Датчик температуры

Принцип работы датчиков температуры - термопар, термоэлектрических преобразователей, термопреобразователей сопротивления ТСМ, ТСП, Pt100 основан на зависимости электрического сопротивления металлов от температуры. Термопреобразователи (термопары, термоэлектрические преобразователи) выполняют в виде катушки из тонкой медной или платиновой проволоки на каркасе из изоляционного материала, заключенной в защитную гильзу.

Датчики температуры - термопреобразователи сопротивления характеризуются параметром где R₁₀₀ - сопротивление при 100 °С
R₀ - сопротивление при 0 °С

Для подключения термопреобразователей сопротивления к приборам ОВЕН и Fotek используется трехпроводная схема, которая позволяет уменьшить погрешность измерения, возникающую при изменении сопротивления проводов (например, при изменении их температуры). К одному из выводов терморезистора Rt подсоединяются два провода, а третий подключается к другому выводу Rt. При этом необходимо соблюдать условие равенства сопротивлений всех трех проводов.

Термопреобразователи сопротивления (термопары) могут подключаться к прибору с использованием двухпроводной линии, но при этом отсутствует компенсация сопротивления соединительных проводов и поэтому будет наблюдаться зависимость показаний прибора от колебаний температуры проводов.

Таблица 1. Параметры линий для соединения прибора с датчиком температуры

Термопреобразователи сопротивления, термопары, термоэлектрические преобразователи (ТС) относятся к параметрическим устройствам, таким как датчик температуры, поэтому всегда измерительные схемы на основе ТС должны иметь источник питания.

При этом источник питания должен быть таким, чтобы разогревом чувствительного элемента за счет протекания по нему тока можно было пренебречь.

Датчики температуры подключаются к измерительной схеме соединительным кабелем, имеющим свое собственное сопротивление, которое зависит от температуры окружающей среды. Если термопреобразователь подключен по двухпроводной схеме(рис.4), то может возникнуть погрешность измерения температуры.

Рисунок 1.Двухпроводная схема подключения датчика температуры

Это объясняется тем, что в этом случае к падению напряжения на термопреобразователе прибавляется падение напряжения на сопротивлениях Rл подводящих проводов.

Если изменится температура окружающей среды, то это вызовет изменение сопротивления Rл, паде ние напряжения на этом сопротивлении и напряжения Uвых, по которому судят о температуре объекта контроля.

Чувствительность к температуре окружающей среды можно уменьшить, добавив в измерительную систему один или два дополнительных провода, получив, таким образом трехпроводную или четырехпроводную схему включения датчика температуры(рис.2,3).

По одному проводу течет постоянный ток для питания датчика температуры, по другому поступает сигнал от датчика на вход измерительного усилителя прибора, а третий провод является общим для обоих контуров.

Рисунок 2. Трехпроводная схема включения датчика температуры

Преимущество этого решения в том, что изменения сопротивления сигнального провода, например из-за колебаний температуры, не сказываются на сигнале: по измерительному провод у не протекает ток (из-за высокого входного сопротивления усилителя), и следовательно на нем нет падения напряжения. Чувствительность к внешним помехам остается неизменной.

При четырехпроводной схеме включения(рис.3) датчика температуры по двум проводам с сопротивлениями Rл1 и Rл4 к термопреобразователю подводится постоянный ток (1..5 мА), а с помощью проводников с сопротивлениями Rл2 и Rл3 от термопреообразователя на измерительный прибор отводится падение напряжения, пропорциональное сопротивлению RK (температуре объекта контроля).

Рисунок 3. Четырехпроводная схема включения датчика температуры

Если источник тока обеспечивает стабильный ток при различных сопротивлениях нагрузки, а входное сопротивление измерительного прибора достаточно велико, то результат измерения не зависит ни от температуры подводящих проводов, ни от их длины.

Выберем трехпроводную схему включения датчика температуры ТСП 100,т.к. это типовое общепромышленное решение.

Мощность вентилятора вычисляется, исходя из количества воздуха (в м³), которое надо удалить за час.