Содержание
Датчики температуры
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.
Источник: https://www.maxplant.ru/article/temperature_sensor.php
Основы измерения температуры | Система точных измерений AHLBORN ALMEMO®
Выбор подходящего датчика температуры зависит от Вашей измерительной задачи. На выбор представлены термопары, резистивные датчики (Pt100 и NTC) и пирометры (инфракрасные датчики).
Эмпирические правила:
- Термопары работают очень быстро и имеют широкий диапазон измерений.
- Резистивные датчики более точные, но работают медленнее.
- NTC датчики работают быстро и точно, но имеют ограниченный диапазон измерений.
- Инфракрасные датчики не соприкасаются с измеряемым объектом и имеют очень небольшие постоянные времени, однако зависят от коэффициента излучения.
- Чем шире диапазон измерений датчика, тем более универсальным он является.
Критерии выбора датчика:
- Диапазон измерений
- Точность
- Время отклика
- Стабильность
- Тип конструкции
Резистивные датчики (датчики Pt100)
Принцип измерения температуры датчиком Pt100 основан на повышении сопротивления датчика с увеличением температуры. Измерительный резистор питается постоянным током, перепад напряжения на резисторе меняется в зависимости от температуры. При небольших изменениях сопротивления (0.3…0.4 WΩ/°C) необходимо использовать 4-жильный кабель и 4-х проводную схему подключения датчика (для исключения погрешности измерений, вызванных сопротивлением соединительного кабеля).
Точность, Рабочая температура:
Датчики Pt100 стандартно используются с измерительными резисторами Класса В (DIN/IEC 751). За дополнительную плату можно заказать датчик с повышенной точностью измерений DIN Класс А или 1/5 DIN Класс B. Указанное время Tmax относится к наконечнику датчика. Указанное время T90 относится к измерениям в движущейся жидкости. Рукоятки датчиков и соединительные кабели стандартно устойчивы к температурам до +80 °C. По запросу, доступны кабели для высоких температур.
Диапазоны измерений, разрешение
Pt100 датчики FP Axxx стандартно имеют измерительный диапазон Pt100-1 (разрешение 0.1K). Измерительный диапазон Pt100-2 (с разрешением 0.01K) может быть запрограммирован на 1-ом или, дополнительно, на 2-ом канале в интеллектуальном разъеме Almemo®.
Новинка: Измерительный диапазон Pt100-3 (разрешение 0.001K), диапазон рабочих температур 0…+65 °C (функция доступна только для измерительных приборов V6 и 2690-8, 2890-9, 85/8690-9, 5690-1/2)
Точность измерений резистивных датчиков
Сопротивление | DIN Class B | DIN Class A | 1/5 DIN Class B |
Pt 100 Ω | при –200°C | ±1.3 K | |
при –100°C | ±0.8 K | ||
при –50°C | ±0.25 K* | ||
при 0°C | ±0.3 K | ±0.15 K | ±0.06 K |
при +100°C | ±0.8 K | ±0.35 K | ±0.16 K |
при +200°C | ±1.3 K | ±0.55 K | ±0.26 K |
при + 300°C | ±1,8 K | ±0,75 K | ±0,36 K |
при + 400°C | ±2,3 K | ||
наценка за более высокую точность | Артикул №. OPG2 | Артикул №. OPG5** |
* диапазон -50 °C только для датчиков в оболочке, диаметром 2 мм и выше**по запросу, в зависимости от конструкции датчика
Источник: https://almemo.ru/articles/basics-of-temperature-measurement/