Пирометрический датчик температуры – как проверить работоспособность через скетч для Ардуино, польза покупки и возможности сборки самодельного пирометра

Система многоканального бесконтактного температурного контроля «Зной». Пирометрический датчик температуры.

Опросный лист

Система бесконтактного температурного контроля «Зной» предназначена для осуществления непрерывного многоканального дистанционного контроля температур любых труднодоступных зон объектов в промышленности, быту, сфере ЖКХ, на предприятиях, где большое значение приобретает контроль температур на различных технологических этапах производства (пищевая и сталелитейная промышленность, нефтеперерабатывающая отрасль), измерении температуры поверхности любого рода.

Приборы используются в роли средства безопасного бесконтактного измерения температур объектов, что делает их незаменимыми для обеспечения должного контроля в случаях, когда физическое взаимодействие с контролируемым объектом невозможно из-за высоких температур, высокого напряжения или труднодоступных местах. На объектах энергетической отрасли в распределительных устройствах для контроля температуры главных цепей — контактов высоковольтного выключателя или разъединителя, соединений сборных шин, места соединения и оконцевания кабельных муфт находящихся под напряжением. Их можно применять в качестве теплолокаторов, для определения областей критических температур в различных производственных сферах например для

включения вентиляторов охлаждения.

Состав системы 

Система состоит из модуля температурного контроля и набора бесконтактных пирометрических датчиков температуры ДТП-300 (Датчик Температуры Пирометрический). Модуль бесконтактного температурного контроля имеет металлический корпус с кронштейном для крепления на DIN-рейку. Датчик температуры выполнен в металлическом корпусе. Все датчики, применяемые в системе, подключаются к модулю температурного контроля параллельно посредством кабельного шлейфа. Каждый датчик опционально может быть снабжен

лазерным указателем места измерения температуры.

Работа системы

При подаче напряжения питания на систему «Зной» модуль температурного контроля производит последовательный циклический опрос всех подключенных датчиков. Типовая функция модуля – это сигнализация с помощью светодиодных индикаторов и сухих контактов реле о превышении установленных порогов температуры хотя бы на одном из подключенных датчиков. Модуль имеет три релейных канала сигнализации COM1, СОМ2 и СОМ3, для каждого из которых может быть установлена необходимая рабочая функция, например, контроль связи со всеми температурными датчиками, или сигнализация превышения установленного порога значения температуры какого-либо или нескольких выбранных датчиков. Описание всех функций доступно в опросном листе на систему.

 

Модуль также снабжен светодиодными индикаторами для визуального контроля работы системы:

1. Индикатор контроля питания — контроля наличия напряжения питания.
2. Индикатор связи с датчиками — двуцветный индикатор, зеленый свет которого сигнализирует о нормальной связи со всеми датчиками, вспышки красного цвета сигнализируют о сбоях в получении информации с датчиков.
3. Индикатор превышения температурного порога 1.
4. Индикатор превышения температурного порога 2. 

Все настройки (значения температурных порогов, значение гистерезисов отпускания реле, количество датчиков в системе и др.) хранятся в энергонезависимой памяти модуля и могут быть изменены пользователем. Для внесения изменений необходимо подключиться к разъему интерфейса RS-485 модуля с помощью персонального компьютера, адаптера RS-485 и программной утилиты работы с модулем.

Интерфейс RS-485 с поддержкой протокола Modbus RTU на борту модуля также предоставляет пользователя возможность удаленного получения данных о значениях температур всех подключенных датчиков в непрерывном режиме.

Технические характеристики

Параметры	Значение
Напряжение питающей сети и сигналов дискретных входов перем/пост, В	85—265/120—375
Номинальная потребляемая от сети мощность, Вт  не более	2
Количество каналов измерения температур	15
Количество выходов типа «сухой контакт»	3
Максимальное рабочее напряжение контактов сигнального реле, перем/пост В	220
Максимальный рабочий ток контактов сигнального реле, А	2
Соотношение диаметра пятна зоны измерения к расстоянию от датчика до поверхности измерения	1:3, 1:8
Диапазон измерения температур, °С	-40…+300
Максимальная погрешность измерения температуры в всем диапазоне измеренния, градусов Цельсия	±4
Диапазон рабочих температур модуля,  °С	-40…+60
Диапазон рабочих температур датчика,  °С	-40…+60
Относительная влажность воздуха, %	30—80
Габаритные размеры модуля температурного контроля, ДхШхВ, мм	117х70х30

Схема электрическая подключения модуля температурного контроля

Х1 — разъем для подключения внешних устройств приема команд сигнализации.

Х2 — разъем интерфейса RS-485 для подключения адаптера связи с устройством.

Х3 — разъем для подключения питания.

Схема электрическая подключения датчиков ДТП-300

Датчики температуры подключаются по параллельной схеме. Данное решение является наиболее оптимальным, так как подключение всех датчиков к модулю производится одним кабелем. К клемме 5 датчика, которая гальванически соединена с его корпусом, подключается экран кабеля. При установке в устройствах имеющих металлическую оболочку, заземление датчика к корпусу производится подключением заземляющего провода либо непосредственно к корпусу датчика с применением царапающей шайбы, либо к клемме 5 датчика.

Рекомендации по установке датчика ДТП-300 

При измерении температуры контролируемого объекта в поле зрения пирометрического визира не должны попадать посторонние предметы. На рисунках 1, 2 показана зависимость размера пятна измерения от расстояния до поверхности для датчика с оптическим соотношением 3:1 и 8:1.

Рисунок 1. Датчик ДТП-300 с оптическим соотношением 3:1

Рисунок 2. Датчик ДТП-300 с оптическим соотношением 8:1

Необходимо учитывать, что метка лазерного указателя не совпадает с оптической осью пирометрического визира, поэтому центр зоны смещен относительно метки лазерного указателя в горизонтальной оси на фиксированное расстояние 9 мм. Для включения/отключения лазерного указателя датчика необходимо произвести переключение кнопки, расположенной около пирометрического визира. После проведения настройки указателя на центр измерения температуры произвести отключение лазерного указателя.

Поскольку разные материалы имеют разные коэффициенты теплоизлучения, для обеспечения указанной погрешности измерения температур необходимо производить подготовку поверхности, например покрытие области на поверхности измерения слоем эмали черного цвета или произвести установку коэффициента в меню системы в соответствии с типом поверхности.

Особенности организации системы температурного мониторинга высоковольтных контактных соединений на базе пирометрических датчиков ДТП-300

1. Для обеспечения заявленной достоверности значения температуры металлическую (медную, алюминиевую, стальную и т.д.) поверхность зоны мониторинга НЕОБХОДИМО покрыть полимерным покрытием. Возможный тип покрытия
   1. термоусадочная трубка (при условии отсутствия воздушного зазора между трубкой и металлом или плотного прилегания трубки к металлу)
   2. термостойкая краска любого цвета, например, термостойкая эмаль Церта +700 / +500 °С RAL 8017
   3. NITOFLON 973 UL-S — тефлоновая пленка (PTFE) армированная стеклотканью самоклеящаяся в роликах
2. Поверхность зоны мониторинга может быть не плоскостью, а трехмерной объемной поверхностью, при этом достоверность значения температуры сохраняется при условии покрытия поверхности, а также соблюдения расстояния от датчика ДТП-300 до поверхности, исходя из оптических показателей датчика ДТП-300.
3. Допускается устанавливать датчик ДТП-300 не только по нормали измерительной оси датчика к поверхности, но и под углом до 30 градусов между измерительной осью датчика и поверхностью. При этом значение температуры сохраняет свою достоверность, при условии покрытия поверхности и соблюдения расстояния от датчика до поверхности. При выборе или расчете расстояния необходимо учитывать, что измерительное пятно в этом случае не круглое, а эллиптическое, кривизна эллипса зависит от угла. Рекомендуем геометрически оценить при проектировании, умещается ли эллиптическое пятно целиком с запасом на поверхности мониторинга в данном случае.

Габаритные и установочные размеры датчика ДТП-300

Габаритные размеры модуля температурного контроля

Бесконтактные инфракрасные датчики температуры, источники питания

	PyroCouple — простой инфракрасный датчик температуры с аналоговым выходом PyroCouple — идеальный датчик общего назначения для широкого спектра применений. • Диапазоны температур: От -20 °C до 100 °C (модели LT), от 0 °C до 250 °C (модели MT), от 0 °C до 500 °C (модели HT) • Оптика: 2:1, 15:1 или 30:1 • Фиксированное значение коэффициента излучения: 0,95 • Выходы: 4-20 мА, термопара типа K, J, T, или 0-50 мВ • PyroCouple подходит для бесконтактного измерения температуры на большинстве неотражающих неметаллических поверхностей, таких как бумага, толстая пластмасса, асфальт, окрашенные поверхности, продукты питания, резина и органические материалы и многие другие. • Типовые модели: PC151LT-0, PC151MT-0, PC151HT-0, PC21LT-0, PC21MT-0, PC21MT-3, PC301LT-0, PC301MT-0 PC151MT-0 Поддерживается в наличии на складе г. Екатеринбурга. Подробное описание
	PyroMiniUSB — миниатюрный USB-пирометр PyroMiniUSB идеально подходит для использования в настольных, лабораторных и учебных приложениях. • Миниатюрный бесконтактный датчик температуры с интерфейсом USB • Измеряет температуру от -20 °C до 1000 °C • Коэффициент излучения от 0,2 до 1,0 • Оптика 2:1 (для больших или близких целей) или 20:1 (для небольших или более удаленных целей) • Кабель USB и программное обеспечение для регистрации и конфигурирования данных • Протокол Modbus — используйте свое собственное программное обеспечение для связи с датчиком • PyroMiniUSB подходит для бесконтактного измерения температуры бумаги, толстого пластика, резины, продуктов питания и органических материалов, а также окрашенных металлов и грязных, ржавых или масляных поверхностей. • Типовые модели: PMU21, PMU201 Подробное описание
	PyroNFC — инфракрасный датчик температуры, конфигурируемый при помощи смартфона • Диапазон температур от 0 °C до 1000 °C • Диапазон настройки коэффициента излучения от 0,2 до 1,0 • Полностью настраивается через приложение для смартфона • Выходы: 0-5 В постоянного тока или 0-10 В постоянного тока, линейный с измеряемой температурой, сбрасываемый, конфигурируемый через NFC или тип К термопары • Сигнальный выход на всех моделях • Чрезвычайно маленький, с боковым кабельным входом: идеально подходит для установки в труднодоступных местах • PyroNFC подходит для бесконтактного измерения температуры поверхности материалов, включая бумагу, толстую пластмассовую пленку, дерево и изготовленные доски, окрашенные поверхности, асфальт, сыпучие материалы, продукты питания, фармацевтические препараты и органические материалы. • Типовые модели: PN151-K Подробное описание
	ExTemp — искробезопасный инфракрасный датчик температуры, сертифицированный по ATEX и IECEx ExTemp является искробезопасным пирометром от Calex. Он измеряет температуру поверхностей в опасных зонах без контакта и имеет выход 4-20 мА. Он сертифицирован по стандартам ATEX, IECEx и TIIS. Взрывобезопасные пирометры, как правило, имеют громоздкие и дорогие корпуса, однако, поскольку ExTemp использует искробезопасность как метод защиты, он компактен и недорогой. • Температурный диапазон: от 0 °C до 250 °C (модели LT), от 0 °C до 500 °C (модели MT), от 0 °C до 1000 °C (модели XT), специальный температурный диапазон (модели ST) Температурный диапазон может быть изменен в диапазоне от -20 °C до 1000 °C с помощью дополнительного USB-адаптера и программного обеспечения. • Диапазон настройки коэффициента излучения от 0,20 до 1,00 (предварительно установлен на 0,95) • Оптика: 2:1, 15:1 или 30:1. • Сертификаты ATEX и IECEx до зоны 0 (газ) и зоны 20 (пыль) • Выход 4-20 мА, двухпроводный, с замкнутым контуром • Поставляется с кабелем длиной до 25 м • Кабель может быть увеличен еще больше (в соответствии с требованиями безопасности) • Корпус из нержавеющей стали 316, идеально подходит для применения на море • Датчик ExTemp может быть подключен к ПК через дополнительный адаптер USB и программного обеспечения Windows. • Типовые модели: EX-21-LT, EX-21-MT-C-5, EX-151-HT-C-10, EX-151-XT, EX-301-MT-C-5, EX-301-HT-C-10 Подробное описание
	PyroMini — фиксированный инфракрасный датчик температуры с удаленной чувствительной головкой • Температурные диапазоны: от -20 °C до 100 °C (модели LT), от 0 °C до 250 °C (модели MT), от 0 °C до 500 °C (модели HT), от 0 °C до 1000 °C (модели XT), конфигурируемые значения между -20 °C до 1000 °C (модели CT) • Коэффициент излучения — регулируемый, от 0,20 до 1,00 • Оптика 2: 1, 15: 1, 20: 1 или 30: 1 • Выходы 4-20 мА или RS485 Modbus • Миниатюрная сенсорная головка • Конфигурируемый электронный модуль с сенсорным экраном (дополнительно) • Экран становится ярко-красным в условиях тревоги для максимальной видимости • Использование при температуре окружающей среды до 180 ° C без охлаждения (модели HA) • Запись данных на карту MicroSD (дополнительно) • Настраиваемые значения: температурный диапазон, единицы измерения температуры, установка коэффициента излучения, компенсация отраженной энергии, сигналы тревоги, обработка сигналов, адрес Modbus (модели -BRT), дата и время, регистрация данных • PyroMini подходит для широкого спектра целевых материалов, таких как бумага, пластмассы, пищевые продукты, окрашенные поверхности, металлы с покрытием и многие другие. • Типовые модели: PM-HA-201, PM-JA-201, PM-MA-151, PM-MA-21, PM-MA-301, PM-MA-CF Подробное описание
	PyroMini 2.2 — двухкомпонентный пирометр для высокотемпературных целей и металлов PyroMini 2.2 — это идеальное решение для сложных промышленных применений, где температура цели очень высокая или где поверхность цели имеет низкую излучательную способность, например, многие виды металлов. • Диапазон температур: от 100 °C до 400 °C (модели PT), от 250 °C до 1000 °C (модели MT), от 450 °C до 2000 °C (модели HT) • Регулировка коэффициента излучения, от 0,10 до 1,00 • Оптика: 15:1, 25:1, 30:1 • Измерение короткой длины волны для лучшей точности на отражающих объектах, таких как многие металлы • Выходы 4-20 мА или RS485 Modbus • Миниатюрная сенсорная головка • Конфигурируемый электронный модуль с сенсорным экраном (дополнительно) • Запись данных на карту MicroSD (дополнительно) • Настраиваемые значения: температурный диапазон, единицы измерения температуры, установка коэффициента излучения, компенсация отраженной энергии, сигналы тревоги, обработка сигналов, адрес Modbus (модели -BRT), дата и время, регистрация данных. • Типовые модели: PM2.2-151-PT-CB, PM2.2-251-MT-CRT, PM2.2-251-HT-BB, PM2.2-751-MT-BRT, PM2.2-751-HT-CB Подробное описание
	PyroBus — фиксированный инфракрасный датчик температуры с выходом RS485 Modbus PyroBus может быть установлен как в виде отдельной сети датчиков или интегрирован в существующую сеть Modbus. Датчики могут быть подключены в цепочку через распределительные коробки к одному кабелю сетевой шины, что может значительно упростить прокладки кабелей и снизить стоимость кабельных систем по сравнению с использованием аналоговых датчиков. Для непрерывного мониторинга датчики PyroBus от Calex значительно дешевле, чем тепловизоры, и обеспечивают мгновенные данные о температуре в реальном времени. • Диапазон температур: от -20 °C до 500 °C • Коэффициент излучения от 0,2 до 1,0 • Оптика: 2:1, 15:1 или 30:1 • Интерфейс RS485 Modbus • До 247 датчиков в сети • Подключитесь к существующему ПЛК Modbus или терминалу Calex с сенсорным экраном • Полностью конфигурируется коэффициент излучения, усреднение и обработка сигнала. • Типовые модели: PB151, PB21, PB301 Подробное описание
	FibreMini — волоконно-оптический пирометр для сложных условий применения FibreMini — это промышленный пирометр с волоконно-оптической чувствительной головкой и отдельным электронным модулем с сенсорным экраном. Сенсорная головка сконструирована таким образом, чтобы выдерживать высокие температуры окружающей среды до 200 °C без охлаждения. Этот пирометр Calex идеально подходит для бесконтактного измерения материалов, включая сталь, железо и углерод, а также другие металлы и неметаллы. • Диапазон температур: от 250 °C до 1000 °C (модели MT), от 450 °C до 2000 °C (модели HT) • Регулировка коэффициента излучения, от 0,10 до 1,00 • Оптика: 30:1 или 75:1. • Миниатюрная сенсорная головка выдерживает температуру окружающей среды 200 °C • Короткая измеряющая длина волны для повышения точности по металлам • Отсутствие электроники в измерительной головке — идеально подходит для использования вблизи индукционных нагревателей и сильных электромагнитных полей • Выбор аналогового или цифрового выхода; реле сигнализации на всех моделях • Встроенный лазерный прицел • Типовые модели: FM2.2-301-MT-CRT-3M, FM2.2-301-HT-CRT-5M, FM2.2-751-MT-CRT-3M, FM2.2-751-MT-BRT-5M Подробное описание
	PyroUSB – инфракрасный датчик температуры с выходом 4-20 мА, конфигурируемый через компьютер Аналоговые и USB выходы PyroUSB делают его идеальным для использования на заводе или на стенде. Все датчики серии PyroUSB полностью настраиваются через ПК с помощью программного обеспечения CalexSoft и поставляемого USB-кабеля. Модели общего назначения PUA8 (8-14 мкм) могут измерять температуру от -40 ° C до 1000 ° C. Они подходят для измерения материалов с высокой излучательной способностью, таких как бумага, толстые пластмассы, продукты питания, фармацевтические препараты, резина, асфальт и окрашенные поверхности. Эти модели способны измерять очень низкие температуры, поэтому они идеально подходят для измерений в пищевой, логистической и складской отраслях. Коротковолновые модели PUA2 (2,2 мкм) имеют диапазон температур от 45 ° С до 2000 ° С. Они обеспечивают более точное считывание при измерении материалов с низкой излучательной способностью, таких как многие отражающие металлы. Они также способны измерять через стеклянные видовые экраны. Модели PUA5 (5 мкм) имеют диапазон температур от 50 ° C до 1650 ° C. Они фильтруют длину волны, где стекло является наименее отражающим, что делает их идеальным пирометром для измерения температуры поверхности стекла. • Диапазоны температур от -40 °C до 2000 °C • Коэффициент излучения от 0,1 до 1,0 • Оптика: 15:1, 25:1, 30:1 или 75:1. • Двухпроводный выход 4-20 мА • Полностью конфигурируемый • Интерфейс USB (включая кабель и программное обеспечение Windows) • Используйте только USB-выход, только выход 4-20 мА или оба выхода вместе • Типовые модели: PUA2-251-MT, PUA5-251-GHT, PUA8-301 Подробное описание
	PyroCAN – Пирометр с цифровым интерфейсом CAN PyroCAN измеряет температуру поверхности и передает ее через CAN-Bus с использованием протокола Raw CAN. Датчик может быть подключен к сети с большим количеством датчиков PyroCAN и других типов CAN-устройств. Конфигурируемый ID CAN позволяет легко подключаться к существующей сети. • Диапазон температур от -20 °C до 1000 °C • Коэффициент излучения регулируется от 0,2 до 1,0 через CAN • Оптика: 2:1, или 20:1. • Протокол Raw CAN • Типовые модели: PCAN-21, PCAN-201 Подробное описание
	PyroEpsilon — фиксированный инфракрасный датчик температуры с регулируемой излучательной способностью Установка коэффициента излучения инфракрасного датчика температуры PyroEpsilon происходит через аналоговый вход, таким образом он может управляться автоматически, например, посредством ПЛК, или вручную, с помощью контроллера PPT245 или регулятора излучательной способности PyroTune. Если излучательная способность цели изменяется в процессе, то PyroEpsilon является идеальным выбором. PyroEpsilon также является хорошим выбором, если требуется простой бесконтактный инфракрасный датчик с выходом 4-20 мА, но нет уверенности, что излучательная способность целевой поверхности достаточно высока для того, чтобы использовать датчик с фиксированной излучательной способностью. Если входной сигнал 4-20 мА отсутствует, значение коэффициента излучения по умолчанию будет равно 0,95. Затем, при необходимости, можно отрегулировать коэффициент излучения. • Диапазон температур от -20 °C до 500 °C • Оптика для разных размеров цели: 2:1, 15:1 или 30:1 • Настройка коэффициента излучения — регулируется от 0,2 до 1,0 через вход 4-20 мА • 2-проводный выход 4-20 мА для измеренной температуры • Регулировка коэффициента излучения через отдельный вход 4-20 мА • Входной сигнал 4-20 мА может подаваться контроллером индикации PPT245, регулятором излучения PyroTune или любым другим источником, таким как ПЛК • Корпус из нержавеющей стали, герметичный по IP65 • Типовые модели: PE151HT, PE151LT, PE151MT, PE21LT, PE21MT, PE301HT, PE301LT, PE301MT, PECFLT, PECFMT Подробное описание
	PyroCube G — пирометр для измерения стекла PyroCube — это инфракрасный пирометр с очень быстрым временем отклика и очень небольшим размером области измерения. Он доступен с модулем PM030 или без него. PyroCube G измеряет температуру поверхности стекла от 50 °C до 2400 °C. Датчик имеет длину волны измерения 5 мкм, что обеспечивает максимальную точность при измерении стекла. На этой длине волны отражения оказывают наименьшее возможное влияние на точность измерения. Модели PCU-GH имеют быстрое время отклика 10 мс, что позволяет измерять температуру капель стекломассы. • Диапазоны температур: от 50 °C до 1200 °C (модели G), от 50 °C до 2400 °C (модели GH) • Специфическая длина волны для повышения точности при измерении температуры поверхности стекла. Модели G идеально подходят для отжига, например, при производстве ламп. Модели GH подходят для измерений при высокотемпературном плавлении стекла. • Настройка коэффициента излучения: регулируемая, от 0,3 до 1,0, через RS232C или дополнительно поставляемый модуль • Измеряемое пятно размером 2,2 мм • Время отклика до 10 мс • Светодиодный прицел непрерывно показывает положение и размер измеряемого пятна во время считывания • Модуль с сенсорным экраном (дополнительно) • Типовые модели: PCU-G7.0-2M-1V, PCU-G20.0-5M-5V, PCU-Gh3.2-2M-5V, PCU-Gh5.5-5M-5V, PCU-Gh30.0-10M-10V Подробное описание
	PyroCube M — пирометр с быстрым откликом и маленьким пятном измерения для низкотемпературных металлов PyroCube — это инфракрасный пирометр с очень быстрым временем отклика и очень небольшим размером области измерения. Он доступен с модулем PM030 или без него. PyroCube M измеряет температуру маленьких отражающих металлических целей от 50 °C до 600 °C с временем отклика в 1 миллисекунду. Модели MA могут измерять пятно размером 1 мм. Модели MB с меньшей стоимостью способны измерять пятно размером 11 мм. Модели могут проводить измерения через окна из стекла или кварца. • Измеряет небольшие отражающие металлические цели при низких температурах • Диапазон температур от 50 °C до 600 °C • Настройка коэффициента излучения, регулируется через RS232C или дополнительный модуль: ниже 100 °C: от 0,3 до 1,0, выше 100 °C: от 0,05 до 1,0 • Измеряет пятно размером 1 мм • Время отклика 1 мс • Светодиодный прицел непрерывно показывает положение и размер измеряемого пятна во время считывания • Модуль с сенсорным экраном (дополнительно) • Типовые модели: PCU-MA1.0-2M-1V, PCU-MA2.0-2M-5V, PCU-MA3.5-5M-5V, PCU-MB11.0-5M-10V Подробное описание
	PyroCube P — пирометр для тонкопленочной пластмассы PyroCube — это инфракрасный пирометр с очень быстрым временем отклика и очень небольшим размером области измерения. Он доступен с модулем PM030 или без него. PyroCube P измеряет температуру тонкопленочных пластмасс от 80 °C до 350 °C. Тонкопленочные пластмассы часто обладают высокой пропускающей способностью к инфракрасному излучению, что делает их очень трудно измеримыми для большинства датчиков. PyroCube P использует специальную длину волны измерения 3,4 мкм для точного бесконтактного измерения температуры многих типов пластиковых пленок, которые не могут быть измерены с помощью универсальных датчиков. Очень быстрое время отклика 10 мс, малая площадь измерения и непрерывное светодиодное отслеживание делают PyroCube пригодным даже для самых сложных задач. • Измеряет тонкие пленки из полиолефина, полиамида, полиэтилена, полипропилена, полистирола, нейлона, ПВХ, акрила, полиуретана и поликарбоната • Температурный диапазон от 80 °C до 350 °C • Коэффициент излучения — настраиваемый, от 0,3 до 1,0, через RS232C или дополнительный модуль • Измеряемая область 12 мм • Время отклика 10 мс • Светодиодный прицел непрерывно показывает положение и размер измеряемого пятна во время считывания • Модуль с сенсорным экраном (дополнительно) • Типовые модели: PCU-P12.0-2M-5V Подробное описание
	PyroCube S и F — инфракрасные датчики температуры с быстрым откликом, малым пятном измерения и светодиодным прицелом PyroCube — это инфракрасный пирометр с очень быстрым временем отклика и очень небольшим размером области измерения. Он доступен с модулем PM030 или без него. Это идеальный датчик температуры для измерения заготовки выдувного формования, а также применения в пищевой промышленности, лабораториях и др. PyroCube S общего назначения от Calex подходит для измерения большинства неотражающих неметаллических материалов. Преимущества перед другими датчиками общего назначения — встроенный светодиодный прицел, быстрое время отклика и малый размер измеряемого пятна. PyroCube F имеет молниеносное время отклика 0,001 секунды. • Время отклика 1 мс • Измеряемое пятно размером 1,6 мм • Диапазон температур от 0 °C до 500 °C • Коэффициент излучения — настраиваемый, от 0,3 до 1,0, через RS232C или дополнительный модуль • Светодиодный прицел непрерывно показывает положение и размер измеряемого пятна во время считывания • Модуль с сенсорным экраном (дополнительно) • Типовые модели: PCU-S1.6-2M-1V, PCU-S3.0-2M-5V, PCU-S5.5-5M-5V, PCU-F3.5-5M-10V, PCU-F7.0-5M-10V Подробное описание
	PyroCube XS – датчик с фокусированной оптикой для измерения чрезвычайно малых целей PyroCube XS — это ряд инфракрасных датчиков температуры с плотно сфокусированной оптикой, которые способны измерять очень маленькие области. Встроенный светодиодный прицел точно освещает площадь, измеряемую датчиком. Применения включают в себя измерение температуры отдельных электронных компонентов на печатных платах, огневой полировки изоляционной оболочки на электрическом проводе и сварке пластмасс, где шов очень узкий. • Диапазон температур от 0 °C до 500 °C • Коэффициент излучения — настраиваемый, от 0,3 до 1,0, через RS232C или дополнительный модуль • Измеряемое пятно размером 0,7 мм • Время отклика 10 мс • Светодиодный прицел непрерывно показывает положение и размер измеряемого пятна во время считывания • Модуль с сенсорным экраном (дополнительно) • Типовые модели: PCU-XSA0.7-2M-1V, PCU-XSB1.0-5M-5V Подробное описание

пирометры, радиационные термометры, термометры излучения

Содержание

Введение

Радиационные термометры (или пирометры) представляют собой неконтактные температурные датчики, действие которых основано на зависимости температуры от количества теплового электромагнитного излучения, полученного от объекта измерения. Это целая группа приборов, которая включает как приборы, измеряющие температуру точки на объекте, области на объекте, или позволяющие получить картину одномерного и даже двумерного распределение температуры на заданной площади измерения. Радиационные термометры очень широко используются в различных отраслях промышленности: металлургии, производстве стекла и керамики, полупроводников, пластика, бумаги и т.д. Радиационные термометры используются также в медицине, криминалистике, системах спасения людей и охраны.

Главная трудность состоит в измерении температуры тела, излучательная способность которого неизвестна. Объект измерения чаще всего далек от абсолютно черного тела, это может быть окисленная поверхность, полупрозрачное стекло, зеркальная поверхность и т.д. Кроме того, возникают трудности учета излучения, испущенного близлежащей областью и излучения отраженного от соседних объектов. К сожалению, не существует ни одного метода оптической пирометрии, который мог бы охватить весь набор встречающихся ситуаций. Однако разработаны различные подходы, каждый из которых способен преодолеть одну или две вышеупомянутые трудности.

Приборы этого типа имеют множество наименований: оптические пирометры, радиационные пирометры, пирометры полного излучения, автоматические инфракрасные термометры, термометры непрерывного излучения, линейные сканеры, тепловизионные радиометры, поверхностные пирометры, пирометры отношения, двухцветовые пирометры и т.п. Эти наименования больше связаны с назначением приборов. Общий термин, который применим к данному классу приборов и имеет техническое функциональное значение – радиационные термометры.

В последнее время возрос интерес к формированию международной универсальной терминологии в неконтактной термометрии и разработке номенклатуры международных требований к характеристикам радиационных термометров. Так, в 2006-2007 разрабатывался новый стандарт МЭК “Технические требования к радиационным термометрам”. (IEC TS 62492 Radiation thermometers — Part 1: Specifications for Radiation Thermometers). Новый стандарт введен в обращение в марте 2008 г. Об участии российских специалистов в разработке стандартов МЭК cм. раздел РГЭ.
Подробный анализ терминологии в области пирометрии и тенденций в развитии терминов дается в опубликованной на сайте статье директора ООО «ТЕХНО-АС» С.С. Сергеева «Тенденции изменения терминологии в пирометрии». Приглашаем обсудить базовые термины в разделе форума «Термины и определения в области термометрии».
Радиационные термометры представляют собой развивающиеся приборы, множество докладов на международных конференциях и множество публикаций в журналах посвящено совершенствованию неконтактных методов измерения температуры и повышению их точности. Надеемся, что на нашем сайте Вы сможете прочитать статьи о новинках в этой области в разделах «публикации» , «производители неконтактных датчиков температуры», «каталог приборов».

Два основных метода пирометрии

Практическая пирометрия возникла на рубеже 19 и 20-го веков. Примерно тогда же и сформировались два основных метода пирометрии: радиационная (яркостная) пирометрия и цветовая пирометрия. Названия эти с течением времени менялись и корректировались, но суть методов осталась неизменной. Метод яркостной пирометрии (называемой также радиационной пирометрией, пирометрией по излучению) использует зависимость энергетической яркости излучения объекта в ограниченном диапазоне длин волн от его температуры. Другими словами, яркость излучения объекта зависит от его температуры. Следовательно, измерив яркость излучения объекта, мы можем измерить (с той или иной точностью) значение температуры объекта. Таким образом, ключевым элементом радиационного пирометра является приемник излучения, преобразующий приходящую на него энергию излучения в иную физическую величину, чаще всего в ток или в напряжение. Его дополняют оптическая система, собирающая в определенном телесном угле излучение от объекта, и электронная схема с системами питания и индикации, усиливающая, преобразовывающая и отображающая результат измерения.

Метод цветовой оптической пирометрии первоначально основывался на зависимости спектрального распределения потока излучения нагретого объекта от температуры в диапазоне видимых длин волн. Другими словами, от температуры нагретого объекта зависел цвет его излучения. Объекты, нагретые до 700–800°С, светят темно-оранжевым светом, при 1000–1200°С цвет свечения становится ярко-оранжевым, постепенно переходя в желтый, при 2000°С цвет воспринимается нашим глазом как ярко-желтый, а после 2500°С свечение приближается к белому цвету. Долгое время основными элементами цветового сравнения были глаз оператора и нагретая нить накала (или спираль), расположенная в окуляре пирометра в поле зрения оператора. Нить в окуляре совмещалась с изображением измеряемого объекта. Регулируя проходящий через накальную нить электрический ток, оператор подбирал такое его значение, чтобы цвет нити совпадал с цветом измеряемого объекта. При определенном значении тока изображение нити «исчезало» на фоне нагретого объекта, что являлось критерием равенства температуры объекта и нагретой нити. Кстати, отсюда пошло и распространенное в литературе название подобных пирометров – пирометры с исчезающей нитью.
В силу особенностей человеческого зрения описанный метод при опоре на восприятие цвета человеческим глазом имеет серьезные ограничения в точности и повторяемости результатов измерений. Поэтому с развитием компонентной базы весьма субъективные визуальные измерения были вытеснены измерениями с помощью нескольких приемников излучения, работающих в различных спектральных диапазонах. Таких приемников может быть и три, и семь, но на практике чаще всего ограничиваются двумя. Таким образом, в настоящее время этот метод основан на зависимости от температуры отношения энергетических яркостей объекта в двух различных областях спектра излучения. Соответственно, этот метод получил название метода пирометрии спектрального отношения. (Источник: ФОТОНИКА 4/2009)

Спектр электромагнитного излучения

По спектральному диапазону термометры излучения могут быть разделены на следующие виды: полного излучения, широкополосного излучения, узкополосного излучения (монохроматические). Широкополосные пирометры работают обычно в широком диапазоне волн от 0,3 мкм до 2,5 — 20,5 мкм. Для наглядности приведем полный спектр электромагнитного излучения, где указаны границы ультрафиолетовой, видимой и инфракрасной областей. (Источник: en.wikipedia.org)

Монохроматические яркостные пирометры

В 21 веке бесконтактные термометры, которые наиболее часто стали называть ИК-термометрами, что означает инфракрасные радиационные термометры, стали особенно востребованным и популярным видом температурных приборов. Существует множество разновидностей пирометров и инфракрасных приборов. Приборы, дающие возможность получить изображение распределения температуры по поверхности объекта называют тепловизорами или тепловизионными камерами. Несмотря на то, что по точности пирометры сильно уступают контактным датчикам температуры, они незаменимы там, где необходимо быстро и безопасно сделать отсчет температуры поверхности. Инфракрасные термометры применяются для диагностики тепловых и электрических линий передачи, источников тока, обнаружения неисправностей, вызванных утечками тепла, коррозией контактов и т.д. Данный вид приборов востребован также там, где трудно или невозможно использовать контактный датчик — для оценки температуры сильнонагретых движущихся объектов, мощных моторов и турбин, расплавленных металлов. Одним из самых новых применений инфракрасных термометров является медицинская диагностика.

Большинство современных ИК термометров представляют собой портативные и, как правило, очень простые в обращении приборы. Однако существуют особенности их применения, которые необходимо учитывать пользователям, рассчитывающим получить наиболее точный результат измерения температуры. Критическими параметрами любого инфракрасного термометра являются оптическое разрешение и излучательная способность.

Оптическое разрешение

Иногда оптическое разрешение называют показателем визирования. Оптическое разрешение определяется отношением диаметра пятна (круга) на поверхности, излучение с которого регистрируется пирометром к расстоянию до объекта. Чтобы правильно выбрать прибор, необходимо знать сферу его применения. Если нужно измерять температуру объекта с расстояния 4 метра, то ИК термометр с оптическим разрешением 4:1 вряд ли подойдет. Диаметр излучающей поверхности будет слишком большой, и в поле зрения термометра попадут посторонние объекты. Лучше выбрать разрешение, по крайней мере, 50:1. Однако если необходимо принимать излучение с небольшого расстояния, то лучше выбрать термометр с разрешением 4:1, т.к у него будет больше минимальная допустимая площадь излучения. Необходимо иметь ввиду, точность измерений температуры может значительно снижаться, если пользователь ошибочно нацеливает ИК термометр на большую площадь, чем площадь измеряемого объекта. У большинства современных термометров имеется специальный лазерный целеуказатель для точного наведения на объект измерения.
.
На рисунке изображен пирометр с оптическим разрешением 6:1 (изображение с сайта компании Fluke) .
.

Излучательная способность (коэффициент излучения)

Коэффициент излучения (называемый иногда «степень черноты») характеризует способность поверхности тела излучать инфракрасную энергию. Этот коэффициент определяется как отношение энергии, излучаемой конкретной поверхностью при определенной температуре к энергии излучения абсолютно черного тела при той же температуре. (см. также раздел СЛОВАРЬ ТЕРМИНОВ). Он может принимать значения от очень малых, ниже 0,1 до близких к 1. ИК термометры, как правило, дают возможность устанавливать для каждого объекта свой коэффициент излучения. Неправильный выбор коэффициента излучения – основной источник погрешности для всех пирометрических методов измерения температуры. Как выбрать степень черноты? Существуют справочные таблицы, показывающие степень черноты для различных материалов и различной обработки поверхности. Таблицы для некоторых распространенных материалов приведены в разделе сайта «Справочник». Необходимо отметить, что на коэффициент излучения сильно влияет окисленность поверхности металлов. Так, если для стали окисленной коэффициент составляет примерно 0,85, то для полированной стали он снижается до 0,075.
Можно также использовать экспериментальные методики. Наиболее распространены в методиках поверки пирометров и тепловизионных термометров следующие методы определения коэффициента излучения.

1. Определите действительную температуру объекта с помощью контактного датчика — термопары, термометра сопротивления и т.д. Затем измерьте температуру с помощью пирометра и подберите такую степень черноты, чтобы показания пирометра совпали с показаниями контактного датчика.
2. При сравнительно низких температурах объекта (до 250°С) можно наклеить на участок поверхности объекта ленту черного цвета (например, электроизоляционную). Затем измерьте температуру ленты с помощью пирометра при установленной степени черноты 0,95. После этого измерьте с помощью пирометра незакрытую лентой часть объекта и подберите такую степень черноты, чтобы показания пирометра совпали с результатом измерения ленты.
3. Если часть объекта может быть окрашена, окрасьте ее матовой черной краской, которая имеет степень черноты около 0,98. Затем измерьте температуру окрашенного участка с помощью пирометра при установленной степени черноты 0,98. После этого измерьте с помощью пирометра неокрашенную часть объекта и подберите такую степень черноты, чтобы показания пирометра совпали с результатом измерения на окрашенном участке.
(источник: методика поверки ИК-пирометров «Термоскоп-100» ООО «Инфратест»). .

Следует отметить, что коэффициент излучения зависит от длины волны. Он тем выше, чем короче длина волны. Кроме того, ошибка, вызванная неточным определением коэффициента излучения, будет пропорциональна эффективной длине волны.

В случаях, когда, например, надо измерять температуру поверхности частично окисленного металла преимущество коротковолновых пирометров очевидно, т.к. окисленный слой будет иметь высокую и стабильную излучательную способность скорее при короткой длине волны, чем при длинной. Кроме того, коротковолновые яркостные пирометры обычно менее подвержены влиянию атмосферного поглощения, чем пирометры широкого спектра. Если поглощение вызвано частицами или каплями на пути визирования, уменьшенное значение погрешности при коротких волнах будет иметь меньшую относительную зависимость измерений температуры от энергии.

Поэтому там, где требуется высокая точность измерения температуры поверхности рекомендуется использовать коротковолновый яркостный пирометр.

Название “коротковолновый” – относительное, например при Т=1000°С 1мкм – короткая длина волны; в то время как при Т=10°С 10 мкм также считается короткой длиной.

За критерий эффективной длины волны для отнесения пирометра к достаточно “коротковолновому” принимается максимальная длина волны, которая должна быть настолько короткой, чтобы обеспечить достаточную энергию для получения необходимого отношения сигнал-шум от детектора при минимальной измеряемой температуре.

При выполнении теоретического анализа эффективной длины волны обычно исходят из предположения, что пирометры используют узкий диапазон волн и поэтому изменение показаний в зависимости от изменения температуры может быть определено по закону Планка.

где I(ν)dν — мощность излучения на единицу площади излучающей поверхности в диапазоне частот от ν до ν + dν.

это выражение эквивалентно следующему:

где u(l)dl — мощность излучения на единицу площади излучающей поверхности в диапазоне длин волн от l до l + d l

Спектральный диапазон пирометра. Эффективная длина волны

На практике, большинство приемников излучения имеет существенно широкий диапазон волн и даже использование фильтров не достаточно ограничивает диапазон волн, чтобы можно было считать его строго монохроматическим. Однако кривая энергии в зависимости от длины волны очень крутая при короткой длине волны, и показания пирометров четко согласуются в значительном температурном диапазоне с расчетами Планка, соответствующими длине волны близкой к “отсечной” верхней длине волны системы приемник-фильтр. Понятие эффективной длины волны является весьма удобным для оценки скорости изменения энергии (и следовательно показаний пирометра) с изменением температуры, а также погрешности, возникающей от ошибки в определении коэффициента излучения поверхности.

В МЭК 62942 дано следующее определение спектрального диапазона и эффективной длины волны пирометра:

4.1.1.9 Спектральный диапазон

Спектральный диапазон приводится в мкм или нм. Спектральный диапазон определяется как нижний и верхний предел длины волны при достижении спектральной чувствительности 50 % от пика чувствительности. Может также приводится основная (эффективная) длина волны и полная ширина полосы пропускания, в которой чувствительность достигает 50 % от пика чувствительности (полная ширина на половине максимума (FWHM)).
Общепринято для монохроматичеких пирометров приводить эффективную длину волны в спектральном диапазоне и полную ширину на половине максимума (FWHM), а для широкополосных пирометров приводить верхний и нижний предел.

Приведем таблицу из МЭК 62942 (приложение 1), демонстрирующую изменение показаний пирометра, соответствующее изменению принимаемого излучения на 1 %, при опорной температуре пирометра 23 °С

Изменение в индицируемой температуре соответствующее изменению принятого пирометром потока излучения рассчитывалось как:

В следующей таблице приведена погрешность, обусловленная 10% изменением излучательной способности при 500°С.

Из приведенных данных следует, что всегда следует выбирать пирометр с самой короткой длиной волны, которая позволяет провести необходимые измерения самой низкой температуры в диапазоне измерения.

Кроме сложности учета коэффициента излучения объекта, яростные пирометры имеют ряд иных существенных недостатков, их результаты зависят от: расстояния до измеряемого объекта, формы объекта, запыленности и загазованности промежуточной среды, наличия защитных стекол и непрозрачных объектов в поле зрения пирометра, боковых засветок при работе с крупноразмерными объектами, переотражений измеряемым объектом излучения сильно нагретых объектов, расположенных рядом. Как видите, факторов, мешающих получению радиационными пирометрами точных результатов, набирается с десяток. Именно поэтому пользователи все чаще и чаще задумываются об использовании пирометров спектрального отношения, более дорогих, чем радиационные, но свободных от многих вышеперечисленных недостатков.

Пирометры спектрального отношения

Пирометры спектрального отношения определяют температуру объекта по отношению сигналов от двух приемников, работающих на разных длинах волн. Такой принцип измерения температуры позволяет избавиться от большинства недостатков, свойственных яркостным пирометрам. Зависимость сигнала от расстояния одинакова для обоих приемников пирометра спектрального отношения, поэтому на отношение сигналов она не влияет. Форма измеряемого объекта, запыленность и загазованность промежуточной среды одинаково влияют на сигналы с обоих приемников, оставляя неизменным их отношение.

Пирометры спектрального отношения нечувствительны к боковым засветкам от крупноразмерных объектов, наличию небольших непрозрачных объектов в поле зрения пирометра, к наличию защитных стекол, например стекол смотровых окон в вакуумных камерах. Отношение сигналов по-прежнему остается неизменным. Да и отличие значения коэффициента излучения?измеряемого объекта от 1 чаще всего приводит к одинаковому уменьшению сигналов с обоих приемников. Поэтому отношение сигналов слабо зависит от излучательной способности ?объекта.

Необходимо отметить два основных недостатка пирометров спектрального отношения. Во-первых, пирометр спектрального отношения сложнее радиационного, априори состоит из большего числа элементов, труднее калибруется. Поэтому стоимость таких пирометров больше, чем монохроматические. Во-вторых, излучательная способность измеряемого объекта все же? влияет на результаты измерений. Точнее, результат измерения пирометра спектрального отношения зависит не столько от величины излучательной способности или от ее изменения от объекта к объекту, сколько от спектральной зависимости коэффициента излучения от длины волны. С ростом длины волны спектральная излучательная способность снижается. Это приводит к тому, что сигнал длинноволнового приемника пирометра спектрального отношения оказывается заниженным по сравнению с коротковолновым. По этой причине показания пирометра спектрального отношения оказываются завышенными нередко более чем на 10%.

В некоторых современных пирометрах спектрального отношения применяется специальная техника автоматической коррекции влияния изменения коэффициента излучения от длины волны. Для ряда материалов, в том числе высоколегированных сталей, была исследована зависимость коэффициента излучения от длины волны и подобрана универсальная корректирующая кривая, подходящая как для чистого железа и высоколегированных сталей, так и для ряда других металлов (никель, кобальт и т.п.). При этом для большинства этих металлов коррекция возможна до уровня, при котором погрешность измерений в диапазоне температур от 600 до 2400°С составляет всего 1–1,5% (для кобальта –до 2%). Указанный способ коррекции не только сохраняет все преимущества, которыми обладают пирометры спектрального отношения, но и избавляет пользователя от необходимости вводить в прибор корректирующий коэффициент, значение которого ему неизвестно, и заменяет механическую подстройку. Поэтому измерения температуры многих металлов выполняются без роста погрешности во всем диапазоне измеряемых температур. (Источник: А.Фрунзе « Пирометры спектрального отношения: преимущества, недостатки и пути их устранения», ФОТОНИКА 4/2009)

Использование трех спектров также позволяет существенно снизить зависимость погрешности измерения от изменения величины коэффициента излучения и от изменения отношения ε1/ε2. (источник: Сергеев С.С. «Повышение точности измерения температуры с использованием новых моделей пирометров фирмы «ТЕХНО-АС», сайт www.technoac.ru)

Бесконтактный датчик температуры MLX90614 — Как подключить — AVR project.ru

 Наконец-то заполучил в свои руки один интересный датчик-пирометр MLX90614. Это инфракрасный датчик, позволяющий определять температуру бесконтактным методом. Такой датчик позволяет практически моментально считывать температуру тела, измеряя инфракрасное излучение объекта. Сейчас познакомимся с ним поближе и разберем работу в Bascom-AVR.

 Для начала разберемся с тем, какие модификации датчика существуют. Во-первых, они различаются по напряжению питания, бывают 3-х и 5-и вольтовые версии.

 Во-вторых, различаются количеством сенсоров внутри датчика: бывают с одним сенсором и двумя:

 

 Также есть версия датчика, в которой два сенсора, но показания с них суммируются и усредняются. Именно такой датчик и попал ко мне.

 Третье различие в угле обзора. Бывают, как на картинке выше, с открытым окном, у которых угол обзора стремится к 180°. А есть версии с уменьшенным до 35°, 10° и 5° углом. Я приобрел датчик с углом обзора 10°, но как оказалось ничего хитрого там нет,  просто на корпус датчика запрессована черная трубка, обрезающая часть обзора. Поэтому можно брать открытые датчики, они дешевле, и уже самим приклеить трубочку.  Но интересней было бы добавить пару линз, только найти такие, чтобы пропускали инфракрасное излучение наверно будет не просто.

 Все датчики подключаются по стандартному интерфейсу I2C.  Распиновка со стороны ножек.

   

 На шине I2C датчик имеет настраиваемый адрес, по умолчанию отзывается на &hB4 (&b10110100) Для считывания температуры измеряемого объекта нужно обратится по адресу &h07 (&b00000111) для первого сенсора, и &h08 (&b00001000) для второго (если датчик имеет два отдельных сенсора).

 Для моего варианта, в котором два сенсора объединены, показания считываются только с первого сенсора.  Также датчик может измерить собственную температуру, ее значение хранится по адресу &h06 (&b00000110)

  К слову об измеряемых температурах. Предел температур для измеряемого объекта составляет -70÷380 °C, а для самого датчика -40÷125°C.

 Данные в датчике хранятся в сыром виде и занимают два байта, поэтому для перевода их в градусы Цельсия необходимо преобразование: поделить значение на 50 и затем вычесть из результата 273,15. Еще нужно учитывать одну особенность — датчик сперва отправляет младший байт, а затем старший. Поэтому полученные данные перед преобразованием приходится «переворачивать».

 Для примера собрал схему на микроконтроллере ATmega8, показания будут выводиться на жк дисплей. Датчик у меня приехал в пятивольтовой версии, поэтому никаких преобразователей между ним и схемой не нужно.  Только подтяжка резисторами к плюсу согласно стандарту протокола I2C

 

Программа в Bascom-AVR:

$regfile = «m8def.dat»
$crystal = 8000000

‘конфигурация дисплея
Config Lcd = 16 * 2
Config Lcdpin=Pin, Rs=Portb.5, E=Portb.4, Db4=Portb.3, Db5=Portb.2, Db6=Portb.1, Db7=Portb.0

‘подключение датчика
Config Scl = Portc.0
Config Sda = Portc.1

I2cinit

Dim Value As Byte                           ‘принимаемый байт
Dim Temp As Single                          ‘температура
Dim Tempword As Word                        ‘вспомогательная переменная
Dim Irtemp As String * 8                    ‘температура объекта
Dim Senstemp As String * 8                  ‘температура датчика
Dim Cmd As Byte                             ‘команды для датчика

Cls
Cursor Off

Do

 Cmd = &B00000111                           ‘адрес чтения температуры объекта
 Gosub Read_mlx                             ‘опрашиваем датчик
 Irtemp = Fusing(temp , «##.##»)

 Cmd = &B00000110                           ‘адрес чтения температуры датчика
 Gosub Read_mlx                             ‘опрашиваем датчик
 Senstemp = Fusing(temp , «##.##»)

 Cls
 Locate 1 , 1
 Lcd «To » ; Irtemp ; «°C»                  ‘выводим температуру объекта
 Lowerline
 Lcd «Ts » ; Senstemp ; «°C»                ‘выводим температуру датчика

 Waitms 500

Loop

‘подпрограмма опроса датчика
Read_mlx:

 I2cstart
 I2cwbyte &B10110100                        ‘отправляем адрес датчика
 I2cwbyte Cmd                               ‘отправляем команду с адресом

 I2cstart
 I2cwbyte &B10110101                        ‘отправляем адрес датчика с битом чтения
 I2crbyte Value , Ack                       ‘принимаем первый байт
 Tempword = Value
 Shift Tempword , Left , 8

 I2crbyte Value , Ack                       ‘принимаем второй байт
 Tempword = Tempword Or Value               ‘складываем два байта

 I2cstop                                    ‘окончание опроса датчика

 Rotate Tempword , Left , 8                 ‘меняем местами два байта в переменной

 Temp = Tempword * 0.02                     ‘преобразование данных в температуру по Цельсию
 Temp = Temp — 273.15

Return

 

 Программа выводит на дисплей две температуры. В верхней строке температуру измеряемого объекта, в нижней — температуру самого датчика.

Фото с экспериментов. Температура горячего чайника

чайник только вскипел, но температура пластикового корпуса выше 80 не поднималась.

температура в морозилке

 

 

 А вот интересная картинка из даташита, показывающая погрешность датчика в зависимости от внешних факторов. 
To — измеряемая температура объекта, Ta — температура окружающей среды

 В ходе тестирования заметил одну особенность,  для более точного измерения температуры, датчик нужно подносить как можно ближе, чтобы объект перекрывал весь угол обзора датчика. В общем датчик интересный, мне понравился. А вот интересный проект с этим датчиком https://geektimes.ru/post/257850/

 

Исходник и прошивка

Документация на датчик MLX90614

Датчик покупался здесь

 

  Могу рекомендовать также присмотреться к готовому прибору в котором используются аналогичные сенсоры.  При цене отдельного датчика мы сразу получаем законченное устройство, с хорошими характеристиками.

Купить можно например здесь

 

 

 

 

Датчики температуры охлаждающей жидкости, наружного воздуха, влажности

Для контроля климата в жилом помещении и температуры во время производственных процессов используются специальные устройства. Предлагаем рассмотреть, как работают датчики температуры, всасываемого воздуха на впуске, воды, газов, топлива и влажности, их принцип работы и виды.

Общие сведения про датчики

Датчики температуры представляют собой устройства, используемые для измерения температуры среды. Типы температурных датчиков:

1. накладные контактные датчики. Фото — Накладные контактные датчики
2. бесконтактные датчики. Фото — Бесконтактные датчики температуры

Тем не менее, известны еще 3 дополнительных типа информаторов: термометры, резистивные датчики температуры и термопара (терморегулятор). Все эти контроллеры работают при помощи измерения физических свойств (т.е. объема жидкости, текущей через провод), который изменяется в зависимости от температуры.

Видео: обзор датчиков температуры

Контактные датчики

Датчики контакта температуры могут измерять температуру объекта, в контакте с которым находится датчик, но если предположить, что датчик и объект находятся в тепловом равновесии, то между ними нет теплового потока.

Данный подвид информаторов представлен следующими устройствами:

• Термопары
• Датчики сопротивления температуры (работают при помощи указателя, у них наиболее оптимальное соотношение цена/качество)
• Заполненные термометры
• Полупроводниковые биметаллические термометры
• Промышленные бесконтактные и беспроводные датчики температуры.

Фото — Датчики сопротивления температуры

Большинство коммерческих и научных бесконтактных датчиков температуры и измерения внешней тепловой мощностью излучения инфракрасного или оптического излучения, работают от известной или расчетной области на поверхности или объеме измеряемой жидкости.

Примером бесконтактного датчика температуры является пирометр.

Термометры являются наиболее распространенными датчиками температуры, эксплуатируемые в простых, повседневных измерениях температуры, их используются для котлов, в сигнализациях. Самые популярные биметаллические термометры.

Комнатный термометр с жидкостью

До сих пор одними из самых доступных датчиков измерения температуры считаются заполненные термометры. В тубу добавляется жидкость, которая чувствительна к изменению температуры, чаще всего это окрашенный спирт или ртуть. Под изменением температурного уровня снаружи тубы, жидкость расширяется и поднимается, по таблице-циферблату можно определить, какой уровень температуры сейчас в помещении. Этот способ хорош, если не требуется высокая точность, ведь при использовании такого измерителя возможна погрешность почти в градус, к тому же, спиртовые модели очень быстро теряют показатели при резком изменении температур, их сложно зафиксировать.

Фото — Комнатный термометр с жидкостью

Жидкость должна иметь относительно большой коэффициент теплового расширения, так что небольшие изменения в температуре приведет к обнаруживаемым изменениям в объеме. Материал трубки – стекло, иногда закаленное, но обязательно прозрачное, чтобы можно было видеть маркированную таблицу. Раньше ртуть была более распространена, но её уровень токсичности слишком высок, что может привести к непоправимому ущербу при бытовом использовании.

Хотя заполненные регуляторы являются самыми простыми и дешевыми вариантами для измерения температуры, они также отличаются недолговечностью в виду своей хрупкости. Также их редко применяют при осуществлении даже небольших производственных процессов, т.к. нет возможности регулировать их работу в автоматическом режиме.

В биметаллическом термометре используется два металла (обычно сталь и медь) с различными коэффициентами теплового расширения, они крепятся друг к другу с помощью заклепок или сварки. По мере повышения температуры, увеличивается расстояние между полосами, металл с высшим коэффициентом теплового расширения расширяется в большей степени, в результате чего появляется напряжение в материалах и отклонение в полосе. Величина этого отклонения является разницей температуры.

Фото — Биметаллический термометр

Температурные разности, для которых эти термометры могут быть использованы, ограничивается диапазоном, в котором металлы имеют существенно различные коэффициенты теплового расширения. Биметаллические полосы часто свернутые в трубах и помещены в термостаты. Перемещаемый конец полосы представляет собой электрический контакт, который передает температуру термостата. Поэтому они могут контролироваться специальными автоматическими устройствами.

Датчики сопротивления температуры

На производственных работах обычно используется механический или электронный погружной резистивный датчик температуры наружного воздуха (также известный как термометр сопротивления). В отличие от заполненных термометров, индикатор сопротивления выдает электрический сигнал измерения температуры, тем самым делая его более удобным для использования с компьютеризированной системой.

Фото — Датчики сопротивления температуры

Устройство сопротивления использует зависимость между электрическим сопротивлением и температурой, которая может быть линейной или нелинейной. Главным отличием этих приборов является их высокая точность, у них допустимая погрешность около 0,01 градуса по Цельсию. Однако при высоких температурах (выше 700 градусов С), они становятся очень неточными из-за деградации наружной оболочки, которая содержит термометр. Таким образом, использование датчиков сопротивления является предпочтительным при более низких температурных диапазонах, где они могут быть наиболее точными, к тому же их проверка осуществляется гораздо проще, чем у биметаллических.

Бывает несколько видов датчиков: с терморезистором и традиционные. Традиционные термометры сопротивления использую чувствительные металлические элементы, которые приводят к линейной зависимости между температурой и сопротивлением. Так как температура металла увеличивается, увеличение случайного молекулярного движения препятствует потоку электронов. Повышенное сопротивление давления измеряется через металл как снижение тока, образуется фиксированное напряжение. Выносной электронный термистор использует полупроводниковый датчик, что дает функцию зависимости мощности между температурой окружающей среды, отопления и сопротивлением.

Термопара

Другой цифровой датчик температуры двигателя и выхлопных газов, который часто используются в промышленности – это термопара. Среди различных датчиков температуры, доступных, термопара широко используется датчик температуры масла и впускного воздуха. Как и аналоговые устройства сопротивления, данные приборы работают при помощи электронной схемы.

Фото — Термопара

Конструкция термопары

Термопара представляет собой тубу, продолговатой, стержнеобразной формы, что позволяет размещать устройство в труднодоступных местах. К примеру, в котлах, двигателях, узких вентиляционных проходов.

Любой (уличный и бытовой) датчик температуры воздуха содержит внешнюю оболочку или гильзу. Гильза защищает содержимое термопары от механического и химического повреждения.

В гильзе находится металлическая проволока, иногда две, каждая состоит из различных металлов. Возможны различные комбинации материалов для этих металлических проволок. Монтаж осуществляется при помощи специальных креплений и планок для жесткой фиксации термометрических систем.

Все счетчики имеют индивидуальные технические характеристики. Рассмотрим, какие показатели имеет электронный канальный датчик температуры охлаждающей жидкости и контроля окружающей среды:

• Размер: три провода в TO-92 корпусе (0,2″х 0,2″х 0,2″)
• Температурный диапазон: начальный в -40 градусов Цельсия и составляет до 150 градусов (в зависимости от типа температура может быть более высокой). Если превысить эти показатели, то возникнет неисправность.
• Диапазон температур перед выходом: после 125 градусов С, точность падает. 2,0 В при 150 градусов С и 0,1 В при температуре -40 градусов С.
• Требуемая мощность: максимум 5,5 В питания, 0.05 А тока.

Подключение всех аналоговых приборов не имеет никаких сложностей. В большинстве случаев достаточно просто включить устройство в сеть питания, проверить разъем и напряжение. Единственное замечание – это продумать его расположение, чтобы датчик максимально точно определил колебания температуры.

Как подобрать датчик температуры

Датчики температуры на снегоход, в шинах для автомобиля или прочих движущихся устройств выбираются сугубо индивидуально (в большинстве случаев можно воспользоваться продукцией фирмы-изготовителя техники, это PT100, Гольф 2, ВАЗ 2110, PT1000, Калина, NTC, Приора).

Фото — Датчик для компьютера

Для компьютера информаторы подбираются строго исходя от параметров оргтехники, в этом случае температурные датчики (реле) служат для предотвращения перегревания процессора, и представлены марками DS18B20, G62, GSM. Таким же образом выбираются устройства для измерения выделяемого теплого воздуха для холодильников, их изготавливает компания Siemens, ТСМ и УМЗ. Иногда для более точного контроля температуры необходимы инфракрасные контроллеры (на химических, биологических и сталелитейных заводах).

Фото — Датчик воздуха в салоне

Для измерения температуры на борту и за бортом автомобиля, снегоходов и т.д. Вам также понадобится купить специальные датчики, они представлены марками Лада, Ланос, Дэу Нексия, Метран, Рено Логан, Шевроле, Ауди, Фокус Форд, Грант, Фольсваген Пассат, ВАЗ Нива, Мерседес, Хонда, Газель. При выборе модели для салона учитывайте, чтобы она была размещена как можно дальше от печи, и на 20 см выше пола. При необходимости замена прибора легко осуществляется своими руками, схема к каждому датчику идет вместе с инструкцией.