Будова та види датчиків температури в кліматичних системах

В основі процесу вимірювання температури лежить використання залежності фізичних властивостей певного тіла (об’єм, електричний опір, рівень випромінювання тощо) від температурних значень. З точки зору будь-якої автоматизованої системи, у тому числі кліматичної, температурні дані найдоцільніше передавати у вигляді електричної величини. Ця величина може бути постійною або переривчастою (постійний і переривчастий сигнал), і відповідно до цього розрізняють аналогові та цифрові види датчиків температури. Обидва види знаходять своє застосування в кліматичних системах.

Аналогові термодатчики

Серед усіх видів аналогових термодатчиків для кліматичних систем найчастіше застосовують терморезистори і термопари.

Терморезистор, або термістор, являє собою напівпровідниковий резистор, який при нагріванні чи охолодженні змінює свій активний електричний опір. Терморегулятор живить терморезистор опорною напругою (наприклад, 3,3 В), яку той зменшує до певної величини, у залежності від температури середовища (наприклад, при 25 °С — до 2,15...2,16 В). Надалі терморегулятор перетворює цю зміну опорної напруги в температуру, після чого приймає рішення про вмикання чи вимикання кліматичного обладнання.

 Розрізняють два види терморезисторів:

• позистори, або PTC-термістори (Positive Temperature Coefficient);
• NTC-термістори (Negative Temperature Coefficient).

У позисторах зі зростанням температурних значень збільшується активний електричний опір, а в NTC-термістори – навпаки зменшується. NTC-термістори частіше застосовуються для роботи разом з терморегуляторами.

Іншим видом аналогових датчиків є термопара. Цей термодатчик являє собою пару з двох ізольованих провідників різнорідних металів, що з’єднані між собою на одному кінці та утворюють два контакти на іншому. Якщо ці кінці знаходяться в різних температурних умовах, то в замкнутому колі з таких різнорідних провідників виникає невелика напруга. Терморегулятор вимірює цю напругу, і за допомогою відповідних алгоритмів дізнається значення температури. Діапазон вимірювання становить -270...+1820 ºC, залежно від того, з якого металу виготовлено кожен із провідників.

Аналоговий сигнал дозволяє отримати достатньо точні дані вимірювання. Однак, за своєю природою він є досить слабким і потребує підсилення. Тому використання аналогових термодатчиків на великих відстанях (сотні метрів) є проблематичним, а інколи й узагалі неможливим.

Особливості цифрових датчиків температури

Сигнал цифрових термодатчиків представлений у вигляді бінарного коду. Такі пристрої відрізняються від аналогових значно складнішою схемотехнікою. До їх конструкції входять температурний сенсор (наприклад, температурно-залежний генератор), аналогово-цифровий перетворювач, оперативна пам’ять тощо.

Перевагою таких пристроїв є більш висока точність вимірювання (від 0,5 і навіть до 0,0625 ºC), що дуже важливо, наприклад для інкубаторів. Також вони характеризуються достатньо широким температурним діапазоном (наприклад, модель DS18B20 може вимірювати від -55 до +125 ºC). Широкий температурний діапазон є доречним для роботи з електричними котлами.

Кожний терморегулятор terneo комплектується тим видом датчика температури, який найкраще відповідає конкретній сфері застосування. Деякі терморегулятори можуть працювати тільки з аналоговими NTC-терморезисторами R10 (наприклад, terneo rtp), інші — тільки з цифровими термодатчиками D18 (terneo BeeRT), а окремі термостати сумісні з обома їх видами (наприклад, terneo pro).