Датчики температуры
Датчики температуры. Виды и принцип действия, Как выбрать
Датчики температуры нужны для того, чтобы проконтролировать температуру в помещении, жидкости, твердого объекта или расплавленного металла.
Виды и принцип действия
Основой действия температурных датчиков в автоматизированном управлении является изменение температуры в электрический сигнал. Это обуславливает преимущества электрических измерений: результаты легко передавать по сети, скорость передачи может быть достаточно высокой. Величины могут преобразовываться друг в друга и обратно. Цифровой код создает повышенную точность замера, скорость и чувствительность.
Термопары
Термопара представляет собой две проволоки из разных металлов, спаянных между собой. При разности температур между горячим и холодным концом в цепи возникает электрический ток. Величина этого электрического тока зависит от термоэлектрической силы термопары, составляет от 40 до 60 мкВ, в зависимости от материала термопары. Материал термопары может быть разным. Это могут быть никель-хромовые, хромо-алюминиевые, железо-никелевые, железо-константановые и т.д.
Термопара является высокоточным датчиком температуры, однако эту точность достаточно проблематично снять. Термопара является относительным датчиком температуры, уровень ее напряжения имеет зависимость от температурной разности между спаями. При этом холодный спай находится при комнатной температуре или при какой-либо другой.
Рассмотрим работу термопары ближе. Есть две термопары и две температуры горячего и холодного конца. Соответственно ЭДС зависит от разности температур. Температуру холодного спая необходимо компенсировать. Аппаратным способом компенсации является использование второй термопары, которая помещена в заранее известную температуру.
Программным способом компенсации является использование другого датчика температуры, на этот раз абсолютного, который помещается в изотермическую камеру вместе с холодными спаями и контролирует их температуру с заданной точностью. Имеются трудности снятия данных с термопары.
Во-первых , она нелинейная. В ГОСТе заботливо введены коэффициенты полинома для перевода ЭДС в температуру и обратно. Эти полиномы большого порядка, но ничто не запрещает спокойно их посчитать силами контроллера.
Во-вторых , другая проблема заключается в том, что термо-ЭДС термопары измеряется в единицах и сотнях микровольт. Соответственно, использование широко доступных аналогоцифровых преобразователей приведет к полному провалу. Нужны прецизионные многоразрядные малошумящие аналогоцифровые преобразователи для того, чтобы использовать термопару в своих конструкциях.
Терморезисторы
Гораздо более простым способом измерения стало применение терморезисторов. Они работают на зависимости сопротивления материалов от внешней температуры. Металлические термометры сопротивления, в частности платиновые обладают очень высокой точностью и линейностью. Термометры сопротивления определяются двумя основными характеристиками.
Это базовое сопротивление термометра при определенной температуре. В ГОСТе базовым сопротивлением считается сопротивление при 0 градусах по Цельсию. ГОСТ рекомендует использование нескольких номиналов сопротивлений в Омах и температурный коэффициент, который определяется как разность сопротивлений нашей температуры и при 0 градусов, деленной на нашу температуру и t нуля градусов, умноженную на единицу, деленную на базовое сопротивление.
Ткс = (Re – R0c) / (Te – T0c) *1/R0c
В ГОСТе на терморезисторы вы найдете температурный коэффициент для различных термометров из платины, меди и никеля. Кроме того, там присутствуют коэффициенты полинома для расчета температуры из текущего сопротивления резистора. Одной из проблем термометров сопротивления является очень низкий температурный коэффициент сопротивления. Однако, измерять сопротивление с высокой точностью гораздо проще, чем очень малые значения напряжения в отличие от термопар.
Одним из способов измерения сопротивления является включение нашего термосопротивления в цепь источника тока и измерение дифференциального напряжения. Использование полупроводников даст нам температурный коэффициент доли единицы процента, их гораздо проще измерять с помощью аналогоцифровых преобразователей. Есть интегральные микросхемы датчиков температуры, аналоговый выход которых уже соответствует питаемому напряжению. Такие датчики температуры можно напрямую подключать к аналогоцифровому преобразователю и спокойно оцифровывать его с помощью восьми- или десятибитного АЦП.
Комбинированный датчик
Помимо интегральных схем с выходом, существуют датчики с цифровым интерфейсом. Одним из популярных датчиков является комбинированный датчик температуры и влажности серии SHT1. Этот датчик позволяет измерять температуру с точностью + 2 градуса и влажность с точностью + 5 градусов. Главной проблемой данного датчика температуры является то, что там решили оптимизировать интерфейс. Он позволяет подключать параллельные устройства.
Цифровой датчик
Цифровой датчик температуры DS18B20, который представляет собой трехвыводную микросхему, позволяет с высокой точностью до 0,5 градуса получать температуру с множеством параллельно работающих датчиков. В этом датчике широкий интервал температур от -55 до +125 градусов. Основной его недостаток – медлительность. Вычисления с максимальной точностью он делает за 750 мс. Ввиду инерционности корпуса датчика температуры опрашивать его нет никакого смысла.
Бесконтактные датчики (пирометры)
В этом датчике имеется специальная тонкая пленка, поглощающая инфракрасные излучения, тем самым нагревающаяся. Такие бесконтактные термосенсоры используются в тепловизорах. Там имеется не один тепловой датчик, а матрица. Они позволяют на расстоянии до 3 метров детектировать тепловой объект.
Кварцевые преобразователи температуры
Для того, чтобы измерить температуру в интервале -80 +250 градусов применяют кварцевые преобразователи. Они работают на частотной зависимости кварца от температуры. Действие датчиков происходит на частотной зависимости. Функция преобразователя меняется от расположения среза по осям кристалла.
Кварцевые датчики работают с высокой чувствительностью, разрешением, стабильностью. Эти свойства делают их перспективными в использовании. Они получили большое распространение в цифровых термометрах.
Шумовые датчики температуры
Работа шумовых датчиков заключается на зависимости шумовой разности потенциалов на резисторе от температуры. Практически реализовать способ измерения температуры шумовыми датчиками можно, сделав сравнение шумов 2-х одинаковых резисторов, один находится при определенной температуре, 2-й при измеряемой температуре. Шумовые датчики температуры применяются для температурного интервала -270 -1100 градусов.
Преимуществом шумовых датчиков стала возможность измерения температуры в термодинамике на вышеописанной закономерности. Но это осложнено трудным измерением напряжения шума, так как оно мало и сравнимо с шумом усилителя.
Датчики температуры ЯКР (ядерного квадрупольного резонанса)
Термометры ЯКР работают за счет действия градиента поля тока решетки кристалла и момента ядра, которое вызвано отклонением заряда от симметрии сферы. Это создает процессию ядер. Частота имеет зависимость от градиента поля решетки. Для разных веществ имеет величину до тысяч МГц. Градиент зависит от температуры, с ее возрастанием частота ЯКР уменьшается.
Датчики температуры ЯКР образуют ампулу с веществом, помещенную в обмотку индуктивности, которая соединена с контуром генератора. Когда частота генератора совпадает с частотой ЯКР, то энергия генератора поглощается. Допуск замера температуры -263 градуса равен + 0,02 градуса, а температуры 27 градусов +0,002 градуса. Преимуществом термометров ЯКР становится стабильность, неограниченная по времени, недостатком является значительная нелинейность преобразующей функции.
Объемные преобразователи
Объемные датчики действуют на расширении и сжатии веществ при изменении температуры. Диапазон действия преобразователей определяется, насколько стабильны свойства материалов. Датчиками делают измерения температуры в интервале -60 -400 градусов. Допуск измерения составляет от 1 до 5%. Интервал работы датчика с жидкостью может зависеть от температуры закипания и замерзания. Погрешности измерения датчиков на жидкости от 1 до 3%, определяются температурой среды.
Нижняя граница измерения преобразователей на газе определяется температурой перехода газа в жидкое состояние, верхняя граница – стойкостью баллона к воздействию температуры.
Как установить электронный датчик температуры на скутер
Датчика температуры двигателя установлен на скутер Honda Dio, двигатель которого подвергся ремонту ЦПГ по причине перегрева. Этот же датчик температуры, легко устанавливается на любую другую мототехнику.
Так выглядит прибор. Индикаторы бывают 2х цветов — красного и зеленого. Для установки мы выбрали красный.
Купить датчик температуры для мотоцикла, скутера можно в 2х вариантах: Вариант 1 или Вариант 2
- Диапазон измеряемых температур от — 70….+ 250 С
- Погрешность измерений: не более 1С
- Питание: постоянное (12в) — от аккумуляторной батареи, батареек, прочего.
- Потребляемый ток: не более 20 мА
- Тип: бескорпусной, одноканальный
Дополнительно для установки, потребовался провод питания около 1 метра, 2 конденсатора на 25 В емкостью 1000 мкФ и стабилизатор напряжения на 12 В типа крен, именуемый в народе кренка. Набор радиодеталей не входит в комплектность прибора, но его можно заказать, оставив комментарий к заказу.
Сначала собирается «блок питания» прибора, на что ушло около 15 минут. Схема питания содержится в инструкции датчика температуры. Купить электронный датчик температуры для скутера!
Снимается и разбирается приборная панель скутера. Готовится вырез по размерам индикатора температуры. Процедуру следует производить без спешки. Вставляем в подготовленный вырез панели скутера индикатор прибора
Для закрепления индикатора использовался термоклей, нанеся его с обратной стороны
Собрали приборную доску выведя провода датчика температуры и питания, через обратную сторону, в месте выхода основного жгута проводки. Блок питания оставили снаружи корпуса приборной панели, прикрепив его к проводам
Датчик температуры можно установить на двигатель несколькими способами:
- В головку двигателя.
- Под свечу зажигания с помощью специального элемента.
- В масляный картер, через отверстие под масляный щуп — для измерения температуры масла.
- В систему охлаждения двигателя. Датчик в токопроводящих жидкостях может замкнуть и выйти из строя, для такого монтажа следует выточить переходник, в который монтируется датчик.
Мы покажем только 2 варианта монтажа датчика:
Установка датчика температуры на скутер, в головку двигателя
Размер датчика составляет L 21 мм, D 5 мм.
Выбираем место сверления, опираясь на толщину головки двигателя. Лучше в средней, или дальней от выхлопа частях. В идеале у шпильки цилиндра. Сверло использовать от D 5.1 мм. — с учетом расширения металлов при нагреве. Высверливаем углубление не менее 7 мм. (не сквозное). Подготовленное углубление заполняем теплопроводной пастой типа КПТ 8, затем вставляем датчик и фиксируем, например, слегка замяв края углубления с помощью керна. Провод датчика необходимо поместить в дополнительную защиту типа кембрик, или применить частую фиксацию — исключив перетирание изоляции.
Для установки датчика температуры под свечу зажигания потребуется модернизировать датчик с помощью специального элемента. Конечный результат работы по доработке датчика для установки датчика под свечу
Закончив с установкой датчика, произвели подключение питания прибора, запустили двигатель и получили конечный результат работы
Прокатились — все работает! Датчик оперативно отслеживает температуру двигателя, четко выдает показания на панель приборов
Хотелось бы добавить, что прибор весьма универсален и используется не только на скутерах, но и на прочей мото — технике, а так, же на автомобилях. Применим для решения бытовых вопросов, например — замера температуры воздуха. Главными качествами можно с уверенностью назвать: оперативность показаний, не высокая стоимость, возможность самостоятельной установки.
Поблагодарите автора, нажав кнопку рейтинг вверху страницы, или разместив ссылку на статью в сети интернет. Спасибо 
Хотелось бы добавить, что прибор весьма универсален и используется не только на скутерах, но и на прочей мото — технике, а так, же на автомобилях. В довершении всего может использоваться для решения бытовых вопросов, например — замера температуры воздуха.
Сайт о внедорожниках УАЗ, ГАЗ, SUV, CUV, кроссоверах, вездеходах
Указатель температуры охлаждающей жидкости 14.3807 электромагнитный, логометрического типа. Предназначен для контроля температуры охлаждающей жидкости в двигателе. Оснащен сигнализатором перегрева. На автомобилях УАЗ входит в состав щитка приборов 14.3805 или КП116-3805010. Работает совместно с датчиком температуры ТМ100.
Указатель температуры охлаждающей жидкости 14.3807, характеристики.
Указатель температуры охлаждающей жидкости 14.3807 представляет собой электромагнитный логометр с неподвижными катушками и подвижным постоянным магнитом связанным со стрелкой. Кроме автомобилей семейства УАЗ-31512, фургонов УАЗ-3741 и УАЗ-3909, санитарных УАЗ-3962, автобусов УАЗ-2206, грузовых УАЗ-3303 и УАЗ-39091, указатель температуры охлаждающей жидкости 14.3807 применяется на автомобилях ГАЗ, ЗИЛ, УРАЛ, ЛУАЗ, и автобусах ПАЗ, ЕРАЗ, КАВЗ.
Основные характеристики указателя 14.3807 :
— Диапазон показаний, градусов Цельсия : 40-120
— Цена деления, градусов Цельсия : 20
— Тип измерительного механизма : магнитоэлектрический
— Номинальное напряжение, В : 12
— Посадочный диаметр кожуха, мм : 60
— Посадочный диаметр для ламподержателя подсветки и сигнализатора, мм : 11,5
— Конструкция электрического соединения : штекер 6,35 мм
— Масса, кг : 0,18
Датчик температуры охлаждающей жидкости ТМ100, характеристики.
Указателя 14.3807 получает показания от датчика температуры ТМ100, который установлен в головке блока цилиндров двигателя. Рабочим элементом датчика является термистор помещенный в металлический корпус.
Основные характеристики датчика температуры ТМ100 :
— Пределы измерения температуры, градусов : 40-120
— Номинальное напряжение, В : 12, 24
— Ток нагрузки, А : 0,1
— Присоединение : винт М3
— Размер под ключ : S19
— Резьба : K3/8
— Вес, г : 45
Схема подключения указателя температуры 14.3807 и датчика температуры ТМ100.
Контрольная лампа предельной температуры охлаждающей жидкости в радиаторе и датчики температуры ТМ104 или ТМ111-09.
Контрольная лампа расположена на панели приборов УАЗ и работает совместно с датчиком температуры ТМ104 или ТМ111-09, который расположен в верхней части радиатора. Биметаллическая пластина внутри датчика замыкает контакты и контрольная лампа загорается при температуре охлаждающей жидкости в радиаторе в пределах 91-98 градусов.
Во время эксплуатации автомобиля не допускается значительное понижение уровня охлаждающей жидкости в системе охлаждения двигателя и как следствие обнажение трубок в верхнем бачке радиатора, так как от перегрева датчик температуры может выйти из строя.
Перестановка местами датчика ТМ100 указателя температуры охлаждающей жидкости и датчика ТМ104 или ТМ111-09 контрольной лампы аварийного перегрева охлаждающей жидкости не допускается, так как указатель и лампа в таком случае работать не будут.
Схема подключения и работы аварийного датчика температуры ТМ104 или ТМ111-09.
Расположение датчиков температуры ТМ100 и ТМ104 в автомобилях семейства УАЗ-31512.
Расположение датчиков температуры ТМ100 и ТМ111-09 в автомобилях семейства УАЗ-3741.
Проверка исправности указателя температуры 14.3807 и датчика температуры ТМ100.
Указатель температуры охлаждающей жидкости 14.3807 проверяется путем сравнения его показаний с показаниями термометра. Для этого надо вывернуть датчик температуры ТМ100, при необходимости удлинить его провод, соедините датчик отдельным проводом с массой автомобиля и поместите вместе с термометром в середину сосуда с водой нагретой до кипения. Клемму датчика погружать в воду не следует.
Затем остается сравнивать показания указателя температуры 14.3807 и термометра. Температура воды до требуемой величины доводится путем долива в сосуд холодной воды. При температуре воды в 100 и 80 градусов погрешность показаний указателя не должна превышать +-5 градусов, а при температуре воды в 40 градусов погрешность не должна превышать +4 или -12 градусов.
Если показания указателя превышают указанные пределы, то сначала надо попробовать заменить датчик ТМ100, а если это не даст положительных результатов, то заменить указатель температуры охлаждающей жидкости 14.3807.
Если стрелка указателя постоянно находится в начале шкалы.
То при включенном зажигании отсоединить провод от датчика указателя и соединить его наконечник с массой. Если стрелка отклонится, то следовательно неисправен датчик и его необходимо заменить. Если стрелка не отклоняется, снять щиток приборов и при включенном зажигании соедините с массой клемму «Д» указателя. Отклонение стрелки в этом случае укажет на его исправность и на повреждение провода, соединяющего датчик с указателем. Если стрелка не отклоняется, то неисправен сам указатель.
Если стрелка указателя постоянно находится в конце шкалы.
То при включенном зажигании отсоединить провод от датчика. При неисправном датчике стрелка должна вернуться в начало шкалы. Если стрелка остается в конце шкалы, то провод имеет замыкание на массу или неисправен указатель. Его исправность можно проверить, отсоединив провод от клеммы «Д». При включенном зажигании стрелка должна находиться в начале шкалы.
Проверка указателя температуры 14.3807 при помощи контрольного реостата.
Для проверки указателя 14.3807 таким способом, его надо подсоединить к контрольному реостату. При сопротивлении контрольного реостата в 400-530 Ом стрелка должна находиться около отметки 40 градусов. При сопротивлении 80-95 Ом — около отметки 80 градусов. При сопротивлении 51-63 Ом — около отметки 120 градусов.
Диагностика исправности датчика температуры ТМ100 по его сопротивлению.
При температуре 40 градусов сопротивление на датчике должно быть в пределах 400-530 Ом, при температуре 80 градусов — в пределах 130-157 Ом, при температуре 100 градусов — в пределах 80-95 Ом, а при температуре 120 градусов — в пределах 51-63 Ом.
Ремонт указателя температуры охлаждающей жидкости и его датчика.
Указатель температуры охлаждающей жидкости 14.3807 и датчики ТМ100, ТМ104 и ТМ111-09 ремонту не подлежат. Поэтому в случае их неисправности следует проверить только электрические соединения и исправность проводки, и если они в порядке, то заменить указатель или датчики на новые. Рекомендуется сначала попробовать заменить датчики, так как они обычно чаще выходят из строя.
Как проверить указатель температуры охлаждающей жидкости на работоспособность?
11 января 2017 Категория: Обслуживание и ремонт
Контролировать температуру охлаждающей жидкости очень важно для того, чтобы сохранить работоспособность автомобиля. Неверные показания приборов могут сбить с толку водителя, из-за чего он может случайно перегреть или, напротив, недостаточно прогреть двигатель, что также может привести к массе неполадок и весьма дорогому ремонту.
Бывают случаи, когда из-под капота уже начинает идти пар, а показатель температуры все еще находится в «синей» зоне, свидетельствующей о непрогретости мотора!
Работа двигателя при низких температурах также не пойдет ему на пользу. Поэтому многие автомобилисты задаются вопросом: как проверить указатель температуры охлаждающей жидкости, а также, что делать в случае его неисправности? В этой статье мы поставим точку над этим вопросом.
Не работает указатель или все же датчик температуры?
В этом вопросе существует один небольшой, но очень коварный нюанс. Дело в том, что выйти из строя может как сам указатель, так и датчик температуры. В первом случае водитель лишь получает недостоверные показания приборов, что в большинстве случаев при хорошем состоянии автомобиля и отсутствии в нем неисправностей не приводит к серьезным последствиям, однако и является достаточно неприятной поломкой.
Однако если не работает ДТОЖ, то последствия могут быть куда плачевнее. Все дело в том, что современные автомобили «напичканы» электроникой, которая призвана защитить автомобиль от возможных поломок. Работа всей этой электроники основана на датчиках, и именно данные получаемые от них являются основой для формирования сигналов управляющим механизмам, которые корректируют работу узлов автомобиля.
Если бортовой компьютер принимает неверные данные с них, то в результате неправильно регулирует работу узлов автомобиля, что может привести к крайне неприятным последствиям. Поэтому, если у вас возникли проблемы с показателями температуры двигателя, то в первую очередь нужно определиться, дело в указателе температуры или все-таки в датчике.
Проверка указателя температуры охлаждающей жидкости
Итак, как проверить указатель температуры охлаждающей жидкости? Для начала заглушите двигатель и подождите, пока он остынет. Отключите разъем, к которому присоединяется датчик температуры ОЖ, и соедините его с резистором сопротивлением в 100 Ом.
Далее необходимо включить зажигание. Правильно функционирующий указатель покажет температуру в 90 градусов. Если прибор показывает неправильную температуру или показания вообще отсутствуют, то неполадка кроется в проводке или самом указателе.
Вероятнее всего, где-то произошло замыкание или обрыв электросети автомобиля, из-за чего при правильной работе датчика температуры на приборной панели демонстрируются неверные данные.
Проверьте изоляцию проводов, идущих от датчика к приборной панели и бортовому компьютеру, поврежденные провода следует заменить или, на худой конец, восстановить. Если вся проводка находится в хорошем состоянии, но указатель температуры работает некорректно, то дело именно в нем, следует произвести замену или ремонт указателя.
Как определить неисправность ДТОЖ?
Если же указатель функционирует правильно и проводка цела, включите датчик обратно в цепь, заведите мотор и прогрейте его в штатном режиме. Если при этом на указателе сохраняются показания не соответствующие нормальным значениям, или стрелка указателя даже не сдвинулась с места, то неполадка кроется именно в датчике. В данном случае необходимо его попросту заменить.
Кстати о признаках неисправности датчика температуры охлаждающей жидкости можете ознакомиться, перейдя по этой ссылке. Прочитав данный материал, вы более подробно узнаете о методах проверки датчика на работоспособность, а также его роли в двигателе автомобиля.
Еще один способ проверки датчика температуры
Существует еще один способ проверки датчика, ваши действия должны заключаться в следующем. В первую очередь нужно отключить отрицательную клемму с аккумуляторной батареи автомобиля, слить с мотора антифриз, чтобы жидкость не пролилась после снятия датчика.
Далее нужно снять датчик с двигателя и протестировать его омметром. Один контакт необходимо прикрепить к контакту датчика. Вторая клемма прибора должна быть замкнута на корпусе ДТОЖ. Показания омметра при нормальной температуре должны составлять порядка 700-800 Ом.
Попробуйте проверить датчик в иных условиях, например, погрузив его в горячую (около 70-80 градусов) воду: в таком случае сопротивление будет меньше. Также стоит проверить его в холодной воде, где сопротивление естественно увеличится. Если показания омметра при заданных температурах отличаются от нормальных значений, или не происходит уменьшение, или увеличение сопротивления при нагревании и охлаждении датчика, то проблема именно в нем – его следует заменить. В противном случае нужно искать неисправность в указателе или проводах, идущих к нему.
Рекомендуем к просмотру полезное видео о проверке указателя и датчика температуры охлаждающей жидкости. В данном видео вы узнаете, где находится датчик указателя, как его проверить, а также определить, в чем именно неисправность в самом датчике указателя или щитке приборов, обязательно смотрим:
Это все что мы хотели сказать по вопросу о том, как проверить указатель температуры охлаждающей жидкости. Теперь вам не составит труда отличить поломку указателя температуры от неисправности самого датчика. Если при неработоспособности первого еще можно как-то ездить без серьезных последствий для двигателя, то дальнейшая эксплуатация авто при неисправности ДТОЖ абсолютна противопоказана. В любом случае затягивать с ремонтом не стоит, пока данная неполадка не повлекла за собой еще более серьезные последствия!
