
Датчик температуры – это прибор, который преобразует сигналы от датчиков температуры (таких как термопары или резистивные датчики температуры) в стандартные электрические сигналы (например, 4-20 мА, HART, RS485) для удаленной передачи, отображения или управления. Широко используемый в пр...
Датчик температуры — это прибор, который преобразует сигналы от датчиков температуры (таких как термопары или резистивные датчики температуры) в стандартные электрические сигналы (например, 4–20 мА, HART, RS485) для удаленной передачи, отображения или управления. Широко используемый в промышленном контроле процессов, управлении энергопотреблением и мониторинге окружающей среды, он обладает такими преимуществами, как высокая точность, устойчивость к помехам и возможность передачи сигналов на большие расстояния.
1. Основные функции датчиков температуры
(1)Преобразование сигнала: усиливает и линеаризует слабые сигналы (например, mV-уровень от термопар, Ω-уровень от RTD) в стандартные сигналы (например, 4-20 мА).
(2)Компенсация холодного спая (для термопар): автоматически компенсирует влияние температуры окружающей среды на выходной сигнал термопары.
(3)Линеаризация: преобразует нелинейную зависимость температуры от сопротивления/напряжения в линейный выходной сигнал.
(4) Изоляция и подавление помех: подавляет синфазные помехи посредством электрической изоляции, повышая стабильность сигнала.
(5) Связь и настройка: поддерживает протоколы HART, Profibus и Modbus, позволяя удаленно настраивать параметры.
2. Типы датчиков температуры
(1) Классификация по типу датчика
| Тип | Принцип | Характеристики |
| Термопарный датчик | Основан на эффекте Зеебека | Высокая термостойкость (до 1800 °C), но требует компенсации холодного спая |
| Датчик RTD | Основан на измерении сопротивления температуры (PT100) | Высокая точность (от ±0,1 °C до ±0,5 °C), отличная стабильность |
| Термисторный датчик | Основан на изменении сопротивления NTC/PTC | Высокая чувствительность, но узкий диапазон (-50℃~150℃) |
(2) Классификация по способу установки
- Встроенный датчик: датчик и датчик интегрированы, устанавливаются непосредственно на месте (например, резьбовое или фланцевое крепление).
- Удаленные датчики: датчик и датчик разделены, соединены кабелем; подходят для высоких температур или ограниченных пространств.
- Датчики на DIN-рейке: устанавливаются на DIN-рейках шкафа управления для централизованной обработки нескольких температурных сигналов.
(3) Классификация по выходной сигнал
- Аналоговый выход: 4-20 мА (наиболее распространенный), 0-10 В.
- Цифровой выход: HART, RS485 (Modbus), Profibus PA/DP, FF Foundation Fieldbus.
- Беспроводной выход: LoRa, NB-IoT (для удаленного мониторинга, например, нефтяных месторождений, ветряных электростанций).
3. Типичные сценарии применения
- Нефтехимия: реакторные емкости, мониторинг температуры трубопроводов (взрывозащищенные датчики).
- Энергетика: мониторинг температуры обмоток турбин и трансформаторов.
- Пищевая промышленность и фармацевтика: стерилизационные шкафы, хранение в холодовой цепи (гигиеничный дизайн).
- Системы отопления, вентиляции и кондиционирования: кондиционеры, управление подогревом полов.
- Интеллектуальное производство: терморегуляторы для литьевых машин и оборудования для 3D-печати.
4. Руководство по выбору
(1) Основные факторы, влияющие на выбор
• Совместимость датчиков:
- Для высоких температур выбирайте термопары (тип K, тип S); для средних и низких температур выбирайте PT100.
• Требования к окружающей среде:
- Сертификат взрывозащиты (Ex d, Ex ia); коррозионно-стойкие материалы (316L, Hastelloy).
• Требования к выходу:
- 4-20 мА (традиционный промышленный), HART (интеллектуальная калибровка), беспроводной (удаленный мониторинг).
• Метод установки:
- Интегральный (упрощенная проводка), разъемный (для высокотемпературных или подверженных вибрации сред).
5.Установка и техническое обслуживание
(1) Факторы, которые нужно учитывать при установке
- Расположение датчика: избегайте установки в мертвых точках или вблизи источников тепла/холода.
- Требования к проводке:
- Термопары требуют компенсационных кабелей; резистивные датчики требуют трехпроводных или четырехпроводных систем для минимизации погрешности проводов.
- Заземление и экранирование: сигнальные кабели должны иметь экранированное заземление для предотвращения электромагнитных помех.
(2) Калибровка и устранение неисправностей
- Регулярная калибровка: проверьте выходные сигналы с помощью стандартных источников температуры (калибраторы с сухим блоком, ледяные ванны).
- Распространенные неисправности:
- Дрейф сигнала: проверьте износ датчика или коррозию проводки.
- Отсутствие выходного сигнала: проверьте источник питания и импеданс контура.
Резюме
Температурные датчики являются основным оборудованием для промышленного измерения температуры. Ключевые факторы, которые необходимо учитывать при выборе:
1. Тип датчика (термопара/RTD), соответствующий условиям эксплуатации.
2. Выходной сигнал (4-20 мА/HART), соответствующий требованиям системы управления.
3. Пригодность для использования в конкретных условиях (взрывозащищенность, коррозионная стойкость, степень защиты).
Для высокоточных или высокотемпературных применений рекомендуются раздельные датчики RTD; интегрированные датчики термопары являются экономичным решением при ограниченном бюджете.