W systemie automatyki najczęściej patrzymy na regulator, sterownik albo przekaźnik. To one mają wyświetlacz, przyciski, menu i podejmują decyzję: włączyć grzanie, zatrzymać chłodzenie, uruchomić wentylator albo zgłosić alarm. Tymczasem cały układ jest wart tyle, ile informacja, którą dostaje na wejściu. Jeśli temperatura jest mierzona źle, nawet najlepszy sterownik będzie reagował na błędne dane.
Dlatego czujnik temperatury nie jest dodatkiem do regulatora. Jest jego „oczami”. To on zamienia zmianę temperatury na sygnał elektryczny, który urządzenie sterujące potrafi zinterpretować. W zależności od zastosowania może to być termistor NTC, rezystancyjny PT100 albo element PTC pracujący w układzie pomiarowym lub ochronnym.
Dlaczego poprawny pomiar temperatury ma takie znaczenie
W domu błąd kilku stopni może oznaczać gorszy komfort. W chłodni, kotłowni, procesie technologicznym albo urządzeniu elektrycznym konsekwencje są poważniejsze. Zbyt późne wyłączenie grzania może przegrzać instalację, a błędny odczyt w komorze chłodniczej wpłynąć na warunki przechowywania produktów.
Sterownik nie „wie”, jaka jest temperatura naprawdę. Widzi wyłącznie sygnał z czujnika. Jeśli sensor jest źle dobrany, uszkodzony albo niekompatybilny z regulatorem, układ może działać logicznie z punktu widzenia elektroniki, ale błędnie z punktu widzenia procesu.
Dlatego przed wyborem trzeba ustalić, co mierzymy, w jakim zakresie temperatur i z jakim regulatorem czujnik ma współpracować.
NTC – popularne rozwiązanie do chłodnictwa i automatyki
Czujniki NTC działają na prostej zasadzie: wraz ze wzrostem temperatury ich rezystancja maleje. Regulator przelicza zmianę oporu na wartość temperatury. To rozwiązanie popularne i dobrze sprawdzające się w wielu typowych zastosowaniach.
W ofercie Novatek-Electro standardowy NT-10k-B-NTC jest przeznaczony do pomiaru temperatury cieczy, gazów i materiałów sypkich. Jego zakres roboczy wynosi od -40 do +125°C, natomiast przewód jest przewidziany do pracy od -30 do +80°C.
Taki sensor można wykorzystać między innymi w chłodnictwie, klimatyzacji, prostych układach grzewczych, komorach, zbiornikach i automatyce budynkowej. Trzeba jednak pamiętać, że dwa czujniki NTC nie muszą być zamienne. Znaczenie ma wartość rezystancji i charakterystyka elementu, którą obsługuje regulator.
Czujnik igłowy – kiedy pomiar trzeba wykonać wewnątrz materiału
Ciekawym wariantem jest NTC z końcówką igłową. Spiczasta sonda pozwala wprowadzić czujnik w badany materiał i mierzyć temperaturę bliżej jego wnętrza, zamiast ograniczać się do temperatury powietrza lub powierzchni.
To rozwiązanie szczególnie przydatne w procesach związanych z żywnością. Wersja igłowa Novatek-Electro pracuje w zakresie od -10 do +80°C. Jeśli interesuje nas temperatura produktu, forma czujnika staje się równie ważna jak jego parametry elektryczne.
PT100 – gdy liczy się stabilność pomiaru
PT100 należy do rezystancyjnych czujników temperatury RTD. Nazwa pochodzi od rezystancji 100 Ω przy 0°C. Element platynowy ma stabilną i dobrze znaną zależność rezystancji od temperatury, dlatego PT100 jest powszechnie stosowany w automatyce przemysłowej.
W katalogu Novatek-Electro czujnik NT-PT100 służy do pomiaru temperatury cieczy, gazów i materiałów sypkich, a jego zakres roboczy wynosi od -60 do +150°C. Takie rozwiązanie pasuje do procesów grzewczych i chłodniczych, zbiorników, instalacji technicznych i maszyn, jeżeli regulator obsługuje wejście PT100.
Nie oznacza to, że PT100 zawsze jest lepszy od NTC. Jeśli układ został zaprojektowany pod termistor NTC, zastosowanie PT100 bez właściwego wejścia pomiarowego nie ma sensu. Dobry czujnik to przede wszystkim czujnik dopasowany do konkretnego sterownika i zadania.
PTC – inna charakterystyka, inne zastosowania
W czujnikach PTC rezystancja rośnie wraz z temperaturą. Takie elementy można spotkać w układach pomiarowych oraz zabezpieczeniach termicznych, szczególnie tam, gdzie przegrzanie urządzenia powinno wywołać szybką reakcję sterowania.
Model NT-PTC1000 z oferty Novatek-Electro jest przeznaczony do pomiaru temperatury cieczy, gazów i materiałów sypkich. Zakres pracy wynosi od -55 do +100°C, a dla przewodu od -30 do +80°C. Podobnie jak przy innych typach sensorów, przed montażem trzeba sprawdzić wymagania urządzenia, z którym będzie współpracował.
Sensor może wyglądać podobnie do innego modelu i mieć taki sam przewód, ale jego charakterystyka elektryczna może być zupełnie inna. To jeden z powodów, dla których wymiana „na coś podobnego” jest w automatyce złym pomysłem.
Czujnik i regulator trzeba traktować jako jeden układ
Częsty błąd przy wymianie sensora to założenie, że „temperatura to temperatura”. Instalator widzi dwa przewody i podobną sondę, więc zakłada, że nowy element zadziała tak samo. Tymczasem regulator interpretuje konkretną zależność rezystancji od temperatury. Po podłączeniu elementu o innej charakterystyce wskazania mogą być przesunięte albo zupełnie błędne.
Dlatego czujnik temperatury powinien być dobierany razem z urządzeniem, które będzie odczytywało jego sygnał. W kategorii Novatek-Electro znajdują się sensory NTC, PT100 i PTC przeznaczone do współpracy z odpowiednimi regulatorami i systemami automatyki.
Przed zakupem warto sprawdzić instrukcję regulatora i obsługiwany typ wejścia. To prostsze niż późniejsze szukanie przyczyny, dlaczego poprawnie podłączony układ pokazuje temperaturę, która nie ma nic wspólnego z rzeczywistością.
Miejsce montażu może zepsuć nawet dobry pomiar
Nawet właściwie dobrany sensor będzie mierzył źle, jeśli zamontujemy go w przypadkowym miejscu. Czujnik przy ścianie chłodni może pokazywać inną temperaturę niż ten w środku przestrzeni. Sensor tuż przy grzałce zobaczy wartość wyższą niż urządzenie, które ma być chronione. Sonda przy nawiewie zareaguje szybciej na strumień powietrza niż na temperaturę całego pomieszczenia.
Trzeba więc mierzyć tam, gdzie temperatura rzeczywiście opisuje kontrolowany proces. W zbiorniku będzie to odpowiednia strefa kontaktu z medium, w chłodni punkt reprezentatywny dla przechowywanego produktu, a przy ochronie termicznej miejsce, w którym przegrzanie powinno zostać wykryte odpowiednio wcześnie.
Nie można też zapominać o przewodzie. Jego temperatura pracy, prowadzenie i stan izolacji wpływają na niezawodność systemu. Kabel narażony na ostre krawędzie, ruchome elementy albo zbyt wysoką temperaturę może stać się źródłem problemu, mimo że sama sonda pozostaje sprawna.
Gdzie wykorzystuje się czujniki temperatury
Zakres zastosowań jest szeroki, bo temperatura jest jednym z podstawowych parametrów automatyki. Czujniki pracują w chłodniach, klimatyzacji, ogrzewaniu, zbiornikach, magazynach, urządzeniach spożywczych, kotłowniach i maszynach.
Czujnik może uruchomić wentylację, zatrzymać grzanie, załączyć chłodzenie albo dostarczać regulatorowi dane potrzebne do utrzymania procesu w zadanym zakresie.
Dlatego trudno wskazać jeden „najlepszy” typ sensora. NTC, PT100 i PTC mają inne właściwości i powinny być dobierane do medium, zakresu temperatur, sposobu montażu oraz wejścia regulatora.
Dlaczego nie warto oszczędzać na najtańszym sensorze
Koszt czujnika jest zwykle niewielki w porównaniu z ceną sterownika, chłodni, maszyny czy produktu znajdującego się w procesie. Mimo to awaria sensora może sprawić, że cały układ zacznie podejmować złe decyzje.
Problem nie zawsze oznacza całkowity brak odczytu. Uszkodzony przewód lub niewłaściwy sensor mogą podawać wartości pozornie wiarygodne, ale przesunięte względem rzeczywistej temperatury. To bywa groźniejsze niż prosty komunikat o awarii.
Warto więc patrzeć na czujnik jak na element pomiarowy, a nie tani dodatek do regulatora. O jego wartości decyduje to, czy można zaufać informacjom, które przekazuje.
Podsumowanie
Czujnik temperatury zajmuje niewiele miejsca, ale od niego zaczyna się każda decyzja układu związana z temperaturą. Jeśli pomiar jest wiarygodny, regulator może poprawnie reagować. Jeśli dane są błędne, nawet rozbudowana automatyka będzie podejmowała złe decyzje.
NTC sprawdza się w wielu typowych instalacjach chłodniczych i budynkowych. Wersja igłowa pozwala mierzyć temperaturę wewnątrz produktu. PT100 dobrze pasuje do wymagających systemów pomiarowych, a PTC znajduje zastosowanie w pomiarze i ochronie termicznej.
Przy wyborze nie warto zaczynać od ceny. Najpierw trzeba ustalić, co mierzymy, jaki zakres temperatur występuje w procesie, z jakim regulatorem sensor będzie współpracował i gdzie zostanie zamontowany. Dopiero wtedy czujnik staje się tym, czym powinien być: wiarygodnym źródłem informacji dla całej automatyki.
