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原创物联网系统中高精度温度检测方案_温度变送器

 2024-9-25 11:04  73 0 分类: 物联网

物联网系统中为什么要使用温度变送器

在物联网系统中使用温度变送器的原因主要可以归纳为以下几点：

1、温度监测与控制

实时数据获取：温度变送器能够将温度这一物理量转换为可传输的标准化电信号（如4-20mA电流信号、0-10V电压信号或RS485数字信号），使得物联网系统能够实时获取温度数据。
精准控制：基于获取的温度数据，物联网系统能够实现对环境温度的精准控制，确保系统内部或外部环境的稳定性，这对于需要恒温条件的场景尤为重要。

2、提高系统效率与安全性

能效优化：在能源管理领域，通过温度变送器监测并控制建筑物、工厂等设施的内部温度，可以实现能源的节约和合理利用，提高系统的能效。
安全保障：在工业生产和环境监测中，温度变送器能够及时发现温度异常，预防火灾、设备过热等安全隐患，确保生产过程和环境的安全性。

3、广泛应用领域

工业自动化：温度变送器广泛应用于钢铁冶炼、化工生产、食品加工、制药等行业，实现对生产过程中的温度进行实时监控和控制，保证产品的质量和安全性。
环境监测：在环境监测领域，温度变送器可用于监测室内空气质量、土壤温度、水温等，为科学研究、环保监测和天气预测提供数据支持。

4、技术特点与优势

高精度与稳定性：现代温度变送器采用高精度的温度传感器和先进的信号处理技术，确保测量结果的准确性和稳定性。
多种输出信号：温度变送器支持多种输出信号格式，方便与不同类型的物联网设备和系统进行连接和数据交换。
抗干扰能力强：在工业环境中，温度变送器具备良好的抗干扰能力，能够抵御电磁干扰、振动等不利因素的影响，确保数据的可靠性。

5、应用场景

工业过程监测与控制：

监测炉温、容器中的液体温度、管道的流体温度等，确保工业过程的稳定性和安全。
应用于工业炉窑、化工反应釜等设备，通过实时监测温度并控制加热或冷却系统的开关和温度调节，实现精确控制。
特别适用于计算机测控系统，为控制系统提供准确的温度数据。

温度控制：

在一些需要精确控制温度的工业生产过程中，如烘烤设备、冷冻设备、炼油厂等，温度变送器起到关键作用，确保产品质量和稳定性。
与温度控制器配套使用，根据设定值调整加热或冷却设备的工作状态。

温度报警与保护：

对于需要严格控制温度的系统，如电力变压器、发电机、电机等，温度变送器可以设置上下限报警功能，及时采取措施防止故障或危险。

能源管理：

在能源管理系统中，温度变送器通过监测和控制建筑物、办公室、厂房等环境中的温度，实现节能和提高舒适度的目的。
与空调系统、暖气系统、通风系统等设备连接，实现精确的温度控制和调节。

科学研究和实验室：

在科学研究和实验室中，温度变送器用于实验室实验中对温度进行精确的测量和控制，确保实验的准确性和可重复性。

具体行业应用：

石油和化工行业：测量和控制油井、储罐、管道等设备的温度，确保生产过程的安全和稳定。
电力行业：在发电厂、变电站等设备中监测和控制温度，保证设备的正常运行和使用寿命。
冶金行业：在冶炼炉、轧钢机等设备的温度测量和控制中起到关键作用，提高生产效率和产品质量。
轻工和食品行业：监测和控制生产过程中的温度，确保产品的质量和安全。

其他应用：

在空调控制系统中，温度变送器被用于温度监测和控制，实现节能和舒适的室内环境。
在日常生活场景中，如烤箱、制冷设备等，温度变送器也发挥着重要作用。

综上所述，物联网系统中使用温度变送器是为了实现温度的实时监测与控制，提高系统的效率与安全性，并广泛应用于各个领域。随着物联网技术的不断发展，温度变送器在物联网系统中的作用将越来越重要。

本文会再为大家详解变送器家族中的一员——温度变送器。

温度变送器的定义

变送器

变送器是从传感器发展而来的，凡能输出标准信号的传感器就称为变送器。标准信号是指物理量的形式和数量范围都符合国际标准的信号。由于直流信号具有不受线路中电感、电容及负载性质的影响，不存在相移问题等优点，所以国际电工委员会(IEC)将电流信号 4mA~20mA(DC)和电压信号 1V~5V(DC)确定为过程控制系统中模拟信号的统一标准。

温度变送器

温度变送器是一种将温度变量转换为可传送的标准化输出信号的仪表。它接收温度传感器（如热电偶或热电阻）产生的温度信号，经过放大和线性化处理后，输出标准的电流信号或电压信号，供显示仪表、调节仪表、数据记录仪表或计算机系统进行显示、调节和控制。

温度变送器的组成

温度传感器：

负责检测温度并将其转换为电信号。常见的温度传感器包括热电偶、热电阻等。

信号处理电路：

接收温度传感器的电信号，进行放大、线性化、温度补偿等处理，以确保输出的标准化信号与温度成准确的线性关系。

输出电路：

将处理后的信号转换为标准的电流信号（如4-20mA）或电压信号（如0-10V或0-5V），以便与各种显示仪表、调节仪表、数据记录仪表或计算机系统连接。

外壳和接口

保护内部电路免受外界环境的影响，并提供与传感器和显示仪表的连接接口。

温度变送器的分类

温度变送器根据不同的测量原理和信号输出方式，可以分为多种类型。以下是详细的分类及其特点：

热电偶温度变送器：

定义：用于测量热电偶信号，并将其转换为标准信号输出。
原理：利用热电偶的塞贝克效应来测量温度。
应用领域：通常用于测量高温环境下的温度，如钢铁、冶金、化工等行业。
输出信号：常用的标准信号有4~20mA、0~10V等。

热电阻温度变送器：

定义：用于测量热电阻信号，并将其转换为标准信号输出。
原理：利用金属导体的电阻值随温度变化的特性来进行温度测量。
应用领域：通常用于测量中低温环境下的温度，如石油、化工、电力等行业。
输出信号：常用的标准信号有4~20mA、0~10V等。

红外线温度变送器：

定义：用于测量物体表面的红外线辐射温度，并将其转换为标准信号输出。
原理：利用红外线传感器接收物体发射的红外线辐射来测量物体的温度。
应用领域：具有非接触、快速、准确、可靠等优点，广泛应用于医疗、测温、消防等领域。
输出信号：常用的标准信号有4~20mA、0~10V等。

一体化温度变送器：

特点：将温度传感器和变送器集成在一个封装内，可带现场显示和远传通讯等功能。
优点：安装方便，适用于各种工业自动化控制系统。

分体式温度变送器：

定义：温度变送模块和温度传感器分做两部分封装的温度变送器。
优点：因温度传感器的引线和探头尺寸不受限制，适用于安装空间狭小、震动强烈、测量温度高的环境。
输出信号：可以根据上级电路要求输出多种信号，如电流4-20毫安、电压0-5伏、0-10伏、数字485信号等。

集成温度传感器变送器：

定义：将温度传感器与信号处理电路集成在一起，形成一个整体。
原理：利用半导体材料的热敏特性来感知温度，并通过电路将温度信号转换为电信号。
优点：体积小、重量轻、可靠性高、价格低廉，适用于小型化和便携式温度测量系统。

智能温度变送器：

特点：具有微处理器的变送器，能够完成温度测量和信号转换的功能，同时还具有数据处理、自诊断、通讯等功能。
优点：可以通过数字接口与上位机进行通讯，实现远程监控和控制。

每种类型的温度变送器都有其独特的特点和适用范围，在实际应用中，应根据具体的测量需求和环境条件选择合适的温度变送器。

温度变送器选型时，需要考虑的参数主要包括以下几个方面，以下将进行分点表示和归纳：

温度变送器的选型参数

测量范围：

定义：温度变送器能测量的温度范围，通常为-200℃~+1800℃（具体范围根据型号和应用场景有所不同）。
选择依据：根据受控物体的温度范围选择合适的测量范围。

输入类型：

热电偶型：如K、E、S、B、T、J等型热电偶，适用于高温和极端环境。
热电阻型：如Pt100、Cu50等，适用于中低温环境，具有高精度和稳定性好的特点。
其他类型：如集成温度传感器、红外线传感器等，适用于不同场景下的温度测量。

输出信号：

电流信号：如4~20mA，是常见的模拟信号输出方式，适用于长距离传输。
电压信号：如0-5V、0-10V，输出范围较小，适用于短距离传输或需要高精度测量的场合。
数字信号：如RS485等，可实现远程通信和数字化管理。

供电电源：

对于电流输出型温度变送器，需要考虑供电电源的电压范围，通常为12~30VDC。
供电电源的稳定性对温度变送器的性能有很大影响，因此应选择稳定性好的电源。

精度和稳定性：

标准精度：通常为0.2%或更高，高精度产品可定制。
温度漂移：表示温度变送器在长时间使用过程中的误差变化，应尽量选择温度漂移小的产品。
热电阻引线补偿、负载变化影响和电源变化影响等参数也反映了温度变送器的稳定性和可靠性。

工作环境：

工作环境温度范围：-20~+70℃（具体范围根据型号有所不同）。
防护等级：如IP00/IP54等，根据应用场景选择适当的防护等级，以保证温度变送器在恶劣环境下的可靠性。
电磁兼容性：符合IEC61000、EN61000等标准，确保温度变送器在电磁干扰环境中仍能正常工作。

其他参数：

响应时间：如<1S（0~90%），表示温度变送器从接收到温度信号到输出稳定值所需的时间。
负载电阻与供电电源的关系：根据供电电源和输出电流计算负载电阻的允许范围。
安装方式：如插入式、固定式或表面贴装等，根据应用场景选择合适的安装方式。

温度变送器的使用注意事项

温度变送器在使用时需要注意以下几点，以确保其正常工作和延长使用寿命：

安装与连接

安装位置：

温度变送器应与所测量的温度物体保持良好的接触，避免导热不良。
应放置在通风良好且不易受潮的位置，避免高温、高湿或强电磁干扰环境。

电气接线：

根据温度变送器上的标记，确保电气接线的正确性。
安全火花回路的接线应带有绝缘套或屏蔽，并与其他非安全火花回路的接线隔离，避免互相混触。
不同型号的温度变送器应按照其说明书进行接线，尤其是具有安全火花回路的防爆仪表，接线时一定不能接错。

固定方式：

根据所需的安装方式（如螺纹、法兰等），选择合适的固定方式将温度变送器固定在所需位置。

操作与维护

供电电压：

使用适当的电源电压给温度变送器供电，一般为DC 24V，但具体电压范围可能因型号而异。

校准与维护：

温度变送器在出厂前已校准，但长期使用后可能会出现偏差，因此应定期进行校准。
定期检查温度变送器是否有损坏或零件老化的情况，并及时更换损坏的零部件。
保持温度变送器干燥清洁，避免灰尘和湿气进入设备。

安全注意事项

避免拆卸或修理：

不要随意拆卸或修理温度变送器，以免造成安全事故。

高温部分：

使用过程中应注意避免触摸变送器的高温部分，以免烫伤。

震动与冲击：

避免强烈的震动和冲击，以防止设备损坏。

化学物质：

温度变送器应避免接触化学物质，以防腐蚀和损坏设备。

故障排除

电源检查：

如温度变送器显示异常或无法正常工作，首先检查电源是否正常。

电气接线检查：

检查温度变送器的电气接线是否正确连接。

温度变送器的厂商

潘仪

品牌热度：较好
成立时间：2018年
产品特点：专业生产销售电流变送器、信号隔离器、输入器、隔离器、温度变送器等多种产品。
举例产品：WS90502温度变送器热电阻PT100一入二出4-20MA直流电流分配模块

华控兴业

品牌热度：较好
所在地：北京市
成立时间：2012年
产品特点：专业生产销售klp-800压力传感器、hs-800压力变送器、wzp凯装温度传感器等，产品广泛应用于化工、石油化工、电力、冶金、环保等领域。

云敏

品牌热度：较好
产品特点：主营产品涵盖扩散器、水压传感器、涡街流量计、力传感器、液位计、数显压力表、称重传感器、液位传感器、电磁流量计、变送器等多个领域。

霍尼韦尔（Honeywell）

品牌热度：高
所在地：美国
成立时间：1885年
品牌特点：一家在技术和制造业方面占世界领导地位的公司，产品广泛应用于多个领域。

杭州泽大仪器有限公司

产品特点：生产高精度、低功耗的无线温湿度监测仪表，如超越系列温湿度变送器(RF433)，适用于不易布线或无法供电的应用场景。

其他厂商

还包括健林工控、佳敏仪、西德宝、南控、源诚、沐春等品牌，这些品牌也在温度变送器领域有着一定的市场份额和知名度。

供应商A：北京力诺天晟科技有限公司

1、产品能力

（1）主推型号1：W311智能数显温度变送器

产品详情介绍

产品概述

W311智能数显温度变送器是食品、饮料、医药和生物工程等行业专用的卫生型温度变送器。该产品采用全卫生级不锈钢结构加高亮液晶显示模块设计，显示模块支持270°旋转，数字和百分比双显示；过程连接部分均采用整体焊接抛光工艺，无卫生死角，相关卫生设计符合FDA标准。该系列温度变送器敏感元件全部采用进口高精度铂热电阻（A级或高级），直接测量各种生产过程中-196～500℃范围内的液体、气体和蒸汽，性能稳定，测量精度高(A级精度：±0.15℃）。变送器采用进口高精密集成放大电路，稳定性好，抗干扰能力强，整机经过标准工艺组装和严格测试，达到同类原装进口产品的技术指标并兼具一致性，在工业控制过程中具有稳定可靠、兼容互换等特点。

产品特点