1.Общие сведения

Для автоматического управления электрифицированными технологическими процессами в сельскохозяйственном производстве используются температурные датчики. В цепи управления исполнительного элемента в полностью автоматизированных схемах устанавливаются контакты температурного датчика. В зависимости от характера автоматизируемой установки датчики следят за уровнем жидкости, температурой среды, влажностью ее, промежутком времени и т.д. Датчик воспринимает изменение контролируемого параметра и преобразует его в электрический импульс. Рассмотрим некоторые температурные датчики, которые можно разделить на следующие основные типы: манометрические, биметаллические, термопара, термосопротивления.

1.Манометрические датчики ТС-60, ТС- 100.ТС-200 и ТРК-4- термометрические сигнализаторы, представляют собой паровые манометрические сигнализаторы, представляют собой паровые манометрические дистанционные устройства с электроконтактными устройствами.

Термосигнализаторы с системами, заполненными азотом, называются газовыми, они предназначены для измерения температуры в диапазоне 60-400°С, Термосигнализаторы с системами заполненными низкокипящей жидкостью, пары которой при измеряемой температуре частично заполняют баллон, называются паровыми. Шкала манометрических газовых термосигнализаторов - равномерная, время запаздывания показаний не превышает для газовых термосигнализаторов 80сек, для паровых - 40сек. В различных модификациях приборов передаточный механизм воздействует на дополнительное пневматическое или электрическое сигнальное устройство. Принцип действия приборов основан на зависимости между температурой и давлением насыщенных паров легкоиспаряющей жидкости (лигроин, хлорметил и др.), заключенных в герметически замкнутой термосистеме (рис.1), состоящей из термобаллона 2, соединительного капилляра и манометрической пружины. При повышении температуры термобаллона увели­чивающееся в нем давление передается по капилляру в манометрическую пружину и вызывает се упругую деформаций. Деформация пружины с помощью передаточного механизма вызывает отклонение стрелки на шкале прибора типа ТС или воздействует на контакты ТРК-4. В схемах регулирования температуры может быть использован термоэлектросигнализатор типа ТС, работающий на манометрическом принципе (рис.1). Термобаллон 2 заполнен жидкостью, имеющей большой коэффициент объемного расширения (лигроин, например). При увеличении окружающей температуры давление внутри баллона растет и манометрическое устройство поворачивает стрелку прибора, которая занимает положение на шкале прибора в соответствии с окружающей температурой. Стрелка снабжена электрическим контактом. На шкале устанавливаются на требуемом уровне температур неподвижные контакты 3 и 5, замыкая или размыкая которые, стрелка 6 включает или отключает цепи управления или сигнализации. Температуру срабатывания контактов можно регулировать с помощью неподвижных указателей 3 и 5. Для регулировки контактов отвинчивают пробки 1 на передней панели прибора, а затем отверткой поворачивают винты связанные с неподвижными указателями. По окончании регулировки контактов пробки 2 и 3 должны быть установлены на свои места. Замыкание контактов происходит при совпадении концов указывающей стрелки 6 и подвижного указателя. Контакты термосигнализатора рассчитаны на длительное протекание тока до 0,2 А при напряжении 220 В . Провода от контактов выводятся через штуцеры.

Пределы измерений: для термометра ТС-100: 0-100°С для ТС- 200: 100-200°С. Основная погрешность показаний во второй половине шкалы 2,5%. Диаметр термобаллона 12 мм, длина 100 мм.

1. Длина соединительного капилляра 1,2,3,4,5,6,8. и 12 метров, трубчатого хвостовика 105 - 520 мм. Контактная система состоит из минимального и максимального контактов, последовательно замыкающихся при повышении температуры, Допустимый ток контактов 0,2А при напряжении 220В, 50Гц. Габаритные размеры приборов 264×200×25мм.

2. Биметаллические терморегуляторы применяются до температуры +30°С. Чувствительным элементом является биметаллическая пластина, закрепленная в держателе. При изменении температуры окружающей среды, конец спирали, (рис.3), поворачивается и замыкает или размыкает контакты в цени управления.

3. Ртутные устройства, (рис.3), с биметаллическим чувствительным элементом, воздействуют на ртутный прерыватель, контакты температурного реле включают и выключают катушку магнитного пускателя автоматически. Пластинка изготовлена путем склепки или сварки двух полос из металлов с различными коэффициентами расширения.

4. В дилатометрических датчиках используется принцип различного удлинения Трубки и стержня при нагревании в контролируемой среде. Трубка и стержень выполнены из материалов, значительно отличающихся коэффициентом линейного расширения.

В дилатометрическом реле температуры типа ДЖК-2 (рис.4) при нагревании происходит свободное относительное перемещение концов трубки 1 и стержня 2, обладающих разными коэффициентами линейного расширения. При перемещении стержня 2, связанного с рычагом 4, переключаются контакты 3. Вращая шкалу 5, которая давит на конец стержня, можно изменить его исходное положение и тем самым установить температуру срабатывания реле.

Реле типа ТР-200 обеспечивает более широкий диапазон регулировки температуры и большую чувствительность благодаря тому, что вместо стержня поставлены две изогнутые пластины. Под воздействием температуры происходит относительное перемещение трубки и пластин, обладающих разными коэффициентами линейного расширения.

Рис. 1 Схема термосигнализатора ТС-100

1-зажим, 2-термобаллон,3 и 5- установочная стрелка (установочные контакты), 4- капилляр, 6- указатель температуры (стрелка датчика)

Пластаны, распрямляются (сгибаются), это приводит к размыканию (замыканию) контактов. Температуру срабатывания реле устанавливают при помощи винта.Принцип действия ТР-200 основан на использовании разности коэффициентов линейного расширения инвара и латуни. Конструкция датчика разъемная и состоит из двух основных узлов: корпуса и головки с контактным регулировочным устройством. ТР-200 предназначен для работы в помещениях с относительной влажностью воздуха не выше 80% при отсутствии агрессивных паров, приводящих к коррозии металлических частей.

Рис 2 Принципиальная схема манометрического датчика температуры. 1- регулировочный винт, 2 микровыключатель, 3- подвижной рычаг; 4- сильфон, 5- термобаллон.

Часть корпуса реле, погружаемая в рабочую среду, герметична, имеет никелевое защитное покрытие и рассчитана для работы в неагрессивной жидкой или газовой среде. Предел контролируемых температур от 25 до 200°С. Основные параметры датчиков приведены в таблице 1.

ТЕРМОПАРЫ

Для измерения температур до 1800-2500°С применяются термопары вольфрам-молибден, вольфрам-рений, графит-карбид титана, графит-борит циркония с индивидуальной градуировкой. Рабочий или "горячий" конец термопары образуется сваркой двух термоэлектродов, которые изолируются по всей длине. Свободные или "холодные" концы термопары присоединяются к милливольтметру.

Таблица 1

В связи с тем, что в производственных условиях температура свободных концов термопары обычно отличается от температуры, при которой составлялись градировочные таблицы, в показания приборов необходимо вносить поправки.

Термопары типа ТХА изготовляются из термоэлектродов состоящих из хромель-алюминия. Пределы измерений температуры: при длительном изменении (-50 + 1000°С), при кратковременном применении до 1500°С . Положительным электродом в термопаре является электрод, материал которого в наименовании указан первым например: хромель. Термопара ТХА-XIII имеет вид крепления, выполненный с неподвижным штуцером с резьбой М33×2. Выпускаются на пределах измерения температуры до 800°С и до 1000 °С.

Рис. 3.Схеме биметаллического ртутного датчика температуры

1 - ртутный переключатель, 2- панель, 3 -корпус, 4 -винт корпуса, 5 -фланец, 6 -винт спирали, 7 -спираль, 8-валик, 9 -винт валика, 10 -подшипник, 11 -противовес.

Монтажная длина: 160, 200, 320, 400, 800, 1250мм. Выпускается на рабочее давление до 6атм. Материал защитной трубки (арматуры) для температур до 800°С - сталь 1Х18Н9Т, до 1000К - сталь Х25Т. Применяются для установки в трубопроводах и сосудах для жидких и газообразныхсредах. Термопара ТХКП - ХVIII. Вид крепления - поверхностные. Пределы измерений 0-400 ºС. Монтажная длина 100мм. Рабочее давление 1атм. Материал защитной арматуры – сталь 1Х18Н9Т. Инерционность большая. Применяются для установки на трубопроводах и аппаратуре.

ТЕРМОМЕТРЫ СОПРОТИВЛЕНИЯ.

Действие термометров сопротивления основано на свойстве металлов или полупроводников изменять свое электрическое сопротивление под влиянием температуры. Термометры сопротивления, по материалу чувствительного элемента подразделяются на платиновые (ТСП) и медные (ТОМ). Термометры сопротивления применяются лишь для измерения средней температуры какой-либо области из-за значительных размеров чувствительных элементов. В качестве чувствительного элемента в ТСП используется изолированная платиновая проволока, а в ТОМ - медная изолированная проволока.

Рис 4. Принципиальная схема дилатометрического

датчика температуры типа ДЖК-2

1-трубка, 2-стержень, 3 - контакты, 4-рычаг, 5 -шкала.

Термометр сопротивления ТСМ-Х крепится неподвижным шурупом с резьбой М-33×2. Монтажная длина 80, 160, 200, 320, 400, 800, 1250мм применяется для замера температуры в трубопроводах и аппаратах давлением до 40атм. Материал защитной арматуры сталь 20 или 1Х18Н9Т. Термометры сопротивления платиновые ТСП применяются для изме­рения температуры от 0 до 500°С.

Выпускаются на давление до 250атм. Обладают различными степенями инерционности, Применяются для измерения температур в трубопроводах, температуры подшипников, воздуха, азота и кислорода при скорости 5м/сек. В настоящее время широко применяются термометры сопротивления из полупроводников. Чувствительным элементом датчика температуры служит полупроводниковое термосопротивление в виде спирали, намотанной изолированной, изолированный и укрепленный на колодке стержень. Вся конструкция заключена в защитную оболочку.