Как работают датчики температуры и где они применяются?

Mateusz Kryjom

September 9, 2025

•

5 min czytania

Датчики температуры являются основными элементами правильного функционирования многих электронных устройств. Точный датчик не только позволяет контролировать температуру, но и предотвращает, среди прочего, чрезмерный нагрев и повреждение электронных систем. Каким должен быть «правильный датчик температуры»? Как работают разные типы датчиков и для чего именно они используются? Приглашаем вас прочитать!

Что такое датчик температуры?

Датчики температуры — незаменимый элемент в конструкции практически любого отопительного устройства. Это измерительные элементы, отвечающие за индикацию высоты температуры, что, в частности, непосредственно влияет на предотвращение их перегрева.

Какой класс точности характеризует прецизионный датчик температуры?

Точность измерения, а также диапазон измерения датчиков различаются, среди прочего, в зависимости от различных типов датчиков. Точный датчик температуры может указывать диапазон измерения, например, с точностью 0,01 °C, но правильная точность измерения зависит в первую очередь от типа датчика (предел погрешности резистивных датчиков отличается от, например, в термопарах), а затем от типа системы связи между датчиком и измерителем или регистратором. Поэтому следует проверять эффективность температурного датчика каждый раз с учетом правовых положений отдельных моделей (например, допустимое расстояние между платиновыми датчиками температуры точно описано в стандарте) ПН-ПЭН 60751:2009).

Основные типы датчиков, используемых для измерения температуры

Существует множество типов датчиков температуры, и каждый из них используется для совершенно разных целей. Среди основных примеров датчиков температуры мы включаем:

термоэлектрические датчики температуры,
резистивные датчики температуры,
полупроводниковые датчики,
встроенные датчики,
дистанционные датчики.

Каждая из перечисленных категорий датчиков температуры имеет свои подтипы, которые используются в различных типах устройств. Их типы в зависимости от назначения можно выделить, среди прочего:

датчики температуры окружающей среды (датчики наружной температуры)
датчики температуры, предназначенные для измерения внутренней температуры

Некоторые датчики уровня температуры могут сопровождаться датчиком влажности и, например, датчиком давления и датчиком качества воздуха.

Для чего используются датчики температуры?

Как правило, мы классифицируем датчики температуры в первую очередь по способу их изготовления и назначению; принимая во внимание эти факторы, мы перечисляем их основные типы. Изучите элементарные примеры датчиков температуры и узнайте, где мы их используем!

Резистивные датчики температуры

Резистивные датчики температуры являются самыми основными датчиками, используемыми в основном для измерений низких и средних температур. В своей работе они используют явление изменения сопротивления проводника, из которого они изготовлены. Это явление возникает под влиянием изменения температуры. В каких устройствах используются резистивные датчики температуры?

печи центрального отопления
печи для закалки
в металлургических печах
в системах кондиционирования и вентиляции
в двигателях транспортных средств автомобильного, морского и железнодорожного транспорта
в оборудовании для пищевой промышленности
в исследовательских лабораториях

Следует иметь в виду, что универсальных датчиков температуры не существует, и выбор конкретной модели должен соответствовать устройству, в котором оно предназначено для выполнения своих функций. Отдельные положения датчиков отличаются друг от друга по многим элементам, например по конструкции, свойствам, измерительным возможностям и назначению.

Пример: в металлургических печах обычно используются несколько иные резистивные датчики температуры, чем в промышленном оборудовании.

От чего зависит обозначение датчика температуры типа Pt100, Pt500 и Pt1000?

Резистивные датчики температуры делятся на свои подтипы: резистивный датчик температуры типа Pt100, датчик температуры типа Pt500 и Pt1000 являются их наиболее распространенными примерами. Как мы уже упоминали, резистивные датчики используют явление изменения сопротивления проводника, которое возникает под влиянием изменения измеряемой температуры.

тип датчика Pt100 - датчик, сопротивление (сопротивление) которого при 0°C составляет 100 Ом. Эти датчики могут отображать температуру в диапазоне от -200°C до 800°C (однако чаще всего их максимальная температура ниже).
Датчик типа Pt500 - датчик, сопротивление которого при 0°C составляет 500 Ом (они остаются более точными по сравнению с датчиками типа Pt100).
тип датчика Pt1000 - датчик, сопротивление которого при 0°C составляет 1000 Ом (они остаются немного более точными, чем датчики Pt500).
Резистивные датчики Pt100, Pt500 и Pt1000 используются для индикации температуры газов, жидкостей, компонентов машин и установок.

Подключение резистивных датчиков температуры

Датчики температуры типа Pt100 могут подключаться к измерительным приборам с помощью 2,3 или 4-проводных линий, из которых (из-за стоимости) наиболее популярным решением является использование 2-проводной линии. Однако его выбор связан с возможностью небольших отклонений измерений, поэтому, например, при промышленных измерениях температуры датчики температуры типа Pt100 соединены 3-проводными линиями, что значительно исключает эту ошибку. Отклонения измерений на 100% устраняются за счет использования 4-проводных линий.

нота: использование 3-х и 4-проводных линий при подключении датчиков температуры требует (настоятельно рекомендуется) наличия у приборов измерительного входа; его наличие позволяет в полной мере использовать возможности линии.

Рекомендуемая длина установки резистивных датчиков температуры:

в плавающей воде: мин. 6-8 диаметров внешней крышки датчика
в проточном воздухе: мин. 10-15 диаметров внешней крышки датчика

Термоэлектрические датчики (термопары)

Термоэлектрические датчики обычно используются для измерения высоких и очень высоких температур (чаще всего от -270°C до 1800°C). Основной принцип их работы основан на феномене Зеебека — образовании разности потенциалов в точке контакта двух разных металлов, пропорциональной разности их температур. Термопары остаются более устойчивыми к механическим нагрузкам по сравнению с датчиками сопротивления и используются в следующих секторах:

в промышленности (например, в энергетической, нефтегазовой, цементной и фармацевтической промышленности)
в лабораториях
в транспорте
в военной технике
в печах центрального отопления
в тепловизионных системах

Как и в случае резистивных датчиков, существует много типов термоэлектрических датчиков, и в соответствии с положениями польского стандарта PN-EN 60584-1 различают следующие типы:

Термопары типа J (от -40°C до +750°C)
Термопары типа K (от -200°C до +1200°C)
Термопары типа E (от -200°C до +900°C)
Термопары L-типа (от -40°C до +750°C)
Термопара типа N (+1200°C)
Термопары T-типа (от -200°C до +350°C)
Термопары типа S (платина, до 1600°C)
Термопары типа R (платина, до 1600°C)
Термопары типа B (платина, до 1800°C)
Термопары типа C (до 2200°C)
Термопары, датчики типа D (до 2200°C)

К наиболее популярным термопарам относятся термопары типа J, K, E, K, T и N (лишенные драгоценных металлов). Менее многочисленная группа — высокотемпературные термопары типов S, R и B (платина); настоятельно рекомендуется использовать их вместе с керамическими экранами, которые, в свою очередь, закрывают металлические экраны. Мы также различаем вольфрамово-рениевые термопары типа C и типа D (используются для измерения очень высоких температур).

Твердотельные диоды

Твердотельные диоды позволяют измерять температуру в диапазоне измерений от -55°C до +150°C. Они используются во всех устройствах, где требуется стандартный контроль температуры, например:

в некоторых отраслях
в вентиляционных системах

К основным преимуществам решения, заключающегося в измерении температуры с помощью диода, относятся относительно низкая цена и небольшой размер диодов.

Встроенные датчики температуры

Встроенные датчики обычно используются для измерения температуры внутри электроприборов. Их работа заключается в защите систем от перегрева, который может привести к повреждению оборудования. Где мы обычно их используем?

внутренние электронные устройства

Встроенные датчики обычно выполняют чрезвычайно точные измерения, но их температурный диапазон обычно составляет всего от -55°C до +150°C. В таких датчиках схемы, обрабатывающие измерительный сигнал вместе с измерительным элементом, расположены в одном корпусе на полупроводниковой подложке.

Дистанционные датчики температуры

Дистанционные датчики температуры (так называемые преобразователи) измеряют температуру на расстоянии; этот тип датчиков, вопреки внешнему виду, выполняет измерение температуры в гораздо большем диапазоне, чем в случае со встроенными датчиками. В некоторых моделях этот диапазон колеблется от -270°C до +1800°C. Дистанционные датчики температуры используются в следующих местах:

внутренние электроприборы
в местах, где условия измерения классифицируются как сложные или очень сложные; например, на промышленных предприятиях (например, нефтеперерабатывающих заводах)

Датчик давления, датчик температуры, термостат и датчик качества воздуха — интеграции

Датчики температуры Они используются во многих сферах жизни человека; они используются как на рабочем месте, так и в быту. Мы различаем множество категорий датчиков, которые, в свою очередь, можно разделить по различным характеристикам, например на беспроводные датчики, внутренние и внешние датчики. Датчики температуры также могут входить в стандартную комплектацию с датчиками других типов.

В каких областях используется интеграция датчиков температуры с другими датчиками?

Современные датчики температуры обычно могут быть интегрированы с другими системами, что, в свою очередь, делает их использование практически неограниченным. Ознакомьтесь с примерами мест, где можно интегрировать различные категории датчиков:

Датчики температуры, оснащенные датчиком качества воздуха или датчиком давления, обычно используются на промышленных предприятиях, где одного мониторинга температуры недостаточно для соблюдения стандартов безопасности.
Датчик температуры пола может работать с термостатом, что предотвращает переохлаждение и чрезмерный перегрев пола в доме.
Датчики температуры, интегрированные с датчиками движения, используются в индустрии безопасности, например, в системах мониторинга.

Благодаря технологиям современный ассортимент датчиков температуры позволяет найти различные типы датчиков, адаптированные к индивидуальным случаям и индивидуальным условиям эксплуатации.