло то либо неисправен ЭБУ либо вентилятор охлаждения.

Проверка не снимая с автомобиля

Самый удобный способ, ведь не нужно проводить демонтаж с последующим монтажом. Проверка выполняется при помощи тестера, путем замера показаний на контактах датчика.

Чтобы обеспечить доступ к контактам, потребуется отсоединить клеммник от датчика. При выполнении работ на горячем двигателе будьте осторожны, ведь можно не только обжечься самому, но и оплавить корпус или щупы мультиметра.

Затем тестер переводится в положение измерения сопротивления и присоединяется к выходным контактам датчика. Стоит заметить, что у холодного двигателя значение показаний будет высоким, у горячего – значительно ниже.

Для общего понимания какие значения выдает датчик при разных температурах, как пример, ниже приведены данные для ВАЗ-2110. Показания других легковых машин сильно отличаться не будут.

Показания датчика в зависимости от изменения температуры

Стоит отметить, что датчик ломается крайне редко, чаще встречаются ситуации, когда он выдает неверную информацию. Поэтому следует сравнить показания температуры на приборной панели с данными полученными от датчик температуры охлаждающей жидкости в соответствии с таблицей. Если данные отличаются тогда есть смысл снимать датчик и проводить его дальнейшую диагностику.

Проверка ДТОЖ с термометром

Для такой диагностики, необходимо снять датчик с его посадочного места. Как упоминалось выше, сделать это можно при помощи соответствующего гаечного ключа. Заодно можно почистить сам датчик, с резьбы на патрубке удалить налет и смазать ее, осмотреть контакты на наличие окислений и при необходимости удалить.

Затем набрать воду в электрочайник или в другую емкость, но в таком случае придется воспользоваться кипятильником. Помимо этого для измерения нужно взять мультиметр и перевести его переключатель в положение измерения сопротивления проводника.

Головка датчика опускается в воду, а к его контактам присоединяются щупы тестера. Также в емкость с датчиком помещается и термометр, для удобства измерений желательно электронный, но можно и ртутный.

Затем постепенно повышая температуру жидкости сравнивать показания датчика и электронного термометра в соответствии с таблицей. Для большей точности фиксировать показания лучше через каждые 5 градусов. В итоге Вы получите данные которые можно занести в таблицу. Их впоследствии можно сравнить с информацией предоставленной в технической документации к конкретной модели авто. На крайний случай можно сравнить с таблицей приведенной выше.

При проведении проверки допускаются небольшие отклонения от значений. Небольшие погрешности могут зависеть от разных условий и от самого датчика. Часто даже у датчиков температуры охлаждающей жидкости одной модели есть незначительные различия в показаниях при одинаковых условиях измерения.

Проверка без термометра

Такой метод не сильно отличается от предыдущего, только здесь не применяется термометр и показания снимаются одни раз.

Для проверки датчика его следует погрузить в емкость с водой и довести ее до кипения. Затем присоединить к выходным контактам щупы мультиметра и посмотреть, что он покажет.

Если ДТОЖ полностью исправен, то его сопротивление должно быть 177 Ом. Однако следует учитывать погрешности. К тому же щупы мультиметра тоже имеют свое сопротивление, да и температура воды может быть чуть ниже 100 градусов, а соответственно и сопротивление будет чуть больше.