Датчик температуры воздуха для автомобиля и не только. Датчик температуры на


Датчик температуры охлаждающей жидкости

Для контроля работы двигателя внутреннего сгорания используются разнообразные сигнализаторы. Предлагаем рассмотреть, как работает датчик температуры охлаждающей жидкости, как производится его проверка и замена, если он неисправен.

Что это такое

Стандартный датчик охлаждающей жидкости – это устройство, которое используется для измерения антифриза, находящегося в двигателе внутреннего сгорания. Зафиксированные параметры датчика при помощи сигналов возвращаются в блок управления двигателем, который в свою очередь использует эти данные, чтобы отрегулировать нужное количество топлива и определенный угол зажигания.

В некоторых моделях автомобилей сигнализатор может применяться для переключения на элекровентиляционную систему охлаждения. Скажем, так работает датчик температуры автомобильной охлаждающей жидкости в ВАЗ-1117 (и номер 1119) Лада Калина, Лада Приора и Гранта, Ланос, Тойота Камри (Toyota).

Фото – датчик температуры охлаждающей жидкости ВАЗ 2010

На многих иностранных машинах, показания прибора также выводятся на приборной панели. Например, в Volkswagen Golf (Фольксваген Гольф), Subaru (Субару), Mazda (Мазда), Opel Vectra (Опель Вектра) и Passat (Пассат), BMW (БМВ), Ford Focus (Форд Фокус), Daewoo Nexia (Дэу Нексия), Fiat (Фиат), Audi (Ауди) и прочих.

По мере измерения температуры датчика, его уровень сопротивления может меняться. Существует два вида таких датчиков в зависимости от изменения сопротивления:

  1. Датчики с отрицательным температурным коэффициентом, работают по принципу: внутреннее сопротивление уменьшается при росте температуры и наоборот;
  2. Датчики с положительным температурным коэффициентом. При росте температуры они увеличивают сопротивление.

У практически всех автомобилей установлены сигнализаторы с отрицательным коэффициентом. Датчики отрицательной температуры охлаждающей жидкости есть в Газель, ГАЗ, МАЗ, Камаз, Мерседес, Ниссан, Нива, Мицубиси, ОКА, Пежо, Вольво, Renault Logan (Рено Логан), OPEL Astra (Опель Астра), Geely, ЗМЗ.

Фото – температурный датчик

Принцип работы датчика

Блок управления автомобилем отправляет регулируемое напряжение (9-вольтовое) непосредственно в датчик указателя температуры охлаждающей жидкости. В зависимости от падения вольтажа на контактах сигнализатора, будет падать сопротивление, что сразу же зафиксирует блок управления.

В таком случае, автомобильная компьютерная или механическая система сможет вычислить температуру двигателя, а затем (используя данные других приборов) применить справочные таблицы для выполнения корректировки приводов двигателя, т.е. изменить уровень и поступления топлива или угол опережения зажигания.

Фото – схема датчика температуры охлаждающей жидкости

Сопротивление датчика охлаждающей жидкости очень зависит от внешних факторов. Это температура воздуха вне автомобиля, различные особенности привода. Для наиболее корректной работы сигнализатора нужно использовать охлаждающую жидкость, рекомендованную для определенного времени года, она стоит дорого, но продлевает жизнь Вашему авто.

Видео: проверка датчика температуры двигателя

Замена датчика

Чтобы начать ремонт датчика охлаждающей жидкости, нужно определить его расположение. Чаще всего он установлен возле термостата или радиатора, в некоторых случаях бортовой компьютер использует показания с обоих датчиков или одного из них, в зависимости от марки авто и его модели. Например, так датчик расположен в Рено, Шевроле, Ситроен, Шкода, Чери, КИА, Субару Импреза.

Есть несколько способов, которые помогут узнать, что датчик нужно поменять. Если у Вас рабочие все остальные системы в авто, то на приборной панели о неисправности сообщит при помощи светового сигнала. Если в автомобиле компьютерное управление, то определить проблему можно будет при помощи расшифровки комбинации на мониторе.

Фото – датчик температуры на приборной панели

Зависимо от года выпуска машины, а также её марки, многие автолюбители отмечают возрастание затрат топлива у двигателя. Но при этом нужно понимать, что дизель так не определишь (УАЗ, ПАЗ и прочие). Если у Вас механика, а не компьютерная система управления, то вот сигналы того, что нужно купить новый датчик температуры охлаждающей жидкости:

  1. Автомобиль стал потреблять топлива больше, чем обычно;
  2. Когда машина заводится, и двигатель достигает своей максимальной температуры, он глохнет;
  3. Появились проблемы с запуском;
  4. Из трубы глушителя выходит черный дым.

Рассмотрим, как осуществляется замена датчика температуры охлаждающей жидкости типа G62 на автомобиле Kia Sportage с двигателем объемом 2 литра. Аналогичная инструкция также пригодится при ремонте Acura, BMW, Buick, Chevrolet, Ford, Toyota, Volkswagen, Ваз 2110/2112 инжектор, Рено Гранд Сценик и прочих.

Фото – разные датчики температуры охлаждающей жидкости

В этой модели при поломке датчика охлаждающей жидкости, поступает аварийный сигнал 117, который говорит о том, что дальнейшая работа прибора невозможна и необходима установка нового сигнализатора. В Шевроле номер PO118 это высокий сигнал. Общая схема работы выглядит так:

  1. Чтобы добраться к датчику, Вам нужно снять воздуховод, который охлаждает корпус воздушного фильтра и присоединяется к радиатору при помощи двух болтовых соединений и шланга подачи воздуха. Открутите болты и снимите хомут, аккуратно достаньте всю систему. Отключите от датчика электрические провода, чтобы корректно провести замеры сопротивления. Установите мультиметр на режим омметра и задайте значение в 1000 Ом. Подключите контакты устройства к положительному и отрицательному контактам. Нормальное сопротивление должно быть в пределах 2700 Ом при выключенном моторе. Для проверки датчика при включенном движке, нужно убрать тестер подальше от вращающихся частей авто; Фото – проверка датчика мультиметром
  2. Убедившись, что датчику температуры необходим ремонт, нужно отсоединить его от двигателя. Чтобы продолжить снятие, Вы должны предварительно слить антифризную жидкость из радиатора при помощи сливного клапана. После проверить еще раз радиатор и контакты датчика и открутить регулирующий болт как на фото; Фото – снятие датчика
  3. Сборка производится в обратной форме. Нужно помнить, что практически основная характеристика датчика температуры охлаждающей жидкости – это материал шайбы. Если шайба медная, то резьбу сигнализатора не нужно обрабатывать герметиком, в противном случае обязательно смажьте устройство. Фото – медный температурный датчик

Совет от автолюбителей на форумах: если по какой-то причине Вы не можете сразу при поломке понять датчик температуры охлаждающей жидкости, то вместо него можно подключить дополнительный (такое подключение может по показателям температуры немного отличаться от основного).

www.asutpp.ru

Датчики температуры. Виды и работа. Как выбрать и применение

Датчики температуры нужны для того, чтобы проконтролировать температуру в помещении, жидкости, твердого объекта или расплавленного металла.

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.

Виды и принцип действия
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.

Параметры выбора датчика температуры
  1. Диапазон рабочей температуры.
  2. Возможность погружения датчика в объект измерения или среду. Если это невозможно, то лучше выбрать пирометр или термометр.
  3. Условия проведения замеров. Если нужно измерять в агрессивной среде, то надо выбирать датчик в коррозионностойком корпусе, или бесконтактного типа. Также следует определить наличие давления, влажности и т.д.
  4. Время работы датчика до калибровки или замены. Многие датчики не могут долго и стабильно работать (термисторы).
  5. Величина сигнала выхода. Существуют датчики, выдающие сигнал по току, или в градусах.
  6. Технические данные: погрешность, разрешение, напряжение, время сработки. Для полупроводников важен тип корпуса.
Похожие темы:

 

electrosam.ru

ДАТЧИКИ ТЕМПЕРАТУРЫ

   В этой статье мы обсудим различные типы датчиков температуры и возможность их использования в каждом конкретном случае. Температура - это физический параметр, который измеряется в градусах. Она является важнейшей частью любого измерительного процесса. К областям требующим точных измерений температуры относится медицина, биологические исследования, электроника, исследования различных материалов, и тепловых характеристик электротехнической продукции. Устройство, используемое для измерения количества тепловой энергии, позволяющее  нам обнаружить физические изменения температуры известно как датчик температуры. Они бывают цифровые и аналоговые.

Основные типы датчиков

   В целом, существует два методы получения данных:

   1. Контактный. Контактные датчики температуры находятся в физическом контакте с объектом или веществом. Они могут быть использованы для измерения температуры твердых тел, жидкостей или газов.

   2. Бесконтактный. Бесконтактные датчики температуры производят обнаружение температуры, перехватывая часть инфракрасной энергии, излучаемой объектом или веществом и чувствуя его интенсивность. Они могут быть использованы для измерения температуры только в твердых телах и жидкостях. Измерять температуру газов они не в состоянии из-за их бесцветности (прозрачности).

Типы датчиков температуры

   Есть много различных типов датчиков температуры. От простых контролирующих процесс вкл/выкл термостатического устройства, до сложных контролирующих системы  водоснабжения, с функцией её нагрева применяемых в процессах выращивания растений. Два основных типа датчиков, контактные  и бесконтактные далее подразделяются на резистивные, датчики напряжения и электромеханические датчики. Три наиболее часто используемых датчика температуры это:

  • Термисторы
  • Термопреобразователи сопротивления
  • Термопары

   Эти датчики температуры отличаются друг от друга с точки зрения эксплуатационных параметров.

Термистор

   Термистор - это чувствительный резистор, изменяющий свое физическое сопротивление с изменением температуры. Как правило, термисторы изготавливаются из керамического полупроводникового материала, такого как кобальт, марганец или оксид никеля и покрываются  стеклом. Они представляют собой небольшие плоские герметичные диски, которые сравнительно быстрое реагируют на любые изменения температуры.

   За счет полупроводниковых свойств материала, термисторы имеют отрицательный температурный коэффициент (NTC), т.е. сопротивление уменьшается с увеличением температуры. Однако, есть также термисторы, с положительным температурным коэффициентом (ПТК), их сопротивление возрастает с увеличением температуры.

График работы термистора

Преимущества термисторов

  • Большая скорость реагирования на изменения температуры, точность.
  • Низкая стоимость.
  • Более высокое сопротивление в диапазоне от 2,000 до 10,000 ом.
  • Гораздо более высокая чувствительность (~200 ом/°C) в пределах ограниченного диапазона температур до 300°C.

Зависимости сопротивления от температуры

   Зависимость сопротивления от температуры выражается следующим уравнением:

   где A, B, C - это константы (предоставляются условиями расчёта), R - сопротивление в Омах, T - температура в Кельвинах. Вы можете легко рассчитать  изменение температуры от изменения сопротивления или наоборот.

Как использовать термистор?

   Термисторы оцениваются по их резистивному  значению при комнатной температуре (25°C). Термистор-это пассивное резистивное  устройство, поэтому оно требует производства контроля текущего выходного напряжения. Как правило, они соединены последовательно с подходящими стабилизаторами, образующими делитель напряжения сети.

   Пример: рассмотрим термистор с сопротивлением значение 2.2K при 25°C и 50 Ом при 80°C. Термистор подключен последовательно с 1 ком резистором через 5 В питание.

   Следовательно, его выходное напряжение может быть рассчитано следующим образом:

   При 25°C, RNTC = 2200 Ом;

   При 80°C, RNTC = 50 Ом;

   Однако, важно отметить, что при комнатной температуре стандартные значения сопротивлений различны для различных термисторов, так как они являются нелинейными. Термистор имеет экспоненциальное изменение температуры, а следовательно-бета постоянную, которую используют, чтобы вычислить его сопротивление для заданной температуры. Выходное напряжение на резисторе и температура  линейно связаны.

Резистивные датчики температуры

   Температурно-резистивные датчики (термопреобразователи сопротивления) изготовлены из редких металлов, например платины, чье электрическое сопротивление изменяется от соответственно изменению температуры.

   Резистивный детектор температуры имеет положительный температурный коэффициент  и в отличие от термисторов, обеспечивает высокую точность измерения температуры.  Однако, у них слабая чувствительность. Pt100 являются наиболее широко доступным датчиком со стандартным значение сопротивления 100 Ом при 0°C. Основным недостатком является высокая стоимость.

Преимущества таких датчиков

  • Широкий  диапазон  температур от -200 до 650°C
  • Обеспечивают высокий выход по току падения
  • Более линейны по сравнению с термопарами  и термосопротивлениями

Термопары

   Наиболее часто используются датчики температуры-термопары, потому что они точны, работают в широком диапазоне температур от -200°C до 2000°C, и стоят сравнительно недорого. Термопара с проводом и штепсельной вилкой на фото далее:

Работа термопар

   Термопара изготовляется из двух разнородных металлов, сваренных вместе, что даёт эффект разности потенциалов от температуры. От разницы температур между двумя спаями, образуется напряжение, которое используется для измерения температуры. Разность напряжений между двумя спаями называется “эффект Зеебека”.

   Если оба соединения имеют одинаковую температуру, потенциал различия  в разных соединениях равен нулю, т.е. V1 = V2. Однако, если спаи имеют разную температуру,  выходное напряжение относительно разности температур между двумя спаями будет равно их разности V1 - V2.

Типы термопар

   В зависимости от конструкции и назначения различают термопары погружаемые и поверхностные; с обыкновенной, взрывобезопасной, влагонепроницаемой или иной оболочкой (герметичной или негерметичной), а также без оболочки; обыкновенные, виброустойчивые и ударопрочные; стационарные и переносные и другие.

el-shema.ru

Датчик температуры | Все своими руками

Опубликовал admin | Дата 9 июня, 2014

     Зависимость падения напряжения на p-n переходе от температуры было замечено сразу после создания самого этого перехода. Это свойство полупроводников используется в электронных термометрах, датчиках температуры, термореле и т.д.

     Простейшим датчиком температуры является p-n переход кремниевого диода, температурный коэффициент напряжения, которого равен, примерно, 3 мВ/°C, а прямое падение напряжения находится в районе 0,7В. Работать с таким маленьким напряжением неудобно, поэтому в качестве термозависимого элемента лучше использовать p-n переходы транзистора, добавив к нему базовый делитель напряжения. Полученный двухполюсник обладает свойствами цепочки диодов, т.е. падение напряжения на нем можно устанавливать намного больше, чем 0,7В. Зависит оно от соотношения базовых резисторов R1 и R2 см. рис. 1.

     Обладая отрицательным температурным коэффициентом сопротивления, этот двухполюсник нашел применение в схеме питания варикапов. При повышении температуры, емкость варикапов начинает увеличиваться, но одновременно уменьшается падение напряжения на двухполюснике VT1, R1,R2, что ведет к увеличению напряжения на переменном резисторе и соответственно на варикапе, уменьшая его емкость. Таким образом, достигается температурная стабилизация резонансной частоты колебательного контура. На рисунке 2 показана схема двухполюсника, который можно использовать в качестве термодатчика в схемах электронных термореле и термометрах. Здесь есть одно неудобство, кристалл транзистора КТ315 размещен в пластмассовом корпусе, что повышает инерцию измерения температуры или срабатывания реле. И второе, это неудобство крепления его к объекту, температуру которого необходимо отслеживать. Например, для отслеживания температуры теплоотводов мощных ПП, лучше применить в качестве термодатчика транзистор КТ814. Конструкция этого транзистора позволяет крепить его непосредственно к радиатору, находящемуся под потенциалом земли, всего одним винтиком. Такой датчик используется в схеме терморегулятора для вентилятора, размещенной на сайте www. ixbt.com/spu/fan-thermal-control.shtml

     На рисунке 4 показана практическая схема для вентилятора охлаждения блока питания. Применение операционного усилителя средней мощности К157УД1 в качестве компаратора, позволило подключить пару вентиляторов от блока питания компьютера непосредственно на выход микросхемы, выходной ток которой, равен 0,3А. Температуру включения вентиляторов устанавливают резистором R5. Схема работает следующим образом. При нормальной температуре теплоотвода напряжение на выводе 9 микросхемы DA1 должно быть больше, чем на выводе 8. При этом на выходе DA1, выводе 6, будет потенциал близкий к напряжению питания схемы. Напряжение на вентиляторах при таких условиях будет практически равно «0». Вентиляторы выключены. При повышении температуры теплоотводов будет повышаться и температура транзистора VT1, что в свою очередь вызовет уменьшение напряжения на неинвертирующем входе 8 микросхемы DA1. Как только это напряжение будет меньше напряжения, установленного резистором R5, состояние компаратора изменится и на его выходе напряжение упадет примерно до потенциала земли. Вентиляторы включатся. Резистор R7 обеспечивает небольшой гистерезис схемы, что исключает неопределенное состояние выходного напряжения на выходе DA1 при равенстве входных напряжений. Плату терморегулятора лучше установить прямо на контролируемом радиаторе, чтобы его микросхема тоже обдувалась вентилятором. Транзистор VT1 соединяется с платой тремя проводами и устанавливается в непосредственной близости от мощных ПП.

Обсудить эту статью на - форуме "Радиоэлектроника, вопросы и ответы".

Просмотров:25 323

www.kondratev-v.ru

Датчик температуры – энциклопедия VashTehnik.ru

Датчик температуры – устройство, позволяющее оценить значение параметра и при необходимости передать информацию дальше по цепи управления. Сегодня отдельные тестеры снабжаются подобного рода приспособлениями, что делает использование удобным. Датчики температуры различаются по конструкции и функциональным возможностям. Иные предназначены для оценки состояния молока, прочие годятся для расплавов металлов.

История термометров

Исследователи расходятся во мнении, кто первый изобрёл термометр. Кандидаты на роль:

  1. Галилео Галилей.
  2. Корнелис Дреббель.
  3. Роберт Флуд.
  4. Санторио Санторио.

Ещё Филон Византийский и Герон Александрийский знали об изменении свойств веществ под действием температуры. В особенности, древних интересовал воздух. Замечено, что при изменении температуры герметичной колбы, частично заполненной водой, уровень раздела сред перемещается. Это сильно напоминает современные ртутные приборы. Галилео Галилея называют изобретателем указанного класса приборов — учёный конструировал термоскопы. Отличие заключается в отсутствии шкалы.

Датчик измерения

Вынуждены признать первопроходцем Роберта Флуда, первым догадавшегося количественно попробовать измерить сдвиг в 1638 году. Конструкция вышла крайне удачной. Нечто подобное используется в промышленности и поныне. В 1613 и 1611 годах со шкалой уже экспериментировали Санторио Санторио и Франческо Сагредо. Термин «термометр» впервые упоминается в издании La Récréation Mathématique 1624 года.

Быстро стало понятно, что тепловой коэффициент расширения воды невысок, уже в 1654 году появился аналог со спиртом, к 1730 конструкция обрела практически современный вид (шкалой физика Реомюра  и сейчас пользуются во Франции). Учёные активно экспериментировали с прочими жидкостями. Параллельно шли работы над шкалой: в 1665 году Христиан Гюйгенс предложил в качестве стандартных точек температуры кипения и замерзания воды.

Не выделялось единого понятия о размере градуса, пока в 1742 году Цельсий не поделил расстояние между упомянутыми выше двумя точками на сто равных частей (в первоначальном варианте за нуль брали точку кипения воды, на таяние льда приходилось 100 градусов). Появилась единица измерения в нынешнем представлении. В 1848 году Вильям Томсон (лорд Кельвин) доказал возможность создания абсолютной шкалы с нулём, ниже которого температура уже не опустится (минус 273,16 градусов Цельсия — нуль по шкале Кельвина). По величине градусы Цельсия и Кельвина равны.

Окончательную форму состав термометра принял в 1714 году, благодаря Даниэлю Фаренгейту, определившему, что максимальным коэффициентом термического расширения характеризуется ртуть. В 1724 году стеклодув предложил собственную шкалу, именем устройства называется рассказ Рея Бредбери (за точку отсчёта бралась температура смеси воды, соли и льда). История не заканчивается, и в 1999 году появился первый височный бесконтактный термометр. Аналогичные применяются, к примеру, для доведения до кондиции молока, предназначенного в пищу.

Работа датчика

Как измерить температуру

Для измерений используются термометрические свойства веществ. Звучит тривиально, наподобие фразы «масло масляное», но такова действительность. У веществ от температуры зависят:

  1. Геометрические размеры. Упомянутое качество отмечали древние на примере воздуха и воды. В нынешнем мире чаще используется способность различного термического расширения двух разнородных металлов. Их соединяют в полосу, «спина к спине», получается датчик. Термометр называется биметаллическим. Подобные свойства в паре проявляют, к примеру, железо и цинк. Две полоски, будучи объединены заклёпками вместе, при нагревании изогнутся.
  2. Электрическое сопротивление. Качество активно используется в полупроводниковой технике. Все дешёвые холодильники, где нерационально использовать термопару, снабжаются подобными сопротивлениями. Свойство работает на практике. Разумеется, свойства материалов различны, скорость изменения параметров неодинакова.
  3. Электродвижущая сила. Учёные обнаружили, что отдельные полупроводники при нагреве способны образовывать потенциал. Аналогичными качествами характеризуются минералы. К примеру, известный турмалин, получивший название за способность притягивать пепел (при нагреве поверхность кристалла приобретала заряд, ставший причиной указанного явления).
  4. Спектр излучения. Тело, помещенное в холодную среду, испускает волны электромагнитной природы. Причём на графике плотности излучения это выглядит как горб со смещённой влево вершиной. Чем выше температура, тем сильнее гора смещена вверх по шкале частот. К примеру, Солнце настолько горячее, что максимум солнечного излучения приходится на видимый спектр в районе зелёного цвета. Аналогично, кузнец видит раскалённый металл, меняющий оттенки, пока меха раздувают огонь. Спектральные термометры позволяют выполнять дистанционные измерения.

Процесс измерения

Расширенная классификация термометров

Оговоримся, что в рамках обзора не отделяем от темы пирометры. Это чуть иной класс приборов, активно используется для аналогичных целей, что и датчики температуры. Итак, принято различать:

  • Термометры расширения. Базируются на способности тел менять геометрические размеры:
  1. Стеклянные жидкостные термометры — за окном. Уже считаются датчиками температуры. Чаще в качестве жидкости используется ртуть по ряду причин: сохраняет агрегатное состояние в широком диапазоне условий окружающей среды, не смачивает стекло, легко извлекается из природных компонентов. К недостаткам относятся токсичность, малый коэффициент температурного расширений и застывание уже при минус 35 градусах Цельсия. Это напоминает о пользе спиртовых термометров.
  2. Манометрические термометры основаны на зависимости давления паров вещества в рабочей камере от температуры. Подобные системы охотно применяются в качестве термостатов стареньких холодильников, где нет электроники. Плюсы: система не нуждается в питании электрическим током, что сильно упрощает конструкцию прибора. Эти температурные датчики размещаются в районе испарителя, через трубку соединяются с регулятором (находится в холодильном отсеке), где стоит реле.
  • Термометрические датчики и термометры сопротивления включают в состав термопары и термисторы. Это избитая тема, коснёмся чуть ниже. В качестве материалов для указанных датчиков температуры применяются металлы, полупроводники, прочие классы таблицы Менделеева.

Термометр сопротивления

Конструкции термометров

Первым и распространённым в быту признан прибор, отображающий границу раздела двух сред. Это не единственная модель. Прежде использовались весовые термометры. Такой состоял из пустотелого платинового шара, заполненного частично ртутью и с капиллярным отверстием в дне. Чем выше поднималась температура, тем сильнее расширялся воздух в сфере. В результате больше ртути каплями стекало наружу. В итоге наступало равновесие, по оставшейся массе судили о температуре.

В виде эталонного (от 13,81 до 903,89 градусов Кельвина) применяется платиновый термометр сопротивления, а ниже (до 4,2 К) – германиевый. Выше указанного предела применяют уже платинородий. Наконец, над 1337,58 градусами Кельвина используется квазимонохроматический пирометр. При помощи этих инструментов получены данные об окружающем мире. Эти приборы логично применять для тарирования. Квазимонохроматический пирометр уже работает на основе оценки спектра, к сопротивлению отношения не имеет. При температуре 6300 К большинство сплавов уже обращается в пар, а выше упомянутой отметки и до 100000 К используются пирометры микроволнового излучения.

Принцип действия конструкции квазимонохроматического оптического пирометра основывается на сравнении спектра изучаемого тела со спектром эталонной (вольфрамовой) нити. Прибор включает объектив, видоискатель снабжён фильтром, пропускающим преимущественно видимый спектр волн. Нагрев нити возможно регулировать реостатом, лицезреть её на фоне изучаемого тела. Когда объекты становятся неразличимы (сливаются), нужная температура вольфрама достигнута. Точность сильно зависит от экспериментатора: дальтоникам метод противопоказан. Верхний предел измерений ограничен температурой плавления нити.

Иные квазимонохроматические пирометры при помощи фильтров отделяют некоторые составляющие спектра. К примеру, красную и синюю, а потом по их интенсивности определяют температуру. Здесь уже используются фотометрические датчики: падающий свет изменяет свойства полупроводниковых материалов. Известны приборы, оценивающие полный спектр свечения. Речь идёт об интегральной яркости, когда изображение объекта фокусируется на чувствительном элементе.

Ниже точки 4,2 К применяется ряд эталонных шкал. Для сверхнизких температур от 0,01 до 0,8 К используют явление зависимости магнитной восприимчивости вещества от степени нагрева (уместнее говорить об охлаждении). В остальной части диапазона применяются зависимости давления насыщенного пара гелия (3 и 4).

Помимо перечисленных в предыдущем разделе принципов известны альтернативы, в быту не находящие применения. Если не брать во внимание приборы из строительной тематики. Речь сейчас о тепловизорах, где применяется визуальная оценка общей картины местности. В этом плане приборы напоминают оптические пирометры. Строитель просто на глаз находит участки, сильно выбивающиеся из общей картины, принимает соответствующие меры по устранению неполадки. В остальном тепловизор функционирует на основе матрицы из фоточувствительных элементов. В задачи прибора не входит измерение температуры (лишь качественная оценка).

Современный термометр

Не станем рассказывать про термопары и сопротивления, информация большинству читателей уже известна. Упомянем лишь, что два класса приборов часто применяются в быту. Включая щупы упомянутых выше тестеров. Температурная зависимость сопротивлений обычно линейная, угол зависит от материала. Что касается термопар, датчики состоят из двух разнородных полупроводников. А изменение температуры приводит к формированию потенциала на выводах конструкции.

Сегодня элементарные датчики часто включаются в состав микрочипов. Это не новость, что интегральные решения намного проще в применении. Аналогичным образом датчик движения снабжается электронной начинкой для усиления исходного сигнала до приемлемой величины. Входят в область возможностей интегральных датчиков температуры и прочие функции. Принципов измерения температуры немного, если не брать во внимание экзотику, как магнитная восприимчивость, все они просты. В бытовой технике, к примеру, часто используются биметаллические пластины.

vashtehnik.ru

Датчик температуры на мопед — МОПЕДИСТ.ру

Всем привет! Сегодня мы будем создавать своими руками температурный датчик.

Поправка по схеме : Поменяйте полярность на индикаторе! А то он не будет правильно отклоняться (тупо не в ту сторону!).

Итак, начнем с самого главного. Главный элемент - это транзистор! Транзистор подойдет не любой, а старый, типов МП16, МП20, МП21, МП25—МП27, МП39—МП42 (P-N-P типа) и МП10, МПП, МП35—МП38 (N-P-N типа) разница их в полярности, принцип один и тот же. Я взял транзистор П42.

Вот он на вид :

Манипуляции с ним проводим следующие:

1. надеваем на центральный (базовый)вывод изоляционный кембрик(этот электрод заодно с общей массой транзистора грех перепутать  ).

2. Соединяем 2 оставшихся электрода между собой. Место соединения нужно пропаять.

3. Соединяем вместе с проводами наш датчик. Обязательно! Чтобы не перепутать провода, я на 2 соединенных провода применил красный провод, а на базу - черный.

Чтобы не перепутать полюсы.  Я взял колодку с 2 проводочками - симпатишнее смотрицо .

4. Соединяем с мультиметром согласно полярности схемы.  Не боись, током не шибанет  !

Замечаем, что сопротивление датчика стало равняться 19 кОм.

5. А теперь забросим в воду с кипятком! Кипяток примерно около 80-90 градусов.

Видим, что сопротивление датчика уменьшается, причем так быстро! Около 2 секунд заняло, чтобы изменилась температура.6. Вытащим из водички нашего испытуемого, он накупался . Посмотрим, изменится ли сопротивление, когда он будет просто лежать и остывать.

Посмотрите, как быстро остывает!

Сделаем датчику крепление

Чтобы накрутить его на головку цилиндра.Все что нам потребуется : большая широкая какая-нибудь шайба, свинец(свинец найти можно в аккумуляторе автомобильном, только не разбирайте папин аккумулятор - он возможно не одобрит ваш выбор  ), болтик М6 (ключик на 10) и "воробушек" то есть гайка М8 (ключ на 12).

Накидываем широченную(глубокую) шайбу на воробья. Чтоб он утонул там  .

"Примеряем" как у нас сидит транзистор.

Берем пивную банку(это тонкая жесть, быстро нагревается) закидываем в нее наш свинец, и ставим на газовую плиту. Успевайте, чтобы не зашла мама в этот момент , а то отгребете за такие эксперименты!

Видим, как плавится свинец. (Я бы смотрел на это вечность...)

Наплавляем побольше...И в эти моменты, я жалею, что не мутант, и у меня не 8 рук .

Немного отодвигаем транзистор из центра, и заливаем полость свинцом. Надеюсь не нужно объяснять, что для жестяной банки, мы взяли плоскогубцы. И когда заливаем, отключаем газовую плиту... (Некоторые самоделкины умудряются сесть на газовую горелку ).

Залили(немножко неаккуратненько вышло, но ничего страшного):

Откручиваем болтик, вместе с воробьем.

Посмотрим сверху, поотрываем лишний отлив. Он нам не нужен. Желательно, аккуратно отрывать.  Можно замнуть во внутрь. Будет лучше!

Наворачиваем болт обратно, и легко ударим по болту, держа шайбу в руке. Конструкция должна разобраться:

Датчик холодный, не светится, не бьется током - значит все делаем правильно. Выворачиваем болт. Наслаждаемся конструкцией.

И конечно же - проверка!Остудим его в холодной воде. Оставим в покое.

Теперь положим на солнышко. А солнышко у нас зашло...

И фотография, сделанная спустя 10 секунд, не убирая с солнца (точнее после его чудесного появления  ).

Работает! Причем исправно. Секрет - быстрота и ловкость! В последующем, будем рассматривать плюсы и минусы ШИФТа, и индикатора!

Итак: посмотрим, как красиво он будет стоять на месте

Первый на Испытании у меня Дэшка!

Теперь перекрутим датчик, с глаз долой:

Второй испытуемый : V-50.

Снятие показаний с датчика

Посетил радиомагазин. Купил много чего-полезного (и безполезного  ) , купил миллиамперметр (взял 2 штуки, по 20р каждый) P.S. при монтаже будьте бдительны - контакты прибора припаяны меж собой, удалите перемычку перед монтажом!

Припаял, подсоединил, замерил! С ним - работает! Только калибровать надо.

Вся моя "установка" будет запитана от стаба (стабилизатора напряжения). Выход 5 вольт. Пусть вас не смущают кучи проводов на моем компьюьерном столе - это в пределах нормы.

Но нас интересуют "провода" датчика(установка еще не откалибрована, и показывает какую-то температуру).

Посмотрим на сухой датчик.

Опустим в "теплую" водичку (примерно около 50-40 градусов) наш датчик.

Теперь дадим ему остыть. Стрелка медленно возвращается в свое положение.

Датчик теперь показывает температуру. Прибор еще не откалиброван. И градусной разбивки пока-что нет! Все еще впереди!

Калибровка датчика

Сначала - грубая, потом - точная. Начнем с грубой.

Возьмем подстроечный резистор, и включим в разрыв датчика(Д) и индикатора(И).Подключим. Нагреем (Д). Если при малой температуре у нас (И) показывает максимум - добавляем сопротивление.

Таким образом, у меня, при 5 вольт напряжении, получилась вот такая "сборная" резисторов:12Ком+ 12Ком+ 560 Ом + 2,7Ком + 10Ком (регуль) + 3Ком(регуль). Регуль - это подстроечный резистор .

(Д) не нагрет. Показывает свою температуру.

Теперь я вставил паяльник датчику в "Ж...." (терморектально прокриптоанализировав его), нагрел транзистор чуть выше 100 градусов.

Подобрал примерно регулировочным резистором чтобы он показал еле-максимум.

И конечно же, сами эти резисторы: один грубой настройки, другой точной настройки.

У прибора погрешность составляет ±5 градусов. Транзисторы, пусть даже из одной партии, имеют разные сопротивления. Мне пришлось подбирать самому. Итого балласт у меня получился около 25 кОм. У каждого повторяющего может значение измениться(напряжение питаняи другое к примеру).

Прибор почти закончен. Осталось только установить его, и откалибровать по мотору!

Датчик регулируем следующим образом:

  1. Устанавливаем комплект на технику;
  2. Заводим, и смотрим на показания;
  3. Если планка на холодном моторе завышена, то увеличивайте сопротивление подстроечным резистором. Нагреваем мотор до перегрева. Но не глушим. В этом положении у нас должен быть максимум на Индикаторе. Выставили!? Отлично. Остужаем технику. Результат должен быть виден сразу - на холодную показывает что мало, а на горячую - "планка высока".

Ну все! Настроили на перегрев. Если хочется в градусах - то проводите все то же самое, но только с известной температурой датчика(нагреваем и регулируем под нужное показание). По желанию, разбираем индикатор, и градуируем его под какие-только вам хочется шкалы.

Индикатор перегрева

Помните,я говорил о какой-то загадочной системе ШИФТ ??  Так вот, эта хреновина - моргающая лампочка . Вот представьте - едете вы на мопеде, и бамс - светодиод заморгал. Предупредил о нагреве. А предупрежден, значит вооружен! Так или нет !?  

Конечно же выкладываю схему моргалки.

Полная схема:

Где Т2- наш (Д), R1 (100кОм) - регулятор порога срабатывания ШИФТа, Т1 - кт315, С1 - 1000µ.

Собираем аккуратно. Желательно протравить плату на текстолите(как это сделал я).

Резистор я взял 1Ком. Для 5 вольт питалки - это нормально, у кого другое напряжение - ставим подстроечник. Датчик начинает моргать уже при 90 градусов по Цельсию. (Датчик отдельно, без установки на цилиндр. После установки - порог срабатывания будет уже выше, к примеру уже 110-130 градусов.)

Резистором, можно регулировать порог срабатывания моргалки. Кстати: чем сильнее нагревается датчик, тем быстрее моргает наш шифт.

Вот и фото моего :

Увы, сфокать как он работает не удалось - я попадал (39 раз) в тот момент, когда он не горит!  Ну да пофиг!  Видео - вам тому доказательство.Транзистор Кт315 . Советский транзистор, валяется он у всех и не по одной штуке... Огромное количество в советской радио-аппаратуре. Сам он рыженький такой. Полу-рыжий - полу красный. непонятно короче(я возможно дальтоник для придирчивых  ).

Вот Кт315 собственной персоной:

Да, картинка безпонтовая, но да пофиг!  Тут я показал цоколевку, её путать нельзя!

Конденсатор(С1 в схеме), если изменять емкость, то будет меняться частота вспышек !!! Прикольно кстати он работает при 1000 мкФ, при 47 мкФ он почти горит, но видно мерцание на большой частоте. Пробовал ставить на 470мкФ - глаза бросается ! 

Еще главное - НЕЛЬЗЯ ставить одновременно и индикатор и шифт на один датчик! Потому что от мерцания, стрелка будет прыгать!!!

www.mopedist.ru

Датчик температуры воздуха для автомобиля и не только :: SYL.ru

Давно прошли времена, когда температуру окружающего воздуха измеряли только спиртовым или ртутным градусником. Сегодня существует большое разнообразие температурных датчиков. С их помощью измеряется температура воздуха в помещениях и на улице. Такие датчики включаются в электронные цепи управления климатических установок и системы управления двигателями автомобилей.

Датчик температуры воздуха: описание

Принцип действия температурного датчика заключается в физическом эффекте изменения электрических параметров под воздействием температуры. Чаще всего в термоэлементе датчика при изменении температуры изменяется электрическое сопротивление. А этот параметр легко фиксировать и использовать в любой цепи, как для простой фиксации результата, так и для последующего управления.

Для фиксации высоких температур больше подойдут датчики на термопарах, но они менее точные. Тогда как датчик температуры воздуха с термосопротивлением имеет точность до 1 градуса по Цельсию. Применение таких моделей можно обнаружить повсеместно. Самое широкое распространение находят в управлении климатом помещений и автомобильной промышленности.

Самый простой обогреватель воздуха уже имеет встроенный термоэлемент. Это позволяет ему отключаться по достижении заданной температуры. Также удобно выставлять программу автоматического включения при похолодании. Термодатчики успешно встраиваются в систему теплых полов. В принципе, любая система отопления имеет в своем составе как минимум один датчик температуры воздуха.

Автомобильные датчики температуры

Каждый автовладелец знает, насколько сложна порой бывает электрическая составляющая его автомобиля. Каждый элемент такой системы является важным звеном, и выход его из строя может принести разное количество неприятностей. Где же находится датчик температуры воздуха в автомобиле и для чего он предназначен?

С тех пор как воздух перестал попадать в топливную смесь по простому воздуховоду, а стал грамотно рассчитываться без участия человека, температурные датчики крепко обосновались в автомобиле. Можно выделить два основных направления, где присутствуют именно терморегуляторы с датчиком температуры воздуха.

1. Система создания топливно-воздушной смеси для двигателя. В качестве датчика здесь используется простой терморезистор. При изменении температуры происходит фиксация изменений электрического сопротивления. Это необходимо для того, чтобы понять какое количество топлива подавать с впускаемым воздухом. Более холодный воздух имеет большую плотность и требует большего количества бензина или дизельного топлива на одинаковый объём смеси.

2. Климатическая установка автомобиля. Для полноценной работы системы необходимо наличие сразу нескольких детекторов. Но для оценки температуры улицы можно обойтись одним.

Расположение термодатчиков

Датчик температуры воздуха на впуске двигателя чаще всего устанавливается в районе переднего бампера. Так как именно в этом месте автомобиль впервые встречается с поступающим воздухом, и менее всего нагревается от двигателя. В любом месте под капотом будут происходить искажения.

В автомобилях, где устанавливается датчик массового расхода воздуха, отдельного термодатчика на впуск может не оказаться. Он входит в состав ДМРВ. Для систем климат-контроля датчик может ставиться внизу лобового стекла.

Возможные неисправности

Чаще всего из строя выходят датчики температуры, стоящие в подкапотном пространстве, или, что ещё хуже, во впускном коллекторе. При чрезмерном нагреве, в лучшем случае, датчик температуры всасываемого воздуха просто начинает "врать". А иногда просто разрушается. При этом важно, чтобы обломки элемента не попали в двигатель.

В некоторых случаях датчик температуры может просто покрыться толстым слоем грязи. Здесь будет достаточно очистить элемент, чтобы вернуть его работоспособность.

Замена неисправного датчика должна производиться на такой же или аналогичный по свойствам. Некорректная замена в лучшем случае будет давать погрешности. Например, известны случаи замены температурных датчиков воздуха, датчиком температуры жидкости. Температура воздуха при этом также замерялась, но с очень большой инертностью.

Диагностика и последствия

Казалось бы, что может быть сложного в определении неисправности датчика температуры. На практике увидеть расхождение в измеряемой температуре с реальной, можно только в случае большой разности. А для двигателя неисправный датчик температуры воздуха на впуске - это или перерасход топлива, или затрудненный запуск в холодное время года.

Самая надёжная диагностика производится с помощью мультиметра. Сначала на снятом датчике замеряется сопротивление без воздействий, а затем элемент нагревают. Если сопротивление изменяется в заданных интервалах - всё хорошо. Если изменения не фиксируются - это явная неисправность.

www.syl.ru