Датчик температуры электронный – Электронный датчик температуры: принцип работы и характеристики
Электронные датчики температуры — Лучшее отопление
Toyota Corolla ’85 CE80 1.8D(1С) › Бортжурнал › Дополнительный электронный датчик температуры двигателя.
Наверное ни для кого не секрет, что температура охлаждающей жидкости двигателя один из самых важных показаний и следить за ней нужно постоянно.
Работа моего штатного датчика меня не сильно устраивала :шкала без калибровки, не понятно где положение стрелки при рабочей температуре, вроде середина обычно норма, но стрелка бывало переваливала выше(обычно после смены режима трасса-город), но подняв капот, трогаю не сильно горячий верхний патрубок и холодный нижний (термостат ещё в закрытом положении), наблюдаю не задействованный еще вентилятор (исправный), печка дует нормально, тосол не выкидывает из радиатора, масляных пятен в тосоле не обнаружено…странно…Ещё замечал, что на приборе стрелка едва только поднята, а температура мотора рабочая…В общем определить прегревается или не перегревается мой мотор, было не возможно.
1.Антифриз новый, без изменения цвета после его эксплуатации.
2.Термостат несколько раз снимал и «варил» в кастрюльке с тосолом — открывается как надо (82С). — отпадает.
3. Датчики ( приборка и головка) менял — все тоже самое — отпадает.
4. Радиатор снимал и промывал под скважиной — немного ржавчины вылетело, но совсем не много, ставлю, заливаю — та же хрень! Я понимал что датчик приборки играет со мной в злую шутку!наверно скорее не датчик врал, а то что ним управляет…ну ладно, это уже не важно!
Т.к. перегревать мой не давно откапиталеный движочек я очень не хотел(горький опыт уже есть), то решил поставить себе электронный датчик, запись о котором я увидел на этом сайте у пользователя xrust83 .Загоревшись идей, купил я его на радиорынке за 69 грн (9$).Врезал циферблат в приборку, стал как родной (фото процесса увы нет), питание на него взял с замка зажигания (спасибо кенту Андрюхе). Датчик что на двигатель, сначала был примотан к верхнему патрубку, но для точности показаний его нужно погружать в рабочую среду, выход нашел:выкрутил штатный датчик температуры тосола в блоке — он для управления свечами накаливания (т.к питание на свечи приколхоженно на прямую с кнопки, то он не задействовался), вытащил все внутренности из него и в корпус его вставил датчик (латунная гильза) — вошла чётко, сверху залил герметиком чтоб не выскочил и все это дело вкрутил в блок.
Результатом очень доволен, теперь отслеживать температуру очень легко, проверял его так: нагрел двиг, взялся за нижний патрубок радиатора и подождал пока термостат не откроется, патрубок стал горячим, температура на датчике показала 82С-83С, т.е все верно показывает!Еще удобен сей девайс тем, что можно знать точную температуру холодного мотора.
Может кому-то эта приблуда является лишней, но мне она явно нужна!
— рабочее напряжение 12 Вольт (от 7.5 до 20 вольт).
— диапазон измеряемых температур от -70 до +250 С;
Дополнительный электронный датчик температуры двигателя
Рассказ владельца Toyota Corolla (80) — электрика и электроника. Наверное ни для кого не секрет, что температура охлаждающей жидкости двигателя один из самых важных показаний и следить за ней нужно постоянно. Работа моего штатного датчика меня не сильно устраивала :шкала без калибровки, не понятно где положение стрелки при рабочей температуре, вроде середина обыч…
Датчики измерения температуры: типы, принцип работы
Практически в любой современной аппаратуре есть датчики температуры. Это устройство, которое позволяет измерить температуру объекта или вещества, используя при этом различные свойства и характеристики измеряемых тел или среды. Не смотря на то, что все термодатчики призваны измерять температуру, разные типы датчиков делают это абсолютно по-разному. Давайте подробнее разберем принцип работы и характеристики основных видов термодатчиков.
По принципу измерения все датчики измерения температуры подразделяются на:
Термоэлектрические датчики температуры (термопары)
Принцип работы этой группы датчиков основан на том, что в замкнутых контурах проводников или полупроводников возникает электрический ток, если места спайки различаются по температуре. Для измерения температуры, один конец термопары помещают в среду измерения, а другой служит для снятия значений. Единственным, но существенным недостатком этого вида измерителей является их довольно большая погрешность, что недопустимо для многих технологических процессов.
Примером такого датчика может служить датчик ТСП Метран-246, который предназначен для измерения температуры твердых тел. Он применяется в металлообработке, и служит для контроля температуры подшипников. Диапазон измерения от -50 до +120 градусов по Цельсию, выходной сигнал для считывания – аналоговый.
Терморезистивные датчики
Как следует из названия, этот тип датчиков работает по принципу изменения сопротивления проводника при изменении его температуры. Благодаря простой и надежной конструкции, датчики этого типа широко применяются в электронике и машиностроении. Неоспоримым плюсом этих измерителей является высокая точность, чувствительность и простые устройства считывания.
Примером терморезистивного датчика может служить модель 700-101BAA-B00, которая имеет начальное сопротивление в 100 Ом, и диапазон измерений от -70 С° до +500 С°. Выполнен он с применением платиновой пластинки и никелевых контактов. Широко используется в электронике и промышленных автоматах.
Полупроводниковые термодатчики
Этот тип датчиков работает на принципе изменения характеристик p-n перехода под воздействием температуры. Так как зависимость напряжения на транзисторе от температуры всегда пропорциональна, можно сделать датчик с высокой точностью измерения. Несомненными плюсами такого решения является дешевизна, высокая точность данных, и линейность характеристик на всем диапазоне измерения. Кроме того, их можно монтировать прямо на полупроводниковой подложке, что делает этот тип датчиков незаменимым для микроэлектронной промышленности.
Примером такого устройства может стать датчик LM75A. Температурный диапазон — от -55 С° до +150 С°, погрешность измерений – ±2 С°. Шаг измерения – всего 0,125 С°. напряжение питания – от 2.5 до 5.5 В, а время преобразования сигнала – до 0.1 секунды.
Акустические датчики температуры
Принцип работы этих устройств – разная скорость звука в среде при разной температуре. Зная изначальные данные, можно рассчитать изменения температуры по скорости прохождения звуковой волны в веществе. Это бесконтактный метод, позволяющий измерять температуру в закрытых полостях, а также в среде, недоступной для прямого измерения. Используются такие датчики в медицине и промышленности – там, где проникновение к измеряемому веществу невозможно.
Пирометры (тепловизоры)
Бесконтактный тип термодатчиков, считывающих излучение, которое исходит от нагретых тел. Этот тип устройств позволяет измерять температуру дистанционно, без приближения к среде, в которой производятся замеры. Это позволяет работать с большими температурами и сильно разогретыми объектами без опасного сближения.
Все пирометры по принципу работы подразделяют на интерферометрические, флуоресцентные и датчики на основе растворов, меняющих цвет в зависимости от температуры.
Пьезоэлектрические датчики температуры
Все датчики этого типа работают при помощи кварцевого пьезорезонатора. Вся суть работы – прямой пьезоэффект, то есть изменение линейных размеров пьезоэлемента под воздействием электрического тока. При попеременной подаче разнофазного тока с определенной частотой, пьезорезонатор колеблется, при этом частота его колебаний зависит от температуры. Зная эту зависимость, можно легко преобразовать данные о частоте колебаний резонатора в температуру.
Благодаря широкому диапазону измерений и высокой точности, такие датчики применяют в основном при проведении исследований и опытов, где нужна высокая надежность и долговечность.
Датчики измерения температуры: типы, принцип работы
Датчики измерения температуры: типы, принцип работы Практически в любой современной аппаратуре есть датчики температуры. Это устройство, которое позволяет измерить температуру объекта или
Источник: pue8.ru
Датчики температуры
Температурные датчики одни из самых важных атрибутов измерительной системы управления. Датчики температуры необходимы для контроля множества жизненно важных и критичных процессов.
Области применения датчиков температуры
Применяются датчики температуры практически везде. Любая сфера или производство, где температура объекта влияет на качество работы и итоговой продукции, требует пристального температурного контроля. Например:
- Нефтегазовая, топливная индустрия, энергетика
- Химия, строительство, образование
- Металлургическая промышленность (литейное, прокатное производство, производство металлических изделий, металлообработка)
- Транспортная индустрия, автомобили, спецтехника
- Пищевая промышленность, фармацевтика
- Машиностроение
- Сельское хозяйство (зерно, комбикорма)
Назначение датчиков температуры
Датчиков температуры существует множество типов, каждый из которых характеризуется своими особенностями и предназначением. Но главной задачей остается:- Измерение температур требуемых объектов с необходимыми точностью, быстродействием и передача информационного либо управляющего сигнала далее в систему
- Реализация обратных связей в АСУТП, предупреждение выхода из строя оборудования
- Отдельные приборы могут служить источниками энергии (основанные на термопарах)
Виды датчиков температуры
Температурные датчики представлены широким разнообразием приборов, каждый из которых адаптирован к той или иной сфере деятельности. Ниже дано краткое описание, а более полно с ними можно ознакомиться на соответствующих страницах.
Важный момент: датчики делятся на первичные преобразователи и реализованные на их основе сложные электронные устройства с адаптацией к тому или иному эксплуатационному профилю. Вторые имеют стандартизированные выходные сигналы и легко встраиваются в промышленные АСУ.
Термосопротивления. Первичный преобразователь. Основаны на изменении электрического сопротивления материалов под воздействием температуры.
Термопары. Первичный преобразователь. Использует эффект возникновения термо-ЭДС в зависимости от разности температур «холодного» и «горячего» спаев.
Преобразователи температуры и влажности (датчики температуры воздуха). Электронные приборы с аналоговыми/цифровыми выходами (+ дисплей), сочетающие в себе функции датчика влажности и температуры. Лучшее применение находят в системах вентиляции и кондиционирования, в помещениях разных типов.
Многоточечные преобразователи температуры. Предназначены для температурного контроля по всему объему в больших резервуарах. Лучшее применение находят в пищевой промышленности и с/х, где используются в силосах с зерном и подобным продуктом.
Портативные измерители температуры. Главное назначение – замена стационарных приборов и проведение замеров «на месте».
Бесконтактные датчики температуры. Используются с удаленными/труднодоступными объектами в широком диапазоне t °C, в опасных для человека условиях. К ним также относятся:
Датчики температуры с аналоговым выходом. Обширный класс приборов, объединяемых способом передачи информации. Включает в себя, например, гигиеничные датчики TER8 и общепромышленные датчики серий Кл и DIN.
Модели приборов и аналоги
По таблицам распределены модели датчиков температуры, в зависимости от их базового типа.
Таблица 1 – первичные преобразователи
Датчики температуры
Температурные датчики одни из самых важных атрибутов измерительной системы управления. Датчики температуры необходимы для контроля множества жизненно важных и критичных процессов.
Источник: rusautomation.ru
ЭЛЕКТРОСАМ.РУ
Электрика и электрооборудование, электротехника и электроника — информация!
Датчики температуры. Виды и принцип действия, Как выбрать
Датчики температуры нужны для того, чтобы проконтролировать температуру в помещении, жидкости, твердого объекта или расплавленного металла.
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.
Виды и принцип действия
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.
Терморезисторы
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.
Ткс = (Re – R0c) / (Te – T0c) *1/R0c
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.
Комбинированный датчик
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
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.
Бесконтактные датчики (пирометры)
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.
Кварцевые преобразователи температуры
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.
Шумовые датчики температуры
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.
Датчики температуры ЯКР (ядерного квадрупольного резонанса)
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 + 0,02 градуса, а температуры 27 градусов +0,002 градуса. Преимуществом термометров ЯКР становится стабильность, неограниченная по времени, недостатком является значительная нелинейность преобразующей функции.
Объемные преобразователи
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.
Датчики температуры
Датчики температуры нужны для того, чтобы проконтролировать температуру в помещении, жидкости, твердого объекта или расплавленного металла. Термопара…
Источник: electrosam.ru
Датчики температуры
Принцип работы
Термометры сопротивления (терморезисторы, термосопротивления)
Термометр сопротивления (Resistance Thermometer) — датчик для измерения температуры, принцип действия которого основан на зависимости электрического сопротивления от температуры.
Термосопротивления могут быть металлические (платина, никель, медь) или полупроводниковые.
Для большинства металлов температурный коэффициент сопротивления положителен – их сопротивление растёт с ростом температуры. Для полупроводников без примесей он отрицателен – их сопротивление с ростом температуры падает.
Термисторы
Термисторы – это полупроводниковые термосопротивления с большим температурным коэффициентом.
- PTC-термисторы (Positive Temperature Coefficient), обладают свойством резко увеличивать свое сопротивление, когда достигнута заданная температура – широко используются для защиты двигателей
- NTC-термисторы (Negative Temperature Coefficient), обладают свойством резко уменьшать свое сопротивление при достижении заданной температуры
PT100, PT1000
Платиновые термометры сопротивления (Platinum Resistance Thermometers) обладают высокой стойкостью к окислению и большой точностью измерения.
Кремниевые терморезисторы с положительным коэффициентом сопротивления, отличаются высокой линейностью характеристики, высоким быстродействием, надёжной твёрдотельной конструкцией и небольшой стоимостью.
Схемы включения термосопротивления в измерительную цепь
- 2-х проводная схема используется там, где не требуется высокой точности, так как сопротивление присоединительных проводов суммируется с измеренным сопротивлением, что приводит к появлению дополнительной погрешности
- 3-х проводная схема обеспечивает значительно более точные измерения, т.к. появляется возможность измерить сопротивление подводящих проводов и вычесть его из суммарного измеренного сопротивления
- 4-х проводная схема – наиболее точная схема, обеспечивает полное исключение влияния подводящих проводов
Сравнение термометров сопротивления с термопарами
- выше точность и стабильность
- можно исключить влияние сопротивления присоединительных проводов на результат измерения при использовании 3-х или 4-х проводной схемы измерений
- практически линейная характеристика
- не требуется компенсация холодного спая
- малый диапазон измерений
- не могут измерять высокую температуру.
Термопара (Thermocouple) – это два проводника из разных металлов, спаянные в одной точке. Эта точка измерения температуры называется – рабочий спай. Свободные концы называются холодным спаем. Если рабочий спай нагреть относительно холодного спая, то между свободными концами возникает напряжение (термо-ЭДС), пропорциональное разности температур.
Так как с помощью термопары всегда измеряется разность температур, то, чтобы определить температуру точки измерения, свободные концы у холодного спая должны содержаться при известной неизменной температуре.
Подключение к ПЛК
Холодные концы подключаются (непосредственно или с помощью компенсационных проводов, которые должны быть выполнены из тех же металлов, что и термопара) к клеммам соответствующего аналогового входа (с соблюдением полярности!) промышленного контроллера, который программно выполняет компенсацию температуры холодного спая и рассчитывает температуру в точке измерения.
При внутренней компенсации контроллер использует температуру модуля, к которому подключена термопара. При более точной внешней компенсации эталонная температура холодного спая измеряется с помощью дополнительного термометра сопротивления, который подключается к специальному входу контроллера.
Типы термопар
- K: хромель-алюмель
- J: железо-константан
- S, R: платина-платина/родий и др.
Термопары отличаются диапазоном измеряемых температур и погрешностью измерений.
Преимущества термопар
- Большой температурный диапазон измерения
- Измерение высоких температур.
Недостатки
- Невысокая точность
- Необходимость вносить поправку на температуру холодного конца.
Термостаты
Термостат (Thermostat) – это регулятор, который поддерживает постоянную температуру воздуха или жидкости в системах отопления, кондиционирования и охлаждения.
Принцип работы датчиков температуры
Датчики температуры
Источник: www.maxplant.ru
lucheeotoplenie.ru
Цифровые датчики температуры | 2 Схемы
Для измерения температуры различных сред — воздуха, жидкостей, твёрдых веществ, современная электроника использует специальные цифровые датчики, представляющие из себя готовые модули, подключаемые не только к Arduino, но и любой аналогичной микроконтроллерной платформе. Про их ассортимент на известных китайских (и не только) площадках, а также возможности каждого из модулей, мы сейчас и узнаем.
Датчик температуры KY-001 с интерфейсом 1-Wire
Этот датчик служит для точного измерения температуры. Связь с датчиком осуществляется по интерфейсу 1-Wire [1-2], что позволяет подключить к плате Arduino несколько подобных устройств, используя один вывод микроконтроллера [3-4]. Основой модуля является микросхема ds18b20 [5].
Размер модуля 24 х 15 х 10 мм, масса 1,3 г. Для подключения служит трехконтактный разъем. Центральный контакт – питание +5В, контакт «-» — общий, контакт «S» — информационный.
На плате имеется красный светодиод, который загорается, когда совершается обмен информации.
Потребляемый ток 0,6 мА при обмене информации и 20 мкА в ждущем режиме.
Подключение данного типа датчиков к Arduino хорошо описано во многих источниках [6-8]. В данном случае снова проявляются основные достоинства Arduino – универсальность и наличие огромного количества справочной информации. Для работы с датчиком потребуется библиотека OneWire Library [9]. Загрузив программу из [8] (в первом варианте программы есть ошибка – в заголовке кода нет подключения библиотеки #include <OneWire.h>) можно наблюдать в мониторе последовательного порта следующую информацию.
Так же автор тестировал код из [7], тут все заработало сразу, в мониторе последовательного порта можно прочитать информацию о типе подключенного датчика и собственно данные о температуре.
В целом очень полезный датчик, дающий возможность познакомиться на практике с интерфейсом 1-Wire. Корректные данные о температуре датчик выдает сразу, пользователю не нужно производить калибровку.
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 [10]. Подключение датчика аналогично фоторезистору [11].
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.
Модуль датчика влажности и температуры KY-015 [12-13]
Модуль позволяет измерять температуру и влажность, передача информации осуществляется по интерфейсу 1-Wire [1-2].
Размер модуля 27 х 15 х 8 мм, масса 2,2 г. Для подключения служит стандартный трехконтактный разъем. Центральный контакт – питание +5В, контакт «-» — общий, контакт «S» — информационный.
В ждущем режиме модуль потребляет около 60 мкА, и до 3 мА при обмене данными.
Для работы датчику необходима специальная библиотека [14], для проверки работоспособности датчика был использован код, взятый из следующего источника [15]. После загрузки можно наблюдать в мониторе последовательного порта данные о температуре и влажности. Изменения показаний датчика обусловлены тем, что автор поднес его ко рту.
Следует иметь в виду, что показания датчика влажности при быстром понижении влажности становятся корректными с задержкой, достигающей 2 мин. В целом этот модуль так и просится в состав простой метеостанции или системы умного дома.
Модуль датчика температуры KY-028 [16-17]
Этот датчик предназначен для грубого измерения температуры и обнаружения превышения заданного температурного порога.
Датчик имеет габариты 45 х 15 х 13 мм, массу 2,7 г, в печатной плате модуля предусмотрено крепежное отверстие диаметром 3 мм. Чувствительным элементом датчика является терморезистор. Индикация питания осуществляется светодиодом L1.
При срабатывании датчика загорается светодиод L2.
На плате датчика расположено четыре контакта. «A0» — аналоговый выход, выходное напряжение на котором меняется при изменении сопротивления терморезистора. Если в память Arduino UNO загрузить программу AnalogInput2, то можно наблюдать следующее изменение показаний датчика при его прижатии к коже человека.
Выводы питания «G» — общий провод, «+»– питание +5В. На цифровом входе «D0» присутствует низкий логический уровень, если температура не превышает заданного порога, при срабатывании датчика низкий уровень меняется на высокий. Регулировать положение порога срабатывания датчика можно подстроечным резистором. В дежурном режиме датчик потребляет около 4 мА, при срабатывании ток возрастает до 6 мА
Модуль можно легко настроить на срабатывание от тепла тела (используется программа LED_with_button).
В целом данная часть набора оставляет весьма приятное впечатление. Во всяком случае, ни один из датчиков температуры не является просто радиоэлементом без какой-либо обвязки, непонятно зачем приделанным к плате.
Литература
1) http://cxem.net/comp/comp53.php
2) http://cxem.net/comp/comp54.php
3) http://arduino-kit.ru/catalog/id/modul-datchika-temperaturyi-ds18b20
4) http://www.zi-zi.ru/module/module-ky001
5) http://cxem.net/ckfinder/userfiles/comments/43118_ds18b20-rus.pdf
6) http://mypractic.ru/urok-26-podklyuchenie-termodatchikov-ds18b20-k-arduino-biblioteka-onewire-tochnyj-arduino-termometr-registrator.html
7) http://arduino-diy.com/arduino-tsifrovoy-datchik-temperatury-DS18B20
8) http://it-chainik.ru/podklyuchenie-datchika-temperatury-ds18b20-k-arduino/
9) https://www.pjrc.com/teensy/td_libs_OneWire.html
10) http://www.zi-zi.ru/module/module-ky013
11) http://robocraft.ru/blog/arduino/68.html
12) http://arduino-kit.ru/catalog/id/modul-datchika-vlajnosti-i-temperaturyi
13) http://www.zi-zi.ru/module/module-ky015
14) https://drive.google.com/file/d/0B-DqglGyhA7eVlAyYkhUaXYwWGc/view
15) http://роботехника18.рф/датчик-температуры-и-влажности/
16) http://arduino-kit.ru/catalog/id/modul-datchika-temperaturyi_
17) http://www.zi-zi.ru/module/modul-ky-028
Все файлы (прошивки и документация) в едином архиве. Материал подготовил специально для сайта 2 Схемы — Denev.
2shemi.ru
Цифровой индикатор температуры двигателя: зачем нужен дополнительный датчик
Как известно, температура охлаждающей жидкости, а также давление и температура моторного масла являются важными показателями, которые позволяют водителю контролировать работу и следить за состоянием ДВС.
Если говорить о моторном масле, такие решения больше нужны для форсированных моторов, которые работают в режимах больших нагрузок (постоянная езда на высоких оборотах, турбонаддув на изначально атмосферном двигателе и т.д.).
Что касается температуры охлаждающей жидкости, за ней нужно постоянно следить на любом силовом агрегате, а точная информация позволит избежать перегрева двигателя. При этом важно учитывать, что штатный датчик на многих автомобилях дает весьма посредственное представление о степени нагрева ОЖ.Также некоторые модели прямо с завода и вовсе лишены указателя температуры двигателя на приборной панели. В подобных случаях (когда указателя нет или он показывает только усредненные значения) водители обычно устанавливают сторонний датчик температуры двигателя (цифровой аналог дает более точные данные сравнительно со штатным решением). Давайте рассмотрим это устройство более подробно.
Читайте в этой статье
Индикатор температуры двигателя: особенности
Начнем с распространенной ситуации. Допустим, в автомобиле имеется штатный стрелочный указатель температуры, однако на таких приборах шкала зачастую может не иметь калибровок, а стрелка рабочей температуры двигателя в среднем положении отображает реальную картину только условно.
При этом в процессе эксплуатации водитель замечает, что если середина на шкале является нормой, то в различных ситуациях стрелка может заметно подниматься и выше (например, в пробках). Казалось бы, происходит перегрев мотора.
Естественно, движение на автомобиле сразу прекращается, владелец спешит заглушить двигатель и открыть капот. Однако при осмотре агрегата следов утечки ОЖ нет. Далее производится повторный запуск и выясняется, что вентилятор радиатора даже не включается, хотя устройство работоспособно.
При ощупывании верхний патрубок радиатора имеет приемлемую температуру, нигде не «давит» антифриз, нижний патрубок может быть и вовсе холодным и т.д. Дальнейшая проверка уровня ОЖ и состояния самого тосола/антифриза также показывает, что жидкость системы охлаждения в норме, нормально работает внутрисалонный отопитель (печка), в системе нет воздушных пробок, помпа также исправна.
Еще бывает так, что если дать двигателю полностью остыть, затем завести мотор и прогревать силовой агрегат до рабочих температур, этот процесс может занять много времени (судя по указателю на панели приборов). При этом можно заметить, что хотя стрелка только немного поднялась, а вентилятор радиатора уже срабатывает, нижний патрубок радиатора теплый и т.д.
Если учесть, что с вентилятором и системой охлаждения все в порядке, тогда описанные выше признаки указывают на большую погрешность или проблемы именно с указателем температуры двигателя. Вполне очевидно, что в подобной ситуации становится сложно понять, когда мотор выходит на рабочие температуры, перегревается ли ДВС, сколько необходимо прогревать двигатель перед поездкой и т.д.
На начальном этапе многие водители начинают искать причину. Некоторые сразу:
В одних случаях проблему удается решить, тогда как в других добиться корректной работы штатного указателя температуры все равно не удается. Дело в том, что нередко виновником являются управляющие электронные модули, дающие определенный сбой.
Менять такие модули дорого и нецелесообразно. В этой ситуации качественным решением является цифровой индикатор температуры двигателя. Такой электронный датчик имеет вполне приемлемую стоимость (в среднем, от 15 до 55 у.е.), относительно легко подключается и устанавливается. Диапазон измеряемых температур также весьма широк (в среднем, от -65 до +240).
Отметим, что на разных типах ДВС особенности монтажа могут несколько отличаться.
- Запитывается устройство обычно от замка зажигания.
- Цифровая панель устанавливается в удобном месте в салоне автомобиля.
- Что касается самого датчика, для точных показаний его необходимо погружать в охлаждающую жидкость.
Другими словами, устройство нужно вкрутить в блок или врезать в патрубок. Чтобы это сделать, одни водители заменяют штатный датчик температуры, попросту вкручивая вместо него новый. Однако на автомобилях с ЭБУ по ряду причин так делать нельзя.
Дело в том, что контроллер получает показания о температуре ОЖ. В этом случае нужно отдельно реализовывать монтаж датчика цифрового индикатора, так как убирать стандартный температурный датчик из системы настоятельно не рекомендуется.
Подведем итоги
Теперь несколько слов о практической эксплуатации. Если датчик установлен правильно, тогда погрешность его показаний будет минимальной (не более 1 градуса по Цельсию). Наличие данного устройства в автомобиле позволяет постоянно следить за температурой двигателя и ОЖ.
Рекомендуем также прочитать статью о том, что такое автомобильный датчик Холла. Из этой статьи вы узнаете о назначении, принципах работы и основных неисправностях, к которым приводят сбои в работе или выход из строя указанного датчика.При этом стоит отметить, что по индикатору можно также проверять работу термостата и заявленную температуру термостатирования. Если просто, например, термостат должен открываться при температуре 85 градусов.
Двигатель сначала прогревается до средних температур, затем можно взяться за патрубок радиатора. Когда он станет горячим, это укажет на открытие термостата. При этом на индикаторе также должна быть отображена заявленная температура открытия термостата, то есть все те же 85 градусов (с поправкой на погрешность). Также среди плюсов следует выделить возможность точного мониторинга температуры не только горячего, но и холодного мотора.
Напоследок отметим, что наиболее ответственным моментом при установке можно считать монтаж самого датчика на двигателе. Устройство обязательно должно быть герметичным. Также повышенные требования выдвигаются и к надежности его крепления. Важно избежать даже малейших утечек антифриза из системы охлаждения, которые могут происходить именно в месте установки цифрового датчика температуры мотора.
Читайте также
krutimotor.ru
Принцип работы датчиков температуры
Принцип работы
Термометры сопротивления (терморезисторы, термосопротивления)
Термометр сопротивления (Resistance Thermometer) — датчик для измерения температуры, принцип действия которого основан на зависимости электрического сопротивления от температуры.
Термосопротивления могут быть металлические (платина, никель, медь) или полупроводниковые.
Для большинства металлов температурный коэффициент сопротивления положителен — их сопротивление растёт с ростом температуры. Для полупроводников без примесей он отрицателен — их сопротивление с ростом температуры падает.
Термисторы
Термисторы – это полупроводниковые термосопротивления с большим температурным коэффициентом.
- PTC-термисторы (Positive Temperature Coefficient), обладают свойством резко увеличивать свое сопротивление, когда достигнута заданная температура – широко используются для защиты двигателей
- NTC-термисторы (Negative Temperature Coefficient), обладают свойством резко уменьшать свое сопротивление при достижении заданной температуры
PT100, PT1000
Платиновые термометры сопротивления (Platinum Resistance Thermometers) обладают высокой стойкостью к окислению и большой точностью измерения.
KTY
Кремниевые терморезисторы с положительным коэффициентом сопротивления, отличаются высокой линейностью характеристики, высоким быстродействием, надёжной твёрдотельной конструкцией и небольшой стоимостью.
Схемы включения термосопротивления в измерительную цепь
- 2-х проводная схема используется там, где не требуется высокой точности, так как сопротивление присоединительных проводов суммируется с измеренным сопротивлением, что приводит к появлению дополнительной погрешности
- 3-х проводная схема обеспечивает значительно более точные измерения, т.к. появляется возможность измерить сопротивление подводящих проводов и вычесть его из суммарного измеренного сопротивления
- 4-х проводная схема — наиболее точная схема, обеспечивает полное исключение влияния подводящих проводов
Сравнение термометров сопротивления с термопарами
Преимущества:
- выше точность и стабильность
- можно исключить влияние сопротивления присоединительных проводов на результат измерения при использовании 3-х или 4-х проводной схемы измерений
- практически линейная характеристика
- не требуется компенсация холодного спая
Недостатки:
- малый диапазон измерений
- не могут измерять высокую температуру.
Термопары
Термопара (Thermocouple) — это два проводника из разных металлов, спаянные в одной точке. Эта точка измерения температуры называется — рабочий спай. Свободные концы называются холодным спаем. Если рабочий спай нагреть относительно холодного спая, то между свободными концами возникает напряжение (термо-ЭДС), пропорциональное разности температур.
Так как с помощью термопары всегда измеряется разность температур, то, чтобы определить температуру точки измерения, свободные концы у холодного спая должны содержаться при известной неизменной температуре.
Подключение к ПЛК
Холодные концы подключаются (непосредственно или с помощью компенсационных проводов, которые должны быть выполнены из тех же металлов, что и термопара) к клеммам соответствующего аналогового входа (с соблюдением полярности!) промышленного контроллера, который программно выполняет компенсацию температуры холодного спая и рассчитывает температуру в точке измерения.
При внутренней компенсации контроллер использует температуру модуля, к которому подключена термопара. При более точной внешней компенсации эталонная температура холодного спая измеряется с помощью дополнительного термометра сопротивления, который подключается к специальному входу контроллера.
Типы термопар
- K: хромель-алюмель
- J: железо-константан
- S, R: платина-платина/родий и др.
Термопары отличаются диапазоном измеряемых температур и погрешностью измерений.
Преимущества термопар
- Большой температурный диапазон измерения
- Измерение высоких температур.
Недостатки
- Невысокая точность
- Необходимость вносить поправку на температуру холодного конца.
Термостаты
Термостат (Thermostat) – это регулятор, который поддерживает постоянную температуру воздуха или жидкости в системах отопления, кондиционирования и охлаждения.
www.maxplant.ru
| ||
| ||
| ||
| ||
| ||
| ||
| ||
| ||
| ||
| ||
| ||
| ||
| ||
| ||
| ||
| ||
| ||
| ||
| ||
| ||
| ||
| ||
| ||
| ||
| ||
| ||
| ||
| ||
| ||
| ||
| ||
| ||
| ||
|
www.wexon.ru
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.
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.
Виды и принцип действия
Термопары
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.
Терморезисторы
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.
Ткс = (Re – R0c) / (Te – T0c) *1/R0c
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.
Комбинированный датчик
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
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.
Бесконтактные датчики (пирометры)
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.
Кварцевые преобразователи температуры
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.
Шумовые датчики температуры
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.
Датчики температуры ЯКР (ядерного квадрупольного резонанса)
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 + 0,02 градуса, а температуры 27 градусов +0,002 градуса. Преимуществом термометров ЯКР становится стабильность, неограниченная по времени, недостатком является значительная нелинейность преобразующей функции.
Объемные преобразователи
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.
Параметры выбора датчика 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:
electrosam.ru
ПРОСТОЙ ДАТЧИК ТЕМПЕРАТУРЫ ДЛЯ ВСЕГО СВОИМИ РУКАМИ — Автоматизация и проектирование
Не очень важно для чего вам датчик температуры , важно то что вы будете иметь знания.
Но в зависимости от области применения стоит учитывать материалы и мощности.
Использовать мы будем распространенный датчик lm335 (выглядит как обычный транзистор с тремя ножками), аналогичный датчики подключаются так же.
Наш датчик предназначен для измерения температуры воздуха, воды, масла в диапазоне от -40 до +100 градусов.
Дешевое такси москва межгород. На сайте асфальтирование http://www.gstk.com.ua.
Делаем датчик температуры своими руками.
Сразу о деталях.
R1 — резистор ограничивающий питания датчика.
При V+ = 5в резистор R1 должен быть около 91-100 ОМ.
При V+ = 12в резистор R1 должен быть около 250-300 ОМ.
Хоть диапазон питания датчика и колеблется от 3В до 36В, но питать будем именно 3В + 20%
И получится при температуре -40 будет 3 Вольт на выходе. При +100 будет 0 Вольта.
R2 — 10КОм — Подстроечный резистор. Необходим для калибрования — точности нашего датчика.
Приступаем к сборке. Припаиваем все по схеме выше.
Как расположены ножки?
Калибровка
Интерполяция
-40 3
25 1,607142857
100 0
Создаем невероятными образами условия окружающей среды 25 градусов (Сверяем со спиртовым градусником). Подстроечным резистором выставляем на выходе 1,6 вольт.
И на этом все готово. Ваш датчик готов. Теперь в зависимости от температур данные на выходе будут изменяться. Провода советуем брать — музыкальный стерео провод с заземлением.
О том как подключить данный датчик к компьютеру мы расскажем в следующей статье АЦП или ОСЦИЛОГРАФ ДЛЯ КОМПЬЮТЕРА СВОИМИ РУКАМИ
Статья написана для моей девушки. Я сделал что то для неё своими руками. Я думаю ей покажется это милым Ведь мы инженеры такие милые
Девушки тоже бывают техниками.
1injener.ru