Приборы для измерения температуры — виды и принцип действия

Большинство технологических процессов корректно проходят только при определенной температуре. Кроме того, измеряемые температурные показатели помогают определять, насколько корректно используется затрачиваемая энергия.

Иными словами, это — та величина, которую нужно постоянно контролировать. Все виды приборов для измерения температуры делятся на контактные и бесконтактные. Также они классифицируются по материалам, принципам и способам действия.

Виды термометров по принципу действия

Процесс измерения температуры может основываться на разных физических процессах. Исходя из этого, выделяют 5 видов термометров.

Контактные

Такие приборы еще называют термометрами расширения. Они основаны на отслеживании изменения объема тел под действием меняющейся температуры. Обычно измеряемый диапазон температур составляет от -190 до +500 градусов по Цельсию.

К этой категории относятся жидкостные и механические устройства. Жидкостные представляют собой приборы в стеклянном корпусе, заполненные спиртом, ртутью, толуолом или керосином. Они прочные и устойчивые к внешним воздействиям. Температурный диапазон измерений зависит от типа используемой жидкости (наибольший — у ртутных, наименьший — у цифровых).

Механические могут работать с разными типами сред, включая жидкостные, газообразные, твердые или сыпучие. Универсальность позволяет использовать их в разных инженерных системах.

Термометры сопротивления

К этой категории относятся приборы, которые способны измерять электрическое сопротивление веществ, меняющееся в зависимости от температурных показателей. Рабочий диапазон этих устройств — от -200 до +650 градусов.

Такие термометры состоят из чувствительных термодатчиков и точных электронных блоков, контролирующих изменения проводимости, сопротивления и электрического потенциала. Обычно их встраивают в общую систему мониторинга и оповещения, туда, где нужно отслеживать меняющиеся параметры и не допускать их превышения.

В котельных установках наибольшее применение получили термометры сопротивления медные (ТСМ). Термометрами сопротивления можно измерять температуры от -50 до +600°С.

Электронные термопары

При нагревании эти приборы генерируют ток, что и позволяет измерять температуру. Принцип действия основан на замерах термоэлектродвижущей силы. Диапазон измерений в этом случае — от 0 до +1800 градусов.

Манометрические

Такие термометры учитывают зависимость между температурными показателями и давлением газа. В измеряемую среду помещают термобаллон, соединенный с манометром латунной трубкой. При нагреве термобаллона давление внутри него увеличивается, и эта величина измеряется манометром. Таким образом проводят замеры температуры в диапазоне от -160 до +600 градусов.

Бесконтактные пирометры

В основе этих приборов — инфракрасные датчики, считывающие уровень излучения. Они подразделяются на два вида: яркостные, проводящие измерения излучений на определенной длине волны (диапазон — от +100 до +6000 градусов), и радиационные, когда определяется тепловое действие лучеиспускания (от -50 до +2000 градусов). Они могут использоваться в том числе и для определения температуры нагретого металла, а также при наладке и испытаниях котлов.

Виды термометров по используемым материалам

Здесь различают 7 категорий:

1. Жидкостные. Представляют собой корпус, заполненный жидкостью, которая подвержена температурному расширению. Колба с жидкостью прикладывается к шкале. При нагреве жидкость расширяется, и столбик растет, а при охлаждении — наоборот, сжимается (уменьшается). Погрешность измерений такими приборами составляет менее 0,1 градуса.
2. Газовые. Принцип действия — тот же, что и у жидкостных, но в качестве заполнителя для колбы выбирается инертный газ. Это позволяет существенно увеличить температурный диапазон измерения (если для жидкостных предел — +600 градусов, то для газовых — +1000 градусов). С их помощью можно измерять температуру в различных раскаленных жидких средах.
3. Механические. В основе действия — принцип деформации металлической спирали. Часто эти термометры комплектуются стрелочным “дисплеем”. Устанавливаются в спецтехнике, автомобилях, на автоматизированных линиях. Нечувствительны к ударам.
4. Электрические. Работают, измеряя уровень сопротивления проводника при разных температурных показателях. В качестве проводника могут использоваться разные металлы (например, медь или платина). Соответственно, и диапазон измерений таких устройств будет отличаться. Чаще всего такие модели применяются в лабораторных условиях.
5. Термоэлектрические. В конструкции предусмотрено два проводника, проводящие замеры по физическому принципу на основе эффекта Зеебека. Эти устройства очень точные, работают с погрешностью до 0,01 градуса и подходят для высокоточных измерений в производственных процессах, когда рабочая температура превышает 1000 градусов.
6. Волоконно-оптические. Чувствительные датчики из оптоволокна (оно натягивается и сжимается или растягивается при изменении температуры, а прибор фиксирует степень преломления проходящего луча света). Допустимый диапазон измерений — до +400 градусов, а погрешность — не более 0,1 градуса.
7. Инфракрасные. Непосредственный контакт с измеряемым веществом не требуется: прибор генерирует инфракрасный луч, который направляется на изучаемую поверхность. Это современный вид бесконтактных термометров, которые работают с точностью до нескольких градусов и подходят для высокотемпературных измерений. С их помощью можно измерять даже температуру открытого пламени.

Компания «Измеркон» предлагает как разные виды термометров, так и комбинированные устройства, в том числе манометры-термометры или гигрометры-термометры для автономной работы с энергонезависимой памятью, обеспечивающей постоянную фиксацию результатов измерений.

Как и зачем измерять температуру: датчики температуры

НОВИНКА!

Главная » Статьи » Как и зачем измерять температуру: датчики температуры   Датчики температуры широко применяются на различных промышленных предприятиях. С их помощью происходит измерение температуры в системах автоматического контроля и регулировка технологических процессов. Задача температурных датчиков состоит в получении данных об измеряемой величине, преобразовании и передаче полученных сигналов. Самым распространенным видом температурных датчиков являются термопары, кроме того, к датчикам температуры относят термисторы, пирометры, интегральные датчики и термостаты и т.п.. Зачем измерять температуру О необходимости проведения измерений люди задумались очень давно. И чем дальше уходила наука, тем более точные измерения требовались ученым. Так постепенно возникали и усовершенствовались приборы для измерения температуры, влажности, давления, движения, скорости и многие другие. Температура — один из основных параметров, который необходимо было научиться измерять и держать под контролем. Если не брать во внимание привычные домашние термометры, то гораздо более сложные и высокоточные измерители температуры можно встретить на любом промышленном предприятии. Практически невозможно назвать технологический процесс, который люди не стремились бы автоматизировать. Но любая автоматизация требует контроля, который осуществляется путем измерения различных физических величин, будь то давление, скорость, влажность или температура. Кстати, на температурные измерения приходится добрая половина подобных измерений. Так, на средней атомной станции наберется около полутора тысяч контрольных точек, а на опасном химическом производстве таких измерителей температуры еще больше. Безопасность превыше всего. Как измеряют температуру Температуру измеряют при помощи датчиков. Датчик — это специальное устройство, которое способно воспринимать внешние физические воздействия и преобразовывать их в электрический сигнал. В частности, температурные датчики являются преобразователями температуры. Полученный в результате температурного воздействия на датчик электрический сигнал может быть преобразован через специальные электронные устройства в напряжение, ток или заряд, т.е. в определенный формат выходного сигнала. Существует большое количество типов температурных датчиков, которые отличаются как физическими принципами работы, так и материалами, из которых они изготавливаются. Часто датчики температуры размещают в труднодоступных местах, например, в атомных реакторах или плавильных печах. Но при помощи температурных датчиков решаются и гораздо более простые повседневные задачи, например, с их помощью происходит регулировка температуры воды в отопительной системе, без них не обходятся даже современные стиральные машины, электрические духовые шкафы или варочные панели. Такое разнообразие функций и задач, которые выполняют датчики температуры, сказывается на их ассортименте. В зависимости от назначения и области применения конкретного датчика он будет обладать определенным набором технических характеристик. Датчики температуры могут существенно отличаться друг от друга, прежде всего, диапазоном измерений, точностью, помехоустойчивостью и быстродействием. Тем не менее, все температурные датчики работают по одному принципу: принципу преобразования. Другими словами, измеряемая температура при помощи первичного преобразователя преобразуется в электрическую величину. Почему именно в электрическую? Во-первых, электрический сигнал можно довольно просто передавать на большие расстояния. Во-вторых, электрический сигнал легко обрабатывать, что обеспечивает высокую точность измерений. Классификация датчиков температуры Можно найти множество классификаций температурных датчиков разной степени дифференциации. Мы предлагаем разделить датчики на две группы: пассивные и активные. Пассивный датчик не требует дополнительный источник энергии. Пассивные датчики, как правило, максимально просты с точки зрения конструкции. Основным функциональным элементом в них является сенсор (термосопротивление). В результате воздействия температуры, терморезистор меняет свое сопротивление. Чтобы получить показания проведенных температурных измерений, к пассивным датчикам дополнительно подключают преобразователи температуры. Существует специальная тарировочная таблица, в которой указаны значения термосопротивлений в Ом относительно температуры. Прибор сопоставляет полученное значение терпосопротивления с указанным в таблице и отражает показания на своем дисплее или в виде аналогового, цифрового сигнала. К пассивным датчикам температуры, представленным на нашем сайте, прилагается руководство по эксплуатации, в котором можно посмотреть таблицу сопротивлений, например, здесь. Стандартная таблица термосопротивлений выглядит так: Temp, oC Pt100 Pt500 Pt1000 Ni1000 Ni1000 TK5000 Ohm NTC 1kOhm Ohm NTC 1,8kOhm Ohm NTC 2kOhm Ohm NTC 3kOhm Ohm NTC 5kOhm Ohm NTC 8kOhm kOhm -50 80,31 401,55 803,10 743,00 790,88 32886,00   77977,20 200338,00 333914,00 537,83 -40 84,27 421,35 842,70 791,00 830,83 18641,00   43039,60 100701,00 167835,00 269,71 -30 88,22 441,10 882,20 842,00 871,69 10961,00   24651,20 53005,00 88342,00 141,72 -20 92,16 460,80 921,60 893,00 913,48 6662,00   14614,90 29092,00 48487,00 77,70 -10 96,09 480,45 960,90 946,00 956,24 4175,00 8400,00 8946,90 16589,00 27649,00 44,27 0 100,00 500,00 1000,00 1000,00 1000,00 2961,00 5200,00 5642,00 9795,20 16325,40 26,13 10 103,90 519,50 1039,00 1056,00 1044,79 1781,00 3330,00 3656,90 5971,12 9951,80 15,92 20 107,79 538,95 1077,90 1112,00 1090,65 1205,00 2200,00 2431,10 3748,10 6246,80 9,99 21 108,18 540,90 1081,80 1117,80 1095,32 1164,00 2120,00 2344,88 3598,48 5997,44 9,59 22 108,57 542,85 1085,70 1123,60 1099,99 1123,00 2040,00 2258,66 3448,86 5748,08 9,19 23 108,96 544,80 1089,60 1129,40 1104,65 1082,00 1960,00 2172,44 3299,24 5498,72 8,80 24 109,35 546,75 1093,50 1135,20 1109,32 1041,00 1880,00 2086,22 3149,62 5249,36 8,40 25 109,74 548,70 1097,40 1141,00 1113,99 1000,00 1800,00 2000,00 3000,00 5000,00 8,00 26 110,13 550,63 1101,26 1147,00 1118,71 966,84 1736,00 1930,90 2883,36 4805,60 7,69 27 110,51 552,56 1105,12 1153,00 1123,44 933,68 1672,00 1861,80 2766,72 4611,20 7,38 28 110,90 554,49 1108,98 1159,00 1128,26 900,52 1608,00 1792,70 2650,08 4416,80 7,06 29 111,28 556,42 1112,84 1165,00 1132,89 867,36 1544,00 1723,60 2533,44 4222,40 6,75 30 111,67 558,35 1116,70 1171,00 1137,61 834,20 1480,00 1654,50 2416,80 4028,00 6,44 40 115,54 577,70 1155,40 1230,00 1185,71 589,20 1040,00 1150,70 1597,50 2662,40 4,26 50 119,40 597,00 1194,00 1291,00 1234,97 424,00 740,00 816,40 1080,30 1800,49 2,88 60 123,34 616,20 1232,40 1353,00 1285,44 310,40 540,00 590,10 746,12 1243,53 1,99 70 127,07 635,00 1270,00 1417,00 1337,14 231,00 402,00 433,90 525,49 875,81 1,40 80 130,89 654,45 1308,90 1483,00 1390,12 174,50 306,00 324,20 376,85 628,09 1,01 90 134,70 673,50 1347,00 1549,00 1444,39 133,60 240,00 245,80 274,83 458,06 0,73 100 138,50 692,50 1385,00 1618,00 1500,00 103,70 187,00 189,00 203,59 339,32 0,54 110 142,29 711,00 1422,00 1688,00 1556,98 81,40 149,00 147,10 153,03 255,03 0,41 120 146,06 730,00 1460,60 1760,00 1615,36 64,70 118,00 115,90 116,58 194,30 0,31 130 149,82 749,10 1498,20 1883,00 1675,18 51,90 95,00   89,95 149,91 0,24 140 153,58 767,90 1535,80 1909,00 1736,47 42,10 77,00   70,22 117,04 0,19 150 157,31 786,55 1573,10 1987,00 1799,26 34,40 64,00   55,44 92,39 0,15   Temp. oC NTC 10kOhm kOhm NTC 15kOhm NTC 20kOhm NTC 30kOhm NTC 47kOhm Ohm NTC 50kOhm Ohm KTY81-210 Ohm KTY11-6 Ohm KTY81-110 Ohm KTY81-121 Ohm NTC 10kPRE kOhm LM235Z mVoit -50 667,83   1667,57 2497,83 3152,41 4168,93 1068,65 1035,91 515,00 510,00 441,30 2232,00 -40 335,67   813,44 1219,17 1595,52 2033,61 1158,95 1139,27 567,00 562,00 239,80 2332,00 -30 176,68   415,48 622,94 843,12 1038,70 1269,25 1250,39 624,00 617,00 135,20 2432,00 -20 96,97   221,30 331,88 463,40 553,24 1385,15 1396,25 684,00 677,00 78,91 2532,00 -10 55,30   122,47 183,70 264,03 306,18 1508,65 1495,86 747,00 740,00 47,54 2632,00 0 32,65   70,20 105,31 155,48 175,51 1639,60 1630,21 815,00 807,00 29,49 2732,00 10 19,90 30,40 41,56 62,35 94,38 103,90 1778,10 1772,32 886,00 877,00 18,79 2832,00 20 12,49 18,80 25,35 38,02 58,91 63,49 1924,15 1922,17 961,00 951,00 12,26 2932,00 21 11,99 18,12 24,28 36,42 56,53 60,79 1939,32 1937,74 968,80 958,80 11,81 2942,00 22 11,49 17,44 23,21 34,81 54,15 58,09 1954,49 1953,30 976,60 966,60 11,36 2952,00 23 11,00 16,76 22,14 33,21 51,76 55,40 1969,66 1968,87 984,40 974,40 10,90 2962,00 24 10,50 16,08 21,07 31,60 49,38 52,70 1984,83 1984,43 992,20 982,20 10,45 2972,00 25 10,00 15,40 20,00 30,00 47,00 50,00 2000,00 2000,00 1000,00 990,00 10,00 2982,00 26 9,61 14,72 19,18 28,77 45,15 47,94 2015,56 2015,95 1008,00 997,80 9,64 2992,00 27 9,22 14,04 18,36 27,53 43,29 45,88 2031,12 2031,91 1016,00 1005,60 9,28 3002,00 28 8,84 13,36 17,53 26,30 41,44 43,83 2046,68 2047,86 1024,00 1013,40 8,91 3012,00 29 8,45 12,68 16,71 25,06 39,58 41,77 2062,24 2063,82 1032,00 1021,20 8,55 3022,00 30 8,06 12,00 15,89 23,83 37,73 39,71 2077,80 2079,77 1040,00 1029,00 8,19 3032,00 40 5,32 7,80 10,21 15,32 24,75 25,53 2238,90 2245,17 1122,00 1111,00 5,59 3132,00 50 3,60 5,20 6,72 10,08 16,60 16,80 2407,60 2418,21 1209,00 1196,00 3,89 3232,00 60 2,49 3,60 4,52 6,78 11,36 11,30 2583,80 2599,06 1299,00 1286,00 2,76 3332,00 70 1,75 2,50 3,10 4,65 7,92 7,75 2767,50 2787,65 1392,00 1378,00 1,99 3432,00 80 1,26 1,80 2,12 3,25 5,63 5,42 2958,80 2983,99 1490,00 1475,00 1,46 3532,00 90 0,92 1,30 1,54 2,31 4,06 3,85 3152,50 3188,08 1591,00 1575,00 1,08 3632,00 100 0,68 1,00 1,12 1,67 2,98 2,79 3363,90 3399,91 1696,00 1679,00 0,82 3732,00 110 0,51   0,82 1,32 2,21 2,05 3577,75 3619,50 1805,00 1786,00 0,62 3832,00 120 0,39   0,61 0,91 1,67 1,52 3799,10 3846,83 1915,00 1896,00 0,48 3932,00 130 0,30   0,46 0,69 1,27 1,15 4028,05 4081,91 2023,00 2003,00 0,38 4032,00 140 0,23   0,35 0,53 0,98 0,88 4188,10 4324,74 2124,00 2103,00 0,30 4132,00 150 0,18   0,27 0,41 0,77 0,68 4397,70 4575,31 2211,00 2189,00 0,24 4232,00 Пассивные датчики, в свою очередь, делятся на два типа: датчики с положительным температурным коэффициентом и датчики с отрицательным температурным коэффициентом. В первом случае с увеличением температуры сопротивление повышается, а во втором, наоборот, снижается, т.е. чем выше становится температура, тем меньше становится сопротивление. Классическим примером первой группы датчиков являются датчики с элементами Pt100, Pt1000, Ni1000, Ni1000Tk5000 и др. Датчики, принадлежащие ко второй группе, имеют общее название NTC. В нашем каталоге вы найдете множество пассивных датчиков температуры, среди них: контактные и накладные, наружные, байонетные, ввинчиваемые, кабельные, канальные. ручные прокалывающие, маятниковые, погружные и многие другие. Чтобы вам было проще определиться с выбором, скажем несколько слов о каждом из представленных видов датчиков. Тип датчика Сфера использования Контактный Для измерения температуры плоских поверхностей. Например, его применяют в теплицах, когда нужен постоянный контроль температуры оконного стекла во избежание его запотевания. Накладной Также измеряет температуру твердой поверхности. Предназначен, в частности, для измерения температуры теплоносителя в трубах и контроля температуры обратной воды на выходе калорифера или охладителя. Наружный Измеряет температуру воздуха вне помещения. Устойчив к изменениям погоды и воздействию окружающей среды. Байонетный Датчик с байонетным соединением для подключения к промышленному оборудованию без дополнительных инструментов. Такие датчики могут быть использованы при производстве пластмасс и в других промышленных областях. Ввинчиваемый Предназначен для контроля температуры жидкостей и газов в резервуаре или трубопроводе, в системах кондиционирования, отопления и охлаждения. Ручной-прокалывающий Измеряет температуру вязкопластичных веществ, таких как укладываемый асфальт. Может использоваться в пищевой промышленности, сельском хозяйстве, производстве строительных материалов. Кабельный Предназначен для измерения температуры в газовых средах в системах кондиционирования, отопления и охлаждения. Канальный Измеряет температуру газовой среды. Чаще всего применяется в системах кондиционирования и вентиляции, крепится в резервуаре или трубе. Маятниковый Измеряет температуру посекционно в больших помещениях и помещениях с высокими потолками, в том числе в галереях, хранилищах и конференц-залах. Погружной Используется для измерения температуры газов и жидкостей в трубах и резервуарах, в частности, для контроля температуры в обратной линии. Обычно не предназначен для работы в агрессивной среде. Контактные датчики температуры лучше всего подходят для измерения температуры на плоских поверхностях. Они могут быть оснащены магнитом или крепежным колпаком для более надежного крепления к поверхности. Например: Датчик температуры с магнитным держателем, кабельный Модель: OF4/E -40…+400°C PT100, PT500, PT1000 мощный магнит 90N силиконовый кабель IP65 Контактный датчик температуры OF4/E идеально подходит для измерения температуры плоской металлической поверхности в диапазоне -40…+400°C.читать подробнее… Накладные датчики также измеряют температуру поверхности. Чаще всего такие датчики применяются в сфере отопления и вентиляции. Как правило, они крепятся к поверхности при помощи винтового хомута, а прочный корпус обеспечивает работу датчика даже в жестких условиях эксплуатации. Например: Накладной датчик температуры, кабельный Модель: LF1/E -50…+180°C Pt100, Pt1000, Ni1000, KTY, NTC, LM235Z винтовой хомут в комплекте силиконовый кабель IP65 Накладной датчик температуры LF1/E предназначен для измерения температуры поверхности и широко применяется в сфере HVAC (отопление, вентиляция и климатизация).читать подробнее… Наружные датчики измеряют температуру наружного воздуха, они также облачены в прочный корпус и устойчивы к воздействию окружающей среды. Крепятся такие датчики обычно прямо на стену здания с помощью винтов. Например: Датчик температуры наружного воздуха Модель: AF2/E -50…+190°C Pt100, Pt1000, Ni1000, KTY, NTC, LM235Z вынесенный изм. элемент IP65 Датчик температуры наружного воздуха серии AF2/E имеет прочный, устойчивый к воздействию окружающей среды корпус и предназначен для использования как снаружи, так и внутри помещений. читать подробнее… Байонетные датчики температуры чаще всего применяются на промышленных предприятиях, в частности, на предприятиях по производству пластмасс. С их помощью измеряют температуру в твердых телах и подшипниках скольжения. Например: Байонетный датчик температуры с заостренным 120° наконечником Модель: BF1/E -30…+350°C Pt100, Pt500, Pt1000 120° изм. наконечник стекловолоконный кабель IP54 Датчик температуры BF1/E имеет байонетное соединение и заостренный на 120° измерительный наконечник. Предназначен для измерения температуры в диапазоне от -30 до +350°C.читать подробнее… Ввинчиваемые, кабельные, канальные, погружные температурные датчики и термометры сопротивления могут изготавливаться из различных материалов, они измеряют температуру жидкостей и газов в определенных диапазонах. Основная сфера их применения — отопление, вентиляция, климатизация. Например: Ввинчиваемый датчик температуры, кабельный Модель: EF5/E -50…+180°C Pt100, Pt500, Pt1000, Ni1000, KTY, NTC… силиконовый кабель макс. давление 40 бар резьба G1/2″ IP65 Предназначен для контроля температуры жидкостей и газов с максимальным рабочим давлением 20 бар. Диапазон измерения: -50…+180°C.читать подробнее… Ручные прокалывающие датчики чаще всего можно встретить на предприятиях пищевой промышленности, при производстве строительных материалов или в сельском хозяйстве. Они идеально подходят для быстрого и точного измерения температуры вязкопластичных средств. Например: Ручной прокалывающий датчик температуры, рукоятка и кабель из ПТФЭ Модель: HET/E -50…+250°C Pt100, Pt500, Pt1000 рукоятка/кабель из ПТФЕ влаго/паронепроницаем IP65 Ручной прокалывающий датчик температуры HEТ/E с диапазоном измерения -50…+260°C идеально подходит для быстрого и точного измерения температуры вязкопластичных средств.читать подробнее… Датчик температуры маятникового типа и датчики теплового излучения способны измерять температуру в высоких и объемных помещениях. Это может быть необходимо для контроля температуры в выставочных залах, хранилищах и других подобных помещениях, где важно поддерживать определенных температурный режим. Как и все измерители температуры, пассивные датчики классифицируются по точности. В качестве примера приведем таблицу классов точности самых распространенных сопротивлений: Обозначение Диапазон Макс. отклонение Сопротивление   Класс В DIN Класс А 1/5 DIN Класс В Pt 100Ω при -200oC ±1,3 К       при -100oC ±0,8 К       при -50oC   ±0,25 К*     при 0oC ±0,3 К ±0,15 К ±0,06 К   при +100oC ±0,8 К ±0,35 К ±0,16 К   при +200oC ±1,3 К ±0,55 К ±0,26 К   при +300oC ±1,8 К ±0,75 К ±0,36 К   при +400oC ±2,3 К     Обозначение Диапазон Макс. отклонение NTC датчик (10К при 25 oC) -20…0oC ±0,4 К   0…+70oC ±0,4 К   +70…+125oC ±0,6 К Каждый из представленных в каталоге датчиков имеет определенный набор технических характеристик, главной из которых является сопротивление терморезистора (сенсора). Наши специалисты с радостью помогут вам в выборе подходящего датчика. Важно отметить, что немецкая компания FuehlerSysteme может изготовить для вас датчики по вашим чертежам и с учетом ваших пожеланий, в том числе в минимальных количествах, т.е. небольшими партиями. Например, это могут быть термопары, пассивные датчики и т.п. Мы уже не раз выполняли подобные заказы. Нам по силам: изменить диаметр и длину измерительной части, увеличить до необходимого длину кабеля и подобрать его изоляцию. Возможно изготовление индивидуальных модификаций по вашим чертежам. Схема работы проста: вы отправляете нам запрос на разработку датчика по вашим уникальным параметрам; мы обсуждаем детали заказа и проясняем все детали; мы делаем вам предложение на разработку датчика; разрабатываем и утверждаем образцы; изготавливаем требуемую партию товара по согласованным образцам. Таким образом, выполнение индивидуального заказа делится на шесть этапов, это позволяет осуществлять постоянный контроль за ходом работ.   Вне зависимости от того, выберете ли вы типовую продукцию из нашего каталога или сделаете заказ на индивидуальную разработку, мы гарантируем немецкое качество товаров. Эта статья была написана для того, чтобы вы смогли найти в ней полезную для себя информацию. Наши специалисты с радостью ответят на все ваши вопросы и помогут подобрать приборы, ориентируясь на стоящие перед вами задачи. Вы можете обратиться к нам по телефонам 812) 340-00-38, 340-00-57.

Температурные датчики

Рис 3.2. Схема включения термистора 

      

       На резистор R1 подается некоторое напряжение смещения. Величина этого напряжения обычно совпадает с VREF(опорное напряжение) АЦП и в  большинстве случаев составляет 2.5 В. Цепь из резистора и терморезистора  образует делитель напряжения, и изменение сопротивления терморезистора приводит к изменению напряжения в точке соединения. Точность этой  цепи зависит от точности параметров резистора, терморезистора и  напряжения VREF. 

   Поскольку сам терморезистор имеет сопротивление, при прохождении через него тока выделяется тепло. Данный эффект называется  саморазогревом. Разработчик схемы должен выбрать достаточно большой по величине резистор R1 для предотвращения чрезвычайного саморазогрева, иначе система будет измерять температуру при рассеивании мощности на  терморезисторе, вместо температуры объекта, к которому терморезистор  прикреплен. 

    Мощность, которую рассеивает терморезистор, нагреваясь до  определенной температуры, называется константой диссипации (рассеивание мощности), КД (dissipation constant, DC), и обычно измеряется в мВт. 

   КД — это мощность, необходимая для нагрева терморезистора на 1°С выше окружающей температуры. Величина R1, определяющая разрешенный  саморазогрев, зависит от требуемой точности измерения. В системе,  рассчитанной на точность лишь ±5°С, можно допустить больший саморазогрев, чем в системе, где требуется обеспечить ±0.1°С. Формула для вычисления диссипации саморазогрева может быть представлена в следующем виде: 

Р = КД х R,  

 где R — требуемая точность, измеряемая в °С. Например, если константа диссипации терморезистора 2мВт/°С, а температуру необходимо измерить с точностью 0.5°С, то максимально  допустимая диссипация составит:

 

2мВт/°С  x  0.5°С  =  1мВт

 

Поскольку в системе всегда существуют другие погрешности, то,  вероятно, эту величину следовало бы ограничить, например, на половину, то есть до 0.5 мВт. Заметим, что диссипация саморазогрева не должна  превышать данную величину во всем температурном диапазоне. Допустим,  сопротивление терморезистора R(25) составляет 10 кОм, а температуру мы  собираемся измерять в пределах от 0 до 25°С. При 25°С сопротивление  терморезистора 10 кОм. Чтобы ограничить рассеивание мощности на уровне 0.5 мВт, используя VREF = 2.5 В, величина для нагрузочного (pull-up)  резистора (R1 на Рис. 3.2) может быть вычислена следующим образом: 

Диссипация терморезистора = 0.5 мВт при 10 кОм. 

Падение напряжения (Е) при этой диссипации выводится из формулы 

 

 

 

и равно 

 

 

Подставляя численные значения Р и R, К получим: 

 

 

     Ток через терморезистор = 2.23 В/10 кОм = 223 мкА. 

     Падение напряжения на R1 = 2.5 — 2.23 = 0.27 В. 

     Величина R1 (минимум) = 0.27 В/223 мкА = 1210 Ом. 

     Теперь, предположим, нам понадобилось расширить диапазон  измеряемых температур до 0…50°С. Сопротивление терморезистора (см. Табл. 3.1) при 50°С равно 5758 Ом. Аналогичные вычисления для данного случая приведут к величине R1, равной 2725 Ом. Поскольку сопротивление  терморезистора ниже при более высоких температурах, начальная величина 1210 Ом внесла бы слишком большую диссипацию на них. 

 

Масштабирование 

     Иногда необходимо изменить диапазон входного аналогового сигнала для приведения в соответствие с входным диапазоном АЦП, то есть  провести операцию масштабирования. На Рис. 3.3 представлена подобная  ситуация. Сигнал с терморезистора R(th) должен быть подан на аналоговый вход в диапазоне 0..5В 8-битного АЦП (например, АЦП семейства 16С7х фирмы Microchip). Снова рассмотрим терморезистор из предыдущего  примера. Напряжение V1 может быть вычислено по следующей формуле: 

Устройства для измерения температуры: датчики, термометры, термопары, пирометры

Jump to Navigation

• Информация
• Производители

• Каталог
• Назад

• Насосное оборудование
  • Насосы центробежные
    • Apex Pumps
  • Насосы винтовые
    • Насосы высокого давления
      • BFT
      • GEA
    • Погружные насосы
      • Houttuin
      • Vipom
    • Горизонтальные насосы
      • Apex Pumps
      • GE Oil & Gas Pressure Control
      • Houttuin
      • Inoxihp
      • Vipom
    • Насосы герметичные
      • Hermetic Pumpen
      • Zenith
    • Насосное оборудование прочее
      • AX System
      • Sanco
      • Servi Group
  • Фильтровальное оборудование
    • Воздушные фильтры
      • Jonell
    • Масляные и гидравлические фильтры
      • Parker Hannifin Corporation
      • Servi Group
    • Коалесцирующие фильтры
      • ASCO Filtri
      • Buhler Technologies
      • EUROFILL
      • Hydac
      • Jonell
      • Petrogas
      • Scam Filltres
      • Vokes Air
    • Водоподготовка
      • ASCO Filtri
      • Grunbeck
    • Фильтры КВОУ
      • Осушители
      • Компрессорное оборудование
        • Поршневые компрессоры
          • GE Oil & Gas
        • Винтовые компрессоры
          • GEA
          • Howden
          • Stewart & Stevenson
        • Центробежные компрессоры
          • GE Thermodyn
          • Stewart & Stevenson
      • Трубопроводная арматура
        • Запорная, регулирующая, запорно-регулирующая арматура
          • Bifold Group
          • Siekmann Econosto
          • Zimmermann & Jansen (Z&J)
        • Предохранительная арматура
          • Anderson Greenwood
          • Crosby
          • Sapag Industrial valves
          • Schroedahl
          • Servi Group
        • Приводы трубопроводной арматуры
          • Biffi
          • Keystone
      • Гидравлика
        • Гидроцилиндры
          • Servi Group
        • Гидроклапаны
          • Meggit
          • Servi Group
        • Гидронасосы
          • Riverhawk
          • Servi Group
        • Гидрораспределители
          • Servi Group
        • Пневмоцилиндры
          • Artec
          • Mec Fluid 2
      • Станочное оборудование
        • Станки шлифовальные
          • Robbi
        • Хонинговальные станки
          • CAR srl
          • Kadia
        • Станки зубо- и резьбо- обрабатывающие
          • Nagel Maschinen
        • Карусельные станки
          • Star Micronics
        • Шпиндели и фрезерные головки
          • Cytec
      • Приводная техника
        • Электрические приводы
          • Servi Group
        • Гидравлические приводы
          • Biffi
        • Пневматические приводы
          • Biffi
          • Keystone
        • Электромагнитные приводы
          • Danfoss
          • ECONTROL
          • Kendrion
        • Редукторы
          • Renk
          • VAR-SPE
        • Турборедукторы
          • Flender-Graffenstaden
          • Renk
      • КИП (измерительное оборудование)
        • Анализаторы влажности
          • Belimo
          • Scantech
        • Приборы измерения уровня
          • Endress+Hauser
        • Приборы контроля и регулирования технологических процессов
          • Itron
          • S. Himmelstein
        • Приборы измерения уровня расхода (расходомеры)
          • Belimo
          • Itron
          • Servi Group
        • Системы измерения неразрушающего контроля
          • HBM
          • Kavlico
          • Marposs
        • Устройства измерения температуры
          • Autrol
          • Belimo
          • Servi Group
          • VDO
        • Устройства измерения давления
          • Autrol
          • Servi Group
          • VDO
        • Устройства измерения перемещения и положения
        • Лабораторное оборудование
          • Микроскопия и спектроскопия
            • Keyence
        • Электрооборудование
          • Аккумуляторные батареи
            • Hoppecke
          • Противопожарное оборудование
            • Sanco
            • Spectrex
          • Выключатели
            • Metrol
          • Источники питания
            • LAM Technologies
          • Кабели и коннекторы
            • Axon’ Cable
            • HiRel Connectors
            • Murrplastik
          • Лазеры
            • RIO
          • Лампы
            • Nic
            • Parat
          • Серийные преобразователи
            • LAM Technologies
          • Электродвигатели
            • Gamak Motors
            • LAM Technologies
          • Электроника
            • DUCATI Energia
            • JOVYATLAS
            • Luvata
            • Murrplastik
        • Прочее оборудование
          • Абразивные изделия
            • Abrasivos Manhattan
            • Atto Abrasives
          • Буровое оборудование
            • BVM Corporation
            • Den-Con Tool
            • MI Swaco
            • Top-co
            • WestCo
          • Валы
            • GKN
            • Jaure
            • Rotar
          • Вентиляторы
            • Reitz
          • Вибротехника
            • JOST
          • Газовые турбины
            • Alba Power
            • GE Energy
            • Meggit
            • Score Energy
            • Siemens energy
            • Solar turbines
          • Горелки
            • John Zink
          • Зажимные устройства
            • Restech Norway
            • SPIETH
          • Защита от износа, налипания, коррозии
            • Rema Tip Top
          • Инструмент
            • Deprag
            • Knipex
          • Клапаны
            • John Crane
            • Mec Fluid 2
            • Top-co
            • Velan
            • Versa
            • W.T.A.
            • Xomox
            • Zimmermann & Jansen (Z&J)
          • Крановое оборудование
            • Facco
          • Маркировочное оборудование
            • Couth
            • Espera
          • Мельницы
            • Eirich
          • Металлообработка
            • Agrati
          • Муфты
            • Coremo Ocmea
            • Esco Couplings
            • Jaure
            • John Crane
            • Kendrion Linnig
            • Top-co
            • ZERO-MAX
          • Оси
            • Jaure
          • Подшипники
            • John Crane
            • NTN-SNR
            • SPIETH
          • Производственные линии
            • Espera
            • FIBRO
            • Masa Henke
          • Робототехника
            • Motoman Robotics
          • Системы обогрева
            • Helios
            • TYCO Thermal Controls
          • Системы охлаждения
            • Gohl
          • Системы смазки
            • Lincoln
          • Строительные леса
            • HAKI
          • Сушильные печи
            • Eirich
          • Такелажное оборудование
            • Casar
            • Easy Mover
            • Fetra
          • Тормоза и сцепления
            • Coremo Ocmea
          • Упаковочное оборудование
            • Espera
            • Thimonnier
          • Уплотнения
            • Flexitallic
            • John Crane
          • Форсунки и эжекторы
            • Exair
          • Центраторы
            • Top-co
          • Электрографитовые щетки
            • Morgan Advanced Materials
        • AX System
        • A.O. Smith – Century Electric
        • A.S.T.
        • Abrasivos Manhattan
        • Advanced Energy
        • Agilent Technologies
        • Agrati
        • Alba Power
        • Algi
        • Allweiler
        • Alphatron Marine
        • Amot
        • Anderson Greenwood
        • Apex Pumps
        • Apollo Valves
        • Ariana Industrie
        • Ariel
        • Artec
        • ASCO Filtri
        • Ashcroft
        • ATAS elektromotory
        • Atos
        • Atto Abrasives
        • Autrol
        • Autronica
        • Axis
        • Axon’ Cable
        • Bando
        • Baruffaldi
        • BAUER Kompressoren
        • Belimo
        • Berarma
        • BFT
        • BHDT
        • Biffi
        • Bifold Group
        • Brinkmann pumps
        • Buhler Technologies
        • BVM Corporation
        • Camfil FARR
        • Campen Machinery
        • CanaWest Technologies
        • CAR srl
        • Carif
        • Casar
        • CAT
        • Celduc Relais
        • Center Line
        • Clif Mock
        • Comagrav
        • Compressor Controls Corporation
        • CoorsTek
        • Coral engineering
        • Coremo Ocmea
        • Couth
        • CRANE
        • Crosby
        • Cubiscan
        • Cytec
        • Danaher Motion
        • Danfoss
        • Danobat Group
        • David Brown Hydraulics
        • Den-Con Tool
        • DenimoTECH
        • Deprag
        • Destaco
        • Dixon Valve
        • Donaldson
        • Donaldson осушители, адсорбенты
        • DUCATI Energia
        • Duplomatic
        • Duplomatic Oleodinamica
        • Dustcontrol
        • Dynasonics
        • E-tech Machinery
        • Easy Mover
        • Ebro Armaturen
        • ECONTROL
        • Eirich
        • EMIT
        • Endress+Hauser
        • Esco Couplings
        • Espera
        • Estarta
        • Euchner
        • EUROFILL
        • EuroSMC
        • Exair
        • Facco
        • FANUC
        • Farris
        • Fema
        • Ferjovi
        • Fetra
        • FIBRO
        • Fisher
        • Flender-Graffenstaden
        • Flexitallic
        • Flowserve
        • Fluenta
        • Flux
        • FPZ
        • Freudenberg
        • Fritz STUDER
        • Gali
        • Gamak Motors
        • GE Bently Nevada
        • GE Energy
        • GE Lufkin Industries
        • GE Nuovo Pignone
        • GE Oil & Gas
        • GE Oil & Gas Pressure Control
        • GE Panametrics
        • GE Rotoflow
        • GE Thermodyn
        • GEA
        • General Electric
        • General Electric Waukesha
        • GEORGIN
        • GKN
        • Gohl
        • Goulds Pumps
        • GPM Titan International
        • Graco
        • Grunbeck
        • Grundfos
        • Gustav Gockel
        • HAKI
        • Harting technology
        • HAWE Hydraulik SE
        • HBM
        • Heimbach
        • Helios
        • Hermetic Pumpen
        • Herose
        • HiRel Connectors
        • Hohner
        • Holland-Controls
        • Honsberg Instruments
        • Hoppecke
        • Horton
        • Houttuin
        • Howden
        • Howden CKD Compressors s.r.o.
        • HTI-Gesab
        • Hydac
        • Hydrotechnik
        • IMO
        • Inoxihp
        • iNPIPE Products
        • ISOG
        • Italmagneti
        • Itron
        • ITW Dynatec
        • Jaure
        • JDSU
        • Jenoptik
        • John Crane
        • John Zink
        • Jonell
        • JOST
        • JOVYATLAS
        • K-TEK
        • Kadia
        • Kavlico
        • Kellenberger
        • Kendrion
        • Kendrion Linnig
        • Keyence
        • Keystone
        • Kitagawa
        • Knipex
        • Knoll
        • Kordt
        • Krombach Armaturen
        • KSB
        • Kumera
        • Labor Security System
        • LAM Technologies
        • Lapmaster Wolters
        • Lincoln
        • Luvata
        • M.G.M. motori elettrici S.p.A.
        • Mahle
        • Marposs
        • Masa Henke
        • Masoneilan
        • Mec Fluid 2
        • MEDIT Inc.
        • Meggit
        • Mercotac
        • Metrix
        • Metrol
        • MI Swaco
        • Minco
        • MMC International Corporation
        • MOOG
        • Moore Industries
        • Morgan Advanced Materials
        • Motoman Robotics
        • Moyno
        • Mud King
        • MULTISERW-Morek
        • Munters
        • Murr elektronik
        • Murrplastik
        • Nagel Maschinen
        • National Oilwell Varco
        • Netzsch
        • Nexoil srl
        • Nic
        • NOV Mono
        • NTN-SNR
        • Ntron
        • O’Drill/MCM
        • Oerlikon
        • Oilgear
        • Omal Automation
        • Omni Flow Computers
        • OMT
        • Opcon
        • Orange Research
        • Orwat filtertechnik
        • OTECO
        • Pacific valves
        • Pageris AG
        • Paktech
        • PALL
        • Parat
        • Parker Hannifin Corporation
        • PENTAIR
        • Peter Wolters
        • Petrogas
        • ProMinent
        • Quick Soldering
        • Reitz
        • Rema Tip Top
        • Renk
        • Renold
        • Repar2
        • Resatron
        • Resistoflex
        • Restech Norway
        • Revo
        • Rexnord
        • Rheonik
        • Rineer Hydraulics
        • RIO
        • Riverhawk
        • RMG Honeywell
        • Robbi
        • ROS
        • Rota Engineering
        • Rotar
        • Rotork
        • Ruhrpumpen
        • S. Himmelstein
        • Sanco
        • Sapag Industrial valves
        • Saunders
        • Scam Filltres
        • Scantech
        • Schroedahl
        • Score Energy
        • Sermas Industrie
        • Servi Group
        • Settima
        • Siekmann Econosto
        • Siemens
        • Siemens energy
        • Simaco
        • Solar turbines
        • Solberg
        • SOR
        • Spectrex
        • SPIETH
        • SPX
        • Stamford | AvK
        • Star Micronics
        • Stewart & Stevenson
        • Stockham
        • Sumitomo
        • Supertec Machinery
        • Tamagawa Seiki
        • Tartarini
        • TEAT
        • Thimonnier
        • Top-co
        • Truflo
        • Turbotecnica
        • Tuthill
        • TYCO Thermal Controls
        • Vanessa
        • VAR-SPE
        • VDO
        • Velan
        • Versa
        • Vibra Schultheis
        • Vipom
        • Vokes Air
        • Voumard
        • W.T.A.
        • Warren
        • Weatherford
        • Weiss GmbH
        • Wenglor
        • WestCo
        • Woodward
        • Xomox
        • Yarway
        • Zenith
        • ZERO-MAX
        • Zimmermann & Jansen (Z&J)

        какие бывают? Аналоговые и оптические, погружные и технические модели. Термометры в виде наклейки со шкалой Фаренгейта и Цельсия

        

        Наверное, нет такого дома, в котором не было бы термометров. Они представлены множеством вариантов: ртутные, позволяющие измерить температуру человеческого тела, уличные, кухонные, водные и промышленные. Не менее обширны варианты термометров по составу и рабочей конструкции.

        Остановимся подробнее на особенностях термометров и рассмотрим самые распространенные их разновидности.

        

        Общее устройство

        Термин «термометр» пришел к нам из греческого языка (terme – тепло и metreo – измерять), он означает «прибор, измеряющий температуру», например: воздуха на улице и в помещении, степень нагрева воды, земли, а также человеческого тела и многих других сред.

        Термометры широко используются в медицине, физике, биологии, метеорологии, а также в гидрологии и прочих отраслях народного хозяйства.

        

        Считается, что самый первый градусник был изобретен Галилео Галилеем, хотя его прибор не был похож на привычные нам современные модели. Тогда он назывался термостатом и выглядел как небольшой стеклянный шарик с прикрепленной к нему трубочкой из стекла. Шарик подогревали, а трубку опускали в емкость с водой. По мере охлаждения воздуха в шаре подача давления сокращалась, и жидкость поднималась по трубке наверх. В процессе потепления воздуха внутри шара давление, наоборот, повышалось, и уровень воды в трубочке снижался.

        Благодаря такому устройству можно было составить представление об уровне нагревания тел, шкалы он не имел, соответственно, никаких цифровых значений не отражал.

        

        Более современный вид градусника представил Фаренгейт, известный физик из Голландии. Он припаял трубку и перевернул ее шаром вниз. А в середине XVII в. на термометре проявилась шкала. Ее придумал астроном Цельсий, взяв за реперные точки температуру кипения воды и таяния льда.

        В наши дни в продаже можно встретить самые разные термометры: технические, аксиальные, осевые, погружные, капиллярный, а кроме того, аналоговые, дилатометрические и радиальные. Каждый отличается своим механизмом действия и своей сферой применения. Остановимся подробнее на некоторых из них.

        

        Классификация по принципу действия

        Процесс замера температуры окружающей среды базируется на физических процессах, исходя из этого положения выделяют 5 категорий термометров.

        Контактные

        Подобные устройства в науке больше известны как термометры расширения. Принцип их действия базируется на мониторинге изменения объема вещества под воздействием меняющейся температуры. Как правило, измеряемый диапазон варьируется в пределах от -190 до +500 гр. Цельсия.

        К данной группе можно отнести как механические, так и жидкостные приспособления. Причем последние представляют собой градусники, наполненные спиртом, ртутью, керосином либо толуолом (в стеклянной колбе). Они довольно крепкие.

        Термометры противоположного типа работают со средами самых различных видов. Особое распространение они получили в инженерии.

        

        Бесконтактные

        Такие приборы работают от инфракрасных датчиков, считывающих параметры излучения. Делятся на две категории: яркостные и радиационные. Первые выполняют замеры на заданной длине волны, их температурный разбег начинается от +100 и доходит до +6000 гр. Вторые фиксируют тепловое воздействие лучеиспускания в пределах от -50 до +2000 гр. Актуальны для определения степени нагрева металла в машиностроении.

        

        Термометры сопротивления

        В эту группу входят устройства, приспособленные вычислять электрическое сопротивление рабочих веществ, которое, в зависимости от температурных параметров, может варьироваться. Рабочий диапазон таких градусников изменяется в пределах от -200 до +650 гр.

        Эти термометры включают несколько чувствительных датчиков и сверхточных электронных модулей, они отслеживают изменение параметров проводимости электрического потенциала и сопротивления. Чаще всего они работают не обособленно, а как часть большой системы мониторинга, когда имеется необходимость в постоянном отслеживании данных, чтобы предотвратить их превышение над критическими отметками.

        

        Манометрические

        Эти термометры фиксируют связь между давлением газа и уровнем температурных показателей. Принцип работы прост: в определяемую среду помещают термобаллон, прикрепленный при помощи металлической трубки с небольшим манометром. В процессе нагрева термобаллона в нем постоянно возрастает давление, и это учитывается манометром. Подобный прибор позволяет проводить вычисления в границах от -160 до +600 гр.

        

        Электронные термопары

        В процессе измерения такие градусники генерируют электрический ток, что дает возможность выполнить необходимые замеры температуры благодаря изменению термоэлектродвижущей силы. Рабочий диапазон в данном случае варьируется в пределах от 0 до +1800 градусов.

        

        Типы по материалам

        Несмотря на то что с момента появления первых термометров прошло свыше 400 лет, тем не менее эти приборы и по сей день продолжают совершенствоваться. Промышленность постоянно предлагает все новые устройства, основанные на принципах действия, не используемых ранее.

        Жидкостные

        Такие термометры имеют самую давнюю историю. Принцип их действия базируется на особенностях расширения жидкости при любых измерениях температурных параметров. В процессе нагревания жидкость, в соответствии с законами физики, расширяется, а при охлаждении, наоборот, сжимается.

        Устройство представляет собой колбу из стекла, наполненную действующим веществом, ее прикладывают к расположенной внутри шкале в форме линейки. Температура определяемой среды вычисляется по приведенной шкале — высота столбика жидкости отражает соответствующий параметр.

        

        Наиболее распространены ртутный, спиртовой и керосиновый.

        Подобные приборы относятся к высокоточным, погрешность их замеров не превышает 0,1 гр.

        В зависимости от наполнения этот градусник может высчитывать температуру в границах от 0 до +700 гр., однако при падении он может расколоться.

        

        Газовые

        Эти термометры функционируют по тому же механизму, что и жидкостные, но они наполнены инертным газом. За счет этого можно существенно увеличить рабочий диапазон измеряемых параметров. Как правило, наибольшее значение на таких устройствах находится в границах от +270 до +1000 гр. Чаще всего газовые термометры используются для определения степени нагрева горючих веществ.

        

        Механические

        Подобные градусники работают от деформации спирали из металла. Их оборудуют стрелкой, потому визуально напоминают обычные стрелочные часы. Чаще всего устанавливаются на панельных приборах автомашин и спецтехники. Основное их преимущество — прочность. Им нестрашны удары и встряски, чего не скажешь о стеклянных моделях.

        

        Электрические

        Подобные приборы функционируют, основываясь на мониторинге изменения параметров сопротивления проводника в разных средах. Сопротивляемость в момент передачи тока будет тем выше, чем горячее будет металл.

        Границы чувствительности таких приборов разнятся. Все зависят от вида металла-проводника. Так, для меди они соответствуют -50-+180 гр. изделия на платине вычисляют значения в диапазоне от -200 до +850 гр. — именно их обычно используют в научных лабораториях.

        

        Термоэлектрические

        Такой градусник имеет пару проводников, способных измерять температурные показатели по физико-механическому принципу. Они имеют довольно широкий функциональный диапазон: от -100 гр. до +2000, при этом погрешность замеров никогда не превышает 0,1 гр. В основном нашел свое применение в промышленности, когда нужно определить температуры выше 1000 гр.

        

        Инфракрасные

        Наиболее известное название агрегата – пирометр, и он стал одним из новых изобретений. Максимальная граница может быть в температурном промежутке от +100 до +3000 гр. Такие градусники позволяют производить замеры без взаимодействия с измеряемой средой — устройство самостоятельно посылает ИК-лучи на нужную поверхность, и вскоре на мониторе отображается температура. Однако точность таких измерений никак нельзя назвать высокой — полученные показатели отличаются от реальных на 2–3 гр. Такие приборы актуальны при выполнении работ с металлом в корпусе мотора, горне и других труднодоступных местах.

        

        Волоконно-оптические

        Как и следует из названия, эти термометры выполняются из оптоволокна. Это особо чувствительные датчики, измеряющие температуру в границах до +400 гр. Принцип действия базируется на использовании натянутого оптического волокна, которое под действием изменяющейся температуры может либо сжиматься, либо растягиваться. Проводимый через него поток света преломляется, это фиксируется датчиком, который и сопоставляет степень преломления с параметрами нагрева внешней среды.

        

         Различия по виду шкал

        Кельвина

        После официального представления международной системы единиц была рекомендована к использованию шкала Кельвина, она никак не зависит от физических свойств рабочего вещества. В данном случае единицей измерения нагрева стал кельвин — одна из базовых единиц в СИ.

        С ней тесно связана международная практическая шкала. В ней предусмотрено 11 реперных точек, которые отражают температуру фазовых нагревов некоторых чистых веществ, причем эти значения в наши дни постоянно корректируются. Единицей измерения в такой школе также является 1К.

        

        Цельсия

        Самой распространенной 100-градусная шкала, она была предложена еще в 1742 г. В данном случае за 0 принята температура таяния замороженной воды, а за 100 гр. — температура ее кипения. Каждое деление такой шкалы составляет 1/10 от разницы указанных величин.

        

        Фаренгейта

        Эта шкала принята и скорректирована в 1740 году. Она предусматривает три критические реперные точки: за 0 гр. принимается температура смеси льда, нашатыря и обычной воды, за 96 градусов — параметры тела здорового человека, в качестве реперной отметки указывается точка таяния льда — она установлена на отметке 32 градуса.

        Подобная шкала измерения используется в англоязычных государствах, но в научной литературе почти не встречается.

        Для перевода температуры по Цельсию в температуру по Фаренгейту можно воспользоваться формулой F = (9/5) C + 32, а чтобы перевести Фаренгейт в Цельсии, используют другое равенство – C = (5/9) (F32).

        

        Реомюра

        Очень долго в Европе пользовалась популярностью шкала Реомюра, она была введена в 1730 г. 1 градус Реомюра равняется 1/80 части промежутка между температурами таяния льда и кипения воды.

        

        В зависимости от назначения термометры можно условно разделить на 4 категории:

        • медицинские;
        • воздушные;
        • бытовые;
        • промышленные.

        Первостепенно названные модели в быту называют градусниками, и они характеризуются довольно низким рабочим диапазоном, поскольку температура любого живого человеческого тела не опускается ниже 29 гр. и не поднимается выше 42–43 гр.

        

        В зависимости от конструкционных характеристик они могут иметь разнообразные формы и эксплуатационные особенности.

        • Стеклянные термометры. Это самая распространенная модель. Ее можно назвать по-настоящему универсальной. Как правило, их заполняют ртутью или спиртом, точность измерения подобных приборов довольно высока. Однако, для того, чтобы получить фактические значения температуры тела, требуется не меньше 5–7 минут.
        
        • Цифровые модели предусматривают небольшой дисплей, где отображается температура тела человека. Показания можно получить через минуту после начала замера. Такой градусник, по завершении измерения, подает звуковой сигнал. Если такие приборы неплотно прилегают к телу, то они дают погрешность.

        В продаже встречаются бюджетные модели электронных градусников — они высчитывают показания также долго, как стеклянные, а звукового сигнала не издают.

        
        • Термометры-соски оптимальны для малышей. Визуально напоминают пустышку, которую вставляют в рот грудного ребенка, обычно по завершении измерения эти приборы издают приятную мелодию. Погрешность, как правило, не превышает 0,1 гр., хотя если ребенок во время проведения манипуляций будет дышать через рот либо плакать, то отклонение будет гораздо более значительным. Длительность измерения составляет порядка 3–5 минут.
        
        • Термометры-кнопки также предназначены для малышей возрастом менее 3 лет. Внешне они похожи на обычную канцелярскую кнопку, введенную ректальным способом. Показания снимаются оперативно, но точность измерения невысока.
        • Ушной ИК-термометр снимает показания всего за пару-тройку секунд. Такое приспособление имеет электронный дисплей и подсветку, которая существенно облегчает введение устройства в ушной проем. Используется у детей старшего возраста и взрослых — у младенца ушной канал довольно узкий, поэтому градусник в него попросту не входит.
        
        • Лобные ИК-градусники прикладывают ко лбу. Принцип их действия аналогичен описанному выше. Основное достоинство подобных образцов в том, что они могут показывать значения даже бесконтактно, – на удалении 2-2,7 см от поверхности кожи. Это оптимальный вариант для молодых мам, когда они хотят померить температуру своему спящему малышу. Скорость вычисления составляет всего 5–10 секунд.
        

        Бытовые для воздуха

        Для измерения температурного фона в доме либо на улице нужны бытовые термометры. Чаще всего их выполняют в стеклянном варианте и наполняют ртутью либо обычным спиртом. Диапазон замеров колеблется в промежутке от -50 до +50 гр., в домашних моделях нижняя граница установлена на нулевой отметке. Подобные приборы нередко выпускаются в стильном оформлении и используются как украшение интерьера либо даже наклейка на холодильник.

        

        Кухонные

        Такие изделия незаменимы при приготовлении различных кулинарных блюд, они нужны для определения температуры одного или нескольких компонентов. Могут быть электронными, жидкостными, а также механическими. Нужны в ситуациях, когда нагрев, в соответствии с рецептурой, надо строго контролировать, допустим при изготовлении карамели.

        

        Промышленные

        Подобные модели применяются в самых разных отраслях и сферах. Это объемные приспособления, устанавливаются в трубопроводах водного и газового снабжения. Бывают механическими, инфракрасными либо электрическими. Представлены в большом многообразии размеров, конфигураций и рабочих диапазонов.

        

        Какие приборы самые точные?

        Если говорить о термометрах, измеряющих температуру человеческого тела, то, как показывает практика, самыми точными являются ртутные модели. Чуть отстают от них электронные градусники — эти образцы дают значения, сильно приближенные к реальным.

        А вот инфракрасные тесты провалили – их погрешность бывает довольно существенной.

        Для проведения замеров температуры воздуха и в качестве кухонных моделей с самой лучшей стороны себя показали электронные модели, в которых присутствует платина. Такие издания имеют стильный вид, понятный интерфейс и низкую погрешность. Однако и у них есть недостатки — при неправильном креплении такого градусника точность показания может быть искажена.

        

        Так, при измерении показания на улице не стоит размещать градусник в месте, куда попадают прямые солнечные лучи. Кроме того, важно защищать их от дождя, снега и других погодных условий. Зимой на изделиях не должно образовываться наледи, градусник не должен попадать в снег.

        Избегайте соприкосновения градусника с металлом.

        Для измерения температуры в помещении лучше подобрать место подальше от оконной рамы и входной двери, если речь идет о частных домах, где выход производится непосредственно на улицу.

        

        О том, какие бывают термометры, смотрите в видео.

        Подключение датчика температуры ds18b20, dht, lm35, tmp36 к Arduino

        В этой статье мы рассмотрим популярные датчики температуры для Arduino ds18b20, dht11, dht22, lm35, tmp36. Как правило, именно эти датчики становятся основой для инженерных проектов начального уровня для Arduino. Мы рассмотрим также основные способы измерения температуры, классификацию датчиков температуры и приведем сравнение различных датчиков в одной таблице.

        Описание датчиков температуры

        Температурные датчики предназначены для измерения температуры объекта или вещества с помощью свойств и характеристик измеряемой среды. Все датчики работают по-разному. По принципу измерения эти устройства можно разделить на несколько групп:

        • Термопары;
        • Термисторы;
        • Пьезоэлектрические датчики;
        • Полупроводниковые датчики;
        • Цифровые датчики;
        • Аналоговые датчики.

        По области применения можно выделить датчики температуры воздуха, жидкости и другие. Они могут быть как наружные, так и внутренние.

        Любой температурный датчик можно описать набором характеристик и параметров, которые позволяют сравнивать их между собой и выбирать подходящий под конкретную задачу вариант. Основными характеристиками являются:

        • Функция преобразования, т.е. зависимость выходной величины от измеряемого значения. Для датчиков температуры этот параметр измеряется в Ом/С или мВ/К.
        • Диапазон измеряемых температур.
        • Метрологические параметры – к ним относятся различные виды погрешностей.
        • Срок службы.
        • Время отклика.
        • Надежность – рассматриваются механическая устойчивость и метрологическая стойкость.
        • Эксплуатационные параметры – габариты, масса, потребляемая мощность, стойкость к агрессивному воздействию среды, стойкость к перегрузкам и другие.
        • Линейность выходных значений.

        Датчики температуры по типу

        1. Термопары. Принцип действия термопар основывается на термоэлектрическом эффекте. Представляет собой замкнутый контур из двух проводников или полупроводников. В контуре возникает электрический ток, когда на месте спаев появляется разность температур. Чтобы измерить температуру, один конец термопары помещается в среду для измерения, а второй требуется для снятия значений. На спаях возникают термоЭДС E(t2) и E(t1), которые и определяются температурами t2 и t Результирующая термоЭДС в контуре будет равна разности термоЭДС на концах спаев E(t2)- E(t1). Термопары чаще всего выполняются из платины, хромеля, алюмеля и платинородия. Наибольшее распространение в России получили пары металлов ХА(хромель-алюмель), ТКХ(хромель – копель) и ТПП (платинородий-платина). Большим недостатком таких приборов является большая погрешность измерений. Из преимуществ можно выделить возможность измерения высоких температур – до 1300С.
        2. Терморезистивные датчики. Изготавливаются из материалов, обладающих высоким коэффициентом температурного сопротивления (ТКС). Принцип работы заключается в изменении сопротивления проводника в зависимости от его температуры. Такие приборы обладают высокой точностью, чувствительностью и линейностью измеренных значений. Основными характеристиками устройства являются номинальное электрическое сопротивление при температуре 25 С и ТКС. Терморезистивные датчики различаются по температурному коэффициенту сопротивления – бывают термисторы с отрицательным (NTC) и положительным (PTC, позисторы) ТКС. Для первых с ростом температуры уменьшается сопротивление, для позисторов – увеличивается. Терморезистивные датчики чаще всего применяются в электронике и машиностроении.
        3. Пьезоэлектрический датчик. Такое устройство работает на пьезоэффекте. Под воздействием электрического тока происходит изменение линейных размеров -прямой пьезоэффект. Когда подается разнофазный ток с определенной частотой, происходит колебание пьезорезонатора. Частота определяется температурой.  Зная полученную зависимость, можно определить необходимые данные о частоте и температуре. Диапазон измерения температуры широк, устройство обладает высокой точностью. Датчики чаще всего используются в научных опытах, которые требуют высокой надежности результатов.
        4. Полупроводниковый датчик. Измеряют в диапазоне от -55С до 150С. Принцип работы основан на зависимости изменения напряжения на p-n-переходе от температуры. Так как эта зависимость практически линейна, есть возможность создать датчик без сложной схемы. Но для таких приборов схема содержит одиночный p-n-переход, поэтому датчик отличается большим разбросом параметров и невысокой точностью. Исправить эти недостатки получилось в аналоговых полупроводниковых датчиках.
        5. Аналоговый датчик. Приборы стоят дешево и обладают высокой точностью измерения, что позволяет их применять в микроэлектронике. В схеме содержатся 2 чувствительных элемента (транзистора), обладающих различными характеристиками. Выходной сигнал – это разность между падениями напряжений на транзисторах. При помощи калибровки датчика внешними цепями можно увеличить точность измерения, которая находится в диапазоне от +-1С до +-3С. Датчики обладают тремя выходами, один из них используется для калибровки.
        6. Цифровой датчик. В отличие от аналогового датчика цифровой содержит дополнительные элементы – встроенный АЦП и формирователь сигнала. Подключаются по интерфейсам SPI, I2C, 1-Wire, что позволяет подключать сразу несколько датчиков к одной шине. Подобные устройства стоят немного дороже аналоговых, но при этом они значительно упрощают схемотехнику устройства.
        7. Существуют и другие датчики температуры. Например, для автоматических систем могут применяться сигнализаторы, также существуют пирометры, измеряющие энергию тела, которую оно излучает в окружающую среду. В медицине нередко используются акустические датчики – их принцип работы заключается в разности скорости звука при различных температурах. Эти датчики удобно применять в закрытых полостях и в недоступных средах. Похожие датчики – шумовые, они работают на зависимости шумовой разности потенциалов на резисторе от температуры.

        Выбор датчика в первую очередь определяется температурным диапазоном измерения. Важно учитывать и точность измерения – для обучения вполне сойдет датчик с малой точностью, а для научных работ и опытов требуется высокая надежность измерения.

        Датчики температуры для работы с Ардуино

        При работе с микроконтроллером Ардуино наиболее часто используются следующие датчики температуры: DS18B20, DHT11, DHT22, LM35, TMP36.

        Датчик температуры DS18B20

        DS18B20 – цифровой 12-разрядный температурный датчик. Устройство доступно в 3 вариантах корпусов – 8-Pin SO (150 mils), 8-Pin µSOP, и 3-Pin TO-92, чаще всего используется именно последний. Он же изготавливается во влагозащитном корпусе с тремя выходами. Датчик прост и удобен в использовании, к плате Ардуино можно подключать сразу несколько таких приборов. А так как каждое устройство обладает своим уникальным серийным номером, они не перепутаются в результате измерения. Важной особенностью датчика является возможность сохранять данные при выключении прибора. Также DS18B20 может работать в режиме паразитного питания, то есть без внешнего питания через подтягивающий резистор. Подробная статья о ds18b20.

        Датчики температуры DHT

        DHT11 и DHT22 – две версии датчика DHT, обладающие одинаковой распиновкой. Разливаются по своим характеристикам. Для DHT11 характерно определение температуры в диапазоне от 0С до 50С, определение влажности в диапазоне 20-80% и частота измерений 1 раз в секунду. Датчик DHT22 обладает лучшими характеристиками, он определяет влажность 0-100%, температурный диапазон увеличен – от -40С до 125С, частота опроса 1 раз за 2 секунды. Соответственно, стоимость второго датчика дороже. Оба устройства состоят из 2 основных частей – это термистор и датчик влажности. Приборы имеют 4 выхода – питание, вывод сигнала, земля и один из каналов не используется. Датчик DHT11 обычно используется в учебных целях, так как он показывает невысокую точность измерений, но при этом он очень прост в использовании. Другие технические характеристики устройства: напряжение питания от 3В до 5В, наибольший ток 2,5мА. Для подключения к ардуино между выводами питания и выводами данных нужно установить резистор. Можно купить готовый модуль DHT11 или 22 с установленными резисторами.

        Датчик температуры LM35

        LM35 – интегральный температурный датчик. Обладает большим диапазоном температур (от -55С до 150С), высокой точностью (+-0,25С) и калиброванным выходом. Выводов всего 3 – земля, питание и выходной мигнал. Датчик стоит дешево, его удобно подключать к цепи, так как он откалиброван уже на этапе изготовления, обладает низким сопротивлением и линейной зависимостью выходного напряжения. Важным преимуществом датчика является его калибровка по шкале Цельсия. Особенности датчика: низкая стоимость, гарантированная точность 0,5С, широкий диапазон напряжений (от 4 до 30В) ток менее 60мА, малый уровень собственного разогрева (до 0,1С), выходное сопротивление 0,1 Ом при токе 1мА. Из недостатков можно выделить ухудшение параметров при удалении на значительное расстояние. В этом случае источниками помех могут стать радиопередатчики, реле, переключатели и другие устройства. Также существует проблема, когда температура измеряемой поверхности и температура окружающей среды сильно различаются. В этом случае датчик показывает среднее значение между двумя температурами. Чтобы избавиться от этой проблемы, можно покрыть поверхность, к которой подключается термодатчик, компаундом.

        Схема подключения к микроконтроллеру Ардуино достаточно проста. Желательно датчик прижимать к контролируемой поверхности, чтобы увеличить точность измерения.

        Примеры применения:

        • Использование в схемах с развязкой по емкостной нагрузке.
        • В схемах с RC цепочкой.
        • Использование в качестве удаленного датчика температуры.
        • Термометр со шкалой по Цельсию.
        • Термометр со шкалой по Фаренгейту.
        • Измеритель температуры с преобразованием напряжение-частота.
        • Создание термостата.

        TMP36 – аналоговый термодатчик

        Датчик температуры Использует технологии твердотельной электроники для определения температуры. Устройства обладают высокой точностью, малым износом, не требуют дополнительной калибровки, просты в использовании и стоят недорого. Измеряет температуру в диапазоне от -40С до 150С. Параметры схожи с датчиком LM35, но TMP36 имеет больший диапазон чувствительности и не выдает отрицательное значение напряжения, если температура ниже нуля. Напряжение питания от 2,7В до 5,5В. Ток – 0.05мА. При использовании нескольких датчиков может возникнуть проблема, при которой полученные данные будут противоречивы. Причиной этого являются помехи от других термодатчиков. Чтобы исправить эту неполадку нужно увеличить задержку между записью измерений. Низкое выходное сопротивление и линейность результатов позволяют подключать датчик напрямую к схеме контроля температуры. TMP36 также, как и LM34 обладает малым нагревом прибора в нормальных условиях.

        Сравнение характеристик датчиков температуры Ардуино

        Название	Температурный диапазон	Точность	Погрешность	Вариант исполнения	Библиотека
        DS18B20	-55С…125С	+-0.0625С	+-2%	Существует в 3 видах –  8-Pin SO (150 mils), 8-Pin µSOP, и 3-Pin TO-92, последний изготавливается во влагозащитном корпусе.	Onewire.h
        DHT11	0С…50С	+-2С	+-2% температура, +-5% влажность	Изготавливается в виде готового прямоугольного модуля с 4 ножками, третья не используется. Также встречаются модули с тремя ножками и сразу установленным резистором на 10 кОм.	DHT.h
        DHT22	-40С…125С	+-0,5С	+-0,5% температура, от +-2 до +-5% влажность		DHT.h
        LM35	-55С…150С	+-0.5С (при 25С)	+-2%	Существует несколько видов корпуса: TO-46 (для датчиков LM35H, LM35AH, LM35CH, LM35CAH, LM35DH) TO-92 (для датчиков LM35CZ, LM35CAZ, LM35DZ) SO-8 для датчика LM35DM TO-220 для датчика LM35DT.
        TMP36	-40С…150С	+-1С	+-2%	Изготавливается в трехвыводном корпусе TO-92, восьмивыводном SOIC и пятивыводном SOT-23.