Автоматизированные системы управления микроклиматом в грибоводстве

Как выбрать датчики температуры

image

Чтобы правильно выбрать датчики, необходимо понимать, для каких измерений они предназначены и насколько достоверен будет результат измерения. Говоря об измерении параметров микроклимата, в первую очередь подразумевают измерение температуры воздуха и температуры компоста (субстрата). К основным требованиям, предъявляемым к датчикам температуры, используемым для поддержания микроклимата, относятся:

  • рабочий диапазон измерения температуры — от –30 до 150°С;
  • точность измерения — до 0,1°С;
  • хорошая взаимозаменяемость.

Наиболее часто для измерения температуры в вышеуказанном диапазоне применяют следующие три типа датчиков: термисторы, цифровые полупроводниковые датчики и термопреобразователи сопротивления. Остановимся более детально на их преимуществах и недостатках.

Термисторы используют принцип изменения сопротивления проводника от температуры. Чувствительные элементы для термисторов выполняются на основе различных оксидов металлов. Преимуществами термисторов являются высокая чувствительность, малый размер и невысокая цена. Основные недостатки — нелинейность характеристики, слабая помехоустойчивость, отсутствие взаимозаменяемости. На последнем хотелось бы остановиться отдельно. Такая характеристика, как взаимозаменяемость, особо важна в тех случаях, когда датчики применяют для измерений температуры грунта, компоста или готового продукта, где используется, как правило, низкоквалифицированный персонал, где датчики часто давят погрузчиками или ломают по неосторожности. По сути, в реальных рабочих условиях эти датчики становятся расходным материалом. В этих процессах использование термисторных датчиков температуры не рекомендуется. Дело в том, что каждый производитель термисторов выпускает их с сугубо индивидуальной характеристикой и в случае поломки такого датчика придется обращаться именно к оригинальному производителю. Представьте, если такой производитель находится в Китае, во сколько обойдется нашему украинскому хозяйству импорт единичной партии таких датчиков?

Цифровые полупроводниковые датчики температуры в последнее время активно продвигаются на агропромышленном рынке. Чувствительные элементы для них производят мировые лидеры в области микроэлектроники. Чувствительный элемент представляет собой интегральную микросхему, содержащую в себе чувствительный элемент и преобразователь в цифровой сигнал. Основные преимущества этих датчиков: удобная схема подключения (не требует прокладки индивидуальной кабельной линии непосредственно к датчику, датчики подключаются на одну общую линию), цифровой сигнал, позволяющий избежать применения различных преобразователей для построения измерительной цепи, и невысокая цена. Недостатками этих датчиков являются крайне слабая помехоустойчивость (датчики могут серьезно врать, если рядом проходит силовая линия или работают электродвигатели) и невысокая точность (всего лишь 0,5°С). Ограниченный рабочий диапазон этих датчиков — до 120°С — не позволяет применять их в различных теплообменных установках, где температура теплоносителя может достигать 130…150°С.

Принцип действия термопреобразователей сопротивления (ТС) такой же, как и у термисторов, — изменение сопротивления в зависимости от температуры. ТС отличаются высокой точностью (до 0,1°С), стабильностью показаний, близостью характеристики к линейной зависимости и взаимозаменяемостью. В зависимости от материала чувствительного элемента различаются термопреобразователи сопротивления медные (ТСМ) и платиновые (ТСП). В Украине, как и на всем постсоветском пространстве, приняты следующие стандарты характеристик этих датчиков: 50М, 100М — для ТСМ и 50П, 100П, Pt100, Pt500, Pt1000 — для ТСП. Чувствительные элементы для 50М, 100М, 50П, 100П изготавливаются вручную путем намотки тонкой медной или платиновой проволоки, элементы Pt100, Pt500 и Pt1000 выполняются методом напыления тонкого слоя платины на керамическую подложку. Технология напыления позволяет производить платиновые чувствительные элементы крайне малых габаритов с минимальным расходом платины (содержание платины — 0,001 г). При этом платина полностью сохраняет свои свойства, такие как стойкость к высоким температурам, термостабильность, практически линейная температурная зависимость сопротивления. В настоящее время ТСП Pt100 и Pt1000 — самые распространенные датчики температуры. 

В Украине ЧАО “ТЭРА” является одним из лидеров по производству датчиков температуры: как термопреобразователей сопротивления, так и датчиков любых других типов.