Возможности и принцип действия температурных датчиков с аналоговым выходом

Возможности и принцип действия температурных датчиков с аналоговым выходом

Предприятия по производству пищевой продукции или работающие с химическими реагентами в силу с производственной необходимости, обязаны контролировать степень нагрева как самого вещества, так и окружающей среды. Аналогичная задача существует в металлургии, логистике, радиотехнике и стала неотъемлемой частью как автоматизации промышленности, так комфортной жизни человека. Одним из наиболее частых решений в этих вопросах стал датчик температуры с аналоговым выходом.

Универсальность использования таких датчиков обуславливается не только материалом, из которого изготовлен чувствительный элемент, но и самим принципом его работы. Обычно датчики температуры с аналоговым выходом разделяют на две группы по типу чувствительного элемента — термосопротивления и термопары.

Принцип действия датчиков температуры с аналоговым выходом

Рассмотрим работу термосопротивлений (терморезисторов). Принцип действия датчиков температуры этого типа основан на изменении сопротивления резистора при перемене степени его нагрева. Чувствительный к температурным сдвигам металл или полупроводник соединён с электрической схемой так, что при нагреве изменяется его сопротивление, и изменяется сила тока, которая может пройти через резистор.

При этом различают два типа термосопротивлений:

• с отрицательным температурным коэффициентом. У таких приборов при охлаждении до −273°С увеличивается показатель R (сопротивление, измеряемое в Омах);
• с положительным температурным коэффициентом. У них сопротивление увеличивается в процессе нагрева до 1300°С.

Главное преимущество использования этого вида датчиков температур с аналоговым выходом в их точности, которая может доходить до +0,013 градуса.

К недостаткам можно отнести малый диапазон измерения, что делает такие устройства узкоспециализированными.

Другой тип приборов для контроля нагрева носит название термопары. Принцип работы основан на измерении разности потенциалов на концах термопары (холодный спай), возникающей в результате изменения температуры в месте соединения проводников (горячего спая) термопары.

Приборы, контролирующие степень нагрева или охлаждения вещества, которые поставляет наша компания, уже содержат в себе необходимые схемы преобразования изменения температуры в аналоговый сигнал (0) 4. 20 мА либо 0. 10 В.

Применение датчиков температуры с аналоговым выходом

В ассортименте «РусАвтоматизации» представлен широкий модельный ряд датчиков температуры с аналоговым выходом. Конструктивные отличия обусловлены разными сферами применения.

Например, датчики TER8 — это терморезисторы с чувствительными элементами из платины Pt100 классов B, AA, 1/6 B, A, которые разработаны специально для измерения температурных показателей жидких продуктов питания. Следовательно, все смачиваемые детали изготовлены из сплавов и полимеров, пригодных для использования в пищевой промышленности и имеют соответствующие сертификаты. Датчики температуры с аналоговым выходом TER8 измеряют температуру в пределах от −40 до +150°С.

Или же датчики ТХА, ТЖК, ТХК, ТНН — это термопары с большими диапазонами измеряемых температур от −200 до 1700°С. Устойчивость таких датчиков температуры с аналоговым выходом к избыточному давлению до 25 Бар (до 50 Бар с защитным кожухом) открывает широкие возможности применения в различных сферах производства и промышленности, в том числе металлургии и в нефтепереработке.

Ещё вышеуказанные приборы используются для измерения температуры жидкой среды в технологическом процессе, либо устройствах, потребляющих масло, таких как системы охлаждения трансформаторов, станков и прочих механизмов, где масло потребляется в качестве смазывающе-охлаждающей жидкости. Здесь очень важно измерять температуру самого масла. Если оно перегреется, то параметры, такие как плотность, вязкость и диэлектрическая проницаемость масла изменятся, что может привести к поломке.

Датчики температуры с аналоговым выходом могут измерять температуру окружающей среды, температуру жидкой (сыпучей) среды в технологическом процессе, либо степень нагрева или охлаждения трубопровода в конкретных узлах.

Важно понимать, у какого из представленных датчиков температуры применение будет максимально эффективно в конкретных технологических процессах. Соответственно, при выборе нужно учитывать температурный диапазон и среду, в которых планируется проводить измерения, а также какой аналоговый сигнал на выходе вы хотите получать.

Источник: Компания «РусАвтоматизация»

Датчик температуры охлаждающей жидкости (ДТОЖ) в Приоре и Калине

445 3 311k

229 5 252k

Датчик охлаждающей жидкости нужен для регулировки поступления воздуха. С его помощью обедняется, либо обогащается топливная смесь. На инжекторном двигателе как правило, чем выше температура охлаждающей жидкости, тем ниже сопротивление датчика. К примеру, при температуре в 100 градусов сопротивление будет составлять 177 Ом, при 80 градусах — 332 Ома, а при 45 градусах — 1188 Ом.

Оригинальный ДТОЖ имеет каталожный номер 2112-3851010. Есть несколько качественных аналогов: ERA (33026), Luzar (LS 0112), Fenox (TSN 2211207).

Датчик установлен в потоке охлаждающей жидкости двигателя на термостате, на головке цилиндров. На а/м семейства LADA 4х4 датчик установлен на отводящем патрубке.

Где стоит датчик температуры на Приоре и Калине

Вообще, на Приорах и Калинах устанавливается 2 датчика охлаждающей жидкости. Первый монтируется в корпус термостата, а второй закреплен в блоке двигателя. Один передает данные о температуре на ЭБУ, а второй передает данные напрямую на панель приборов.

Расположение датчика температуры охлаждающей жидкости в подкапотном пространстве автомобилей семейства LADA KALINA (при снятом воздушном фильтре): 1 — датчик температуры охлаждающей жидкости

Расположение датчика температуры охлаждающей жидкости в подкапотном пространстве автомобилей семейства LADA PRIORA (при снятом воздушном фильтре): 1 — датчик температуры охлаждающей жидкости

Чаще всего выходит из строя тот датчик что в блоке двигателя. Где находится датчик температуры охлаждающей жидкости на Приоре и на Калине? Он располагается рядом с термостатом, но основная трудность заключается в том, что ДТОЖ прикрыт корпусом фильтра. Поэтому, чтобы добраться до датчика, необходимо воздушный фильтр демонтировать на время.

Принцип действия

Чувствительным элементом датчика температуры охлаждающей жидкости является термистор, т. е. резистор, электрическое сопротивление которого изменяется в зависимости от температуры. Высокая температура вызывает низкое сопротивление, а низкая температура охлаждающей жидкости — высокое сопротивление. Контроллер выдает в цепь датчика температуры охлаждающей жидкости напряжение 3,3 В.

Температуру охлаждающей жидкости контроллер рассчитывает по падению напряжения на ДТОЖ. Падение напряжения относительно высокое на холодном двигателе и низкое на прогретом. Температура охлаждающей жидкости используется в большинстве функций управления двигателем.

При возникновении неисправности цепей ДТОЖ контроллер заносит в свою память ее код, включает сигнализатор и вентилятор системы охлаждения, и рассчитывает значение температуры охлаждающей жидкости по специальному алгоритму.

Проверка датчика температуры на Приоре и Калине

При отказе датчика температуры в Калине (арт. 23.3828) появляются трудности в запуске горячего двигателя, а также повышается расход топлива. Если отключить ДТОЖ полностью, то контроллер воспринимает это как обрыв цепи датчика температуры и принудительно включит вентилятор.

Проверка датчика температуры двигателя

Перед тем, как проверить датчик температуры охлаждающей жидкости Приоры, нужно знать его тех. характеристики: номинальное напряжение температурного датчика составляет 3,4V (±0,3), выход напряжения при 15 °C должно быть от 92,1 до 93,3 V, а сопротивление при этом 4033 — 4838 Ом; при 128 градусах 18,1 — 19,7 В и сопротивление 76,7 — 85,1 Ом. Такая зависимость температуры и сопротивления связана с тем, что внутри датчика температуры охлаждающей жидкости на Приоре находится термистор с отрицательным температурным коэффициентом, поэтому при нагреве его сопротивление уменьшается. То есть контроллер рассчитывает температуру охлаждающей жидкости по падению напряжения на датчике, имеющем переменное сопротивление. Ниже представлена таблица зависимости сопротивления ДТОЖ от температуры антифриза (±2%):

Проверка датчика в воде

Для проверки датчика температуры охлаждающей жидкости в двигателе автомобилей Приора и Калина понадобится мультиметр с выставленным пределом измерения сопротивления 100 Ом — 10 кОм, термометр со шкалой измерения не менее 100 градусов, а так же посуда с кипятком и таблица зависимости температуры и сопротивления датчика ОЖ.

Подключаем клеммы датчика к омметру и помещаем ДТОЖ в кипяток, и по мере остывания воды замеряем показания сопротивления в контрольных значениях температуры, а затем сравниваем их с табличными характеристиками чтобы сделать вывод о исправности датчика температуры охлаждающей жидкости в двигателе авто.

Если заметны значительные отклонения от нормальных показателей — значит ДТОЖ необходимо менять.

Замена датчика температуры охлаждающей жидкости

Многие автовладельцы точно не знают, как заменить датчик температуры охлаждающей жидкости на Калине или на Приоре, поэтому пошагово рассмотрим данный процесс.

Чтобы добраться к датчику требуется демонтаж воздушного фильтра, поскольку если его не снять, процесс замены будет усложнен. ДТОЖ смонтирован в неудобном месте, где мало пространства для того, чтобы подобраться к нему двумя руками. Далее от снятия и до установки разберем как поменять датчик температуры охлаждающей жидкости на Приоре, а также Калине.

Снятие ДТОЖ Калины и Приоры

Перед тем, как снять датчик температуры охлаждающей жидкости Приоры (Калины), нужно убедиться, что крышка расширительного бачка закрыта. Если ее открыть, то горячий тосол (если мотор работал) польется после демонтажа датчика. Этапы замены:

1. Выключить зажигание.
2. Отсоединить колодку жгута проводов от датчика.
3. Осторожно вывернуть датчик (ключ гаечный 19).

Установка ДТОЖ Калины и Приоры

Датчик указателя температуры охлаждающей жидкости устанавливается в обратном порядке. Самое главное — не перетянуть его в момент затяжки, поскольку он может и обломаться. Шаги установки:

1. Завернуть датчик в корпус термостата (отводящий патрубок). Момент затяжки датчика 9,3. 15,0 Нм (головка сменная удлиненная 19, ключ моментный).
2. Присоединить к датчику колодку жгута проводов.
3. Долить, а при необходимости и заменить охлаждающую жидкость.

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.

1. Классификация термодатчиков по принципу работы
2. Термоэлектрические датчики температуры (термопары)
3. Терморезистивные датчики
4. Полупроводниковые термодатчики
5. Акустические датчики температуры
6. Пирометры (тепловизоры)
7. Пьезоэлектрические датчики температуры

Классификация термодатчиков по принципу работы

По принципу измерения все датчики измерения температуры подразделяются на:

• Термоэлектрические (термопары);
• Терморезистивные;
• Полупроводниковые;
• Акустические;
• Пирометры;
• Пьезоэлектрические.

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.

Видео о датчиках температуры смотрите ниже:

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.

Ещё одно видео о разновидностях термодатчиков:

Благодаря широкому диапазону измерений и высокой точности, такие датчики применяют в основном при проведении исследований и опытов, где нужна высокая надежность и долговечность.

Где находится датчик температуры двигателя?

Датчик температуры двигателя присутствует практически в каждом современном авто. Это устройство в режиме реального времени осуществляет измерение температуры охлаждающей жидкости и при достижении критических значений инициирует аварийную остановку транспортного ДВС.

Благодаря работе датчика удаётся избежать серьёзных повреждений мотора, вызванных перегревом, и сэкономить на ремонте. Современные цифровые устройства также способны фиксировать степень нагрева мотора в процессе его работы и выводить информацию на бортовой компьютер. Это облегчает диагностику неполадок, особенно если речь идёт о недостаточном прогреве узлов, который приводит к быстрому износу ДВС.

Разновидности

В настоящее время в автомобили устанавливаются два типа устройств:

• биметаллический;
• магнитный.

Принцип действия простейших биметаллических датчиков температуры двигателя основан на способности металлов к расширению при нагреве. Они состоят из двух плотно соединённых друг с другом пластин с различным коэффициентом расширения. Обычно одна из них медная, а другая – стальная.

В процессе нагревания медная пластина, обладающая большим коэффициентом расширения, огибает стальную. При нагреве до критических назначений пластина сгибается, соединяя контакты, за счёт чего включается лампа аварийного перегрева ДВС.

Более совершенное оборудование также снабжается специальным стержнем, который в зависимости от температурного режима меняет свою длину. За счёт этого происходит изменение силы тока, питающего индикатор со стрелкой-указателем.

Конструкция магнитного датчика состоит из металлического якоря и двух катушек. Последние подключаются к электросети следующим образом: один провод подаёт ток на датчик, а второй – имеет заземление. Якорь удерживает индикаторную стрелку. В зависимости от степени нагрева охлаждающей жидкости параметры проходящего через катушки электрического тока и создаваемого им магнитного поля претерпевают изменения. За счёт этого меняется степень смещения якоря относительно его положения в состоянии покоя.

Вы можете самостоятельно выяснить, какой именно датчик температуры двигателя стоит в вашем автомобиле. Магнитные устройства отличаются моментальной реакцией – после запуска мотора стрелка мгновенно покажет текущую температуру системы охлаждения. В свою очередь, биметаллические сенсорные устройства демонстрируют более медленную реакцию – после поворота ключа зажигания стрелка будет медленно подниматься к необходимому значению.

Где расположен датчик температуры двигателя?

Для начала, следует уточнить, что система контроля температуры ОЖ состоит из двух основных элементов: непосредственно датчика и контролирующего блока.

Датчик чаще всего располагается непосредственно в корпусе термостата. В некоторых моделях авто он встроен в верхний шланг радиатора охлаждающей системы или находится на головке блока цилиндров. При этом при установке оборудования монтажники следуют следующему правилу: сенсор должен находиться как можно ближе к месту выхода охлаждающей жидкости из двигателя.