4. Датчики температури і терморегулятори.

У сільськогосподарських схемах автоматичного контролю і регулювання температури найбільш поширені ртутно-контактні термометри, термометри опору, напівпровідникові терморезистори, дилатометричні та біметалеві датчики температури, манометричні термометри.

Ртутно-контактні термометри - це ртутні термометри з впаяними у капіляр контакта­ми (двома, трьома і більше). При нагріванні стовпчик ртуті підні­мається і, досягнувши температури, на рівні якої впаяний контакт, замикає відповідні ко­ла схеми.

На рис. 2.4.4. зображені ртутно-контактні термометри — нерегульований (а) і регульований (б). Нерегульовані термометри (ТК-1, ТК-3, ТК-К) мають тільки нерухомі контакти 1, впаяні в капіляр 2.

Регульований ртутно-контактний термометр має рухомий контакт 2 з нікелевого або платинового дроту. Всередині скляного балона є гвинт 3, по якому пересувається гайка 4, що піднімається або опускається разом з рухомим контактом при обертанні гвинта. Обертання гвинта відбувається під впливом постійного магніту 5, який діє на якорець 6, що міститься у верхній частині гвинта. Регульовані ртутно-контактні термометри мають такі марки: ТК-5, ТК-6, ТК-8 .

Застосовують ртутно-контактні термометри для контролю температури газів і рідин у межах від 0 до 300° С.

Термометри опору при зміні температури змінюють свій електричний опір. Тому визначення температури термометрами опору зводяться до вимірювання електричного опору термочутливого елемента за допомогою високочутливих приладів.

Термометр опору має просту будову. Термочутливий елемент виконаний з тонкого платинового або мідного дроту, намотаного на каркас з ізоляційного матеріалу (слюда, пластмаса).

Платинові термометри опору придатні для вимірювання температур від —200 до +650° С Платину застосовують у вигляді тонкого дроту діаметром 0,05...0,07 мм і довжиною близько 2 м. Дріт біфілярно намотаний на слюдяний каркас. До платинового дроту припаяні срібні виводи, ізольовані фарфоровими бусинами. Чутливий елемент захищений від механічних пошкоджень за допомогою захисної арматури з головкою, в якій міститься клемна колодка з приєднаними до неї виводами обмотки.

Платинові термометри позначають літерами ТСП і випускають трьох градуювань (гр 20; гр. 21 і гр.22). При температурі 0° С опір цих термометрів становить відповідно 10; 46 і 100 Ом.

Мідні термометри опору виготовляють з мідного ізольованого дроту діаметром 0,1 мм, намотаного на пластмасовий каркас. До кінців обмотки припаяні два мідних виводи діаметром 1... 1,5мм. Чутливий елемент вміщений у стальну гільзу, захищену від механічних пошкоджень перфорованою трубкою. Виводи обмоток прикріплені до клемної колодки, що вмонтована в головку термометра. Мідні термометри опору позначаються ТСМ і випускаються двох градуювань: гр.23 і гр.24 (з опорами відповідно 53 і 100 Ом при 0° С). Межі вимірювання температур мідними термометрами опору становлять -50...+180°С. Як вторинні прилади для вимірювання температури за допомогою тер­мометрів опору застосовують логометри і зрівноважені мости

Напівпровідникові терморезистори при підвищенні температури зменшують свій опір, причому чутливість їх до зміни температури значно вища, ніж у термометрів опору з мідного або платинового дроту. Так, якщо резистори з металевого дроту при нагріванні від 0 до 100 С збільшують свій опір приблизно на 40%; то напівпровідниковий терморезистор при такому самому нагріванні зменшує свій опір у 20 і більше разів.

Виготовляють терморезистори з окисів металів. З оки­сів кобальту і марганцю роблять терморезистори типу КМТ (наприклад, КМТ-1, КМТ-4), які випускають на номінали від 22 до 1000 кОм. З окисів міді й марганцю виготовляють терморезистори типу ММТ (наприклад, ММТ-1, ММТ-4, ММТ-6), які випускаються з номіналами від 1 до 220 кОм. Напівпровідникові терморезистори призначені для контролю температури повітря та інших газоподібних середовищ від -60 до +125°С. Допустимий струм термо-резисторів 12 мА. Строк служби їх становить 5000 год.

Дилатометричні датчики температури діють за принципом використання неоднаковості лінійного розширення двох деталей, виготовлених з різних матеріалів. До таких пристроїв належить температурне реле ТР-200, призначене для контролю температури робочого середовища у схемах сигналізації й автоматики. Контакти реле можуть працювати в колах постійного і змінного струму. Реле призначене для роботи в приміщеннях з відносною вологістю повітря не вище 80% та при відсутності в ньому кислотних чи інших парів, які можуть спричинювати корозію металевих деталей. Частина корпуса, реле, занурена в робоче середовище, герметична, має нікелеве захисне покриття і розрахована для роботи в неагресивному рідкому або газоподібному середовищі при будь-якій вологості.

Температура спрацьовування реле (уставка) може регулюватися попереднім, затягуванням пружинної системи за допомогою регулювального гвинта . Межі регулювання уставки від +25 до +200° С. Гарантоване число спрацювань при допустимому навантаженні на контакти 10⁵ циклів.

Біметалеві датчики. Принцип дії цих датчиків базується на неоднаковості розширення двох зварених між собою деталей, виготовлених з різних матеріалів, що мають різний коефіцієнт лінійного розширення. Біметалеві стрічки використовують або у вигляді пластин, або у вигляді спіралей.

Один кінець біметалевої стрічки закріплюється, а другий при зміні температури або вигинається, або розкру­чується.

У схемах сільськогосподарської автоматики набув поширення біметалевий датчик ДТКМ (датчик температури камерний модернізований). Наша промисловість випускає 28 модифікацій цього датчика на різні межі вимірювань і різного конструктивного виконання. У половині модифікацій ДТКМ контакти замикаються при підвищенні, а в інших - при зниженні температури контрольованого середовища.

Чутливий елемент датчика виготовлений у вигляді спіралі. При змінах температури навколишнього середовища вільний кінець спіралі переміщується і замикає або розмикає контакти.

Для приєднання датчика до схеми на ньому е клемна колодка. Усі елементи датчика монтують на ізоляційній основі і закривають знімною перфорованою кришкою.

При експлуатації потрібно оберігати датчик від потрапляння всередину металевої стружки. У повітрі не повинно бути домішок, які спричинюють корозію. Вологість навколишнього середовища не повинна перевищувати 80%. Гарантований строк служби 3 роки.

Манометричні термодатчики перетворюють температуру в тиск, тиск у механічне переміщення, а потім в електричний сигнал.

До датчиків температури манометричного типу належить температурне реле РТ-1, яке встановлюють в інкубаторах «Універсал-45» і «Універсал-50». Це реле має сильфон, всередину якого введено З... 5 см³ ефіру.

При нагріванні ефір розширюється, деформує сильфон, внаслідок чого голка переміщується вправо і натискує на важіль. На кінці важеля закріплений постійний магніт, який, наближаючись до балона ртутно-магнітного вимикача типу ВРМ-7, викликає його стрибкоподібне (релейне) спрацювання. При цьому до магніту притягується рухомий електрод, який, відхиляючись, виходить з краплі ртуті на дні балона і розриває електричне коле керування. Обертанням головки гвинта можна змінювати уставку температури, при якій спрацьовує реле. Контакти реле вмикаються на знижену напругу (24 В).