Для забезпечення стабільної та ефективної роботи систем охолодження застосовується цілий комплекс різних датчиків, що контролюють ключові параметри системи. Наприклад, холодильні камери промислові демонструють свою надійність і безвідмовність багато в чому саме завдяки інтеграції таких компонентів. У цій статті ми розповімо про основні типи датчиків, що використовуються в системах охолодження, їхнє призначення та принципи роботи.
Основні типи датчиків в системах охолодження
Датчики температури
Температурні датчики вважаються найбільш поширеними. Вони контролюють температуру об’єкта, охолоджувальної рідини або повітря і передають цю інформацію в блок керування. На основі цих даних система приймає рішення про включення або виключення компресора, вентиляторів та інших елементів.
У нових системах охолодження використовуються такі типи температурних датчиків:
Термістори – напівпровідникові резистори, опір яких змінюється залежно від температури. Вони бувають двох видів: з негативним температурним коефіцієнтом (NTC) і позитивним температурним коефіцієнтом (PTC). NTC-термістори найбільш поширені в системах охолодження через їхню високу чутливість і компактні розміри.
Термопари – складаються з двох різнорідних металів, з’єднаних між собою. При зміні температури в місці з’єднання виникає термоелектричний ефект, що створює невелику напругу, пропорційну температурі. Термопари відрізняються широким діапазоном вимірювань і високою надійністю.
Резистивні датчики температури (RTD) – працюють на принципі зміни опору металу (зазвичай платини) зі зміною температури. Ці датчики відрізняються високою точністю та стабільністю, але мають вищу вартість.
Напівпровідникові датчики – інтегральні мікросхеми, спеціально розроблені для вимірювання температури. Вони забезпечують цифровий вихідний сигнал і високу точність.
Датчики тиску
Датчики тиску відстежують тиск холодоагенту в різних частинах системи. Ця інформація критично важлива для забезпечення ефективності роботи та запобігання аварійним ситуаціям.
Механічні датчики тиску – використовують фізичну деформацію мембрани або пружини під впливом тиску. Механічний рух перетворюється на електричний сигнал за допомогою потенціометра або іншого перетворювача.
П’єзорезистивні датчики – містять кремнієву мембрану з інтегрованими резисторами, опір яких змінюється при її деформації під впливом тиску.
Ємнісні датчики тиску – вимірюють зміну ємності між мембраною та нерухомим електродом при зміні тиску.
Оптичні датчики тиску – використовують модуляцію світлового потоку в оптоволокні під впливом тиску.
Датчики рівня рідин
У системах з рідинним охолодженням необхідно контролювати рівень охолоджувальної рідини для запобігання перегріву та виходу системи з ладу.
Поплавкові датчики – найпростіший і найпоширеніший тип, де поплавок переміщується разом з рівнем рідини, замикаючи або розмикаючи електричні контакти.
Ультразвукові датчики – вимірюють час, за який ультразвуковий імпульс досягає поверхні рідини і повертається до датчика.
Ємнісні датчики рівня – вимірюють зміну ємності залежно від того, яка частина датчика занурена в рідину.
Оптичні датчики – використовують зміну заломлення світла на межі середовищ для визначення наявності рідини.
Датчики витрати
Датчики витрати контролюють швидкість циркуляції охолоджувальної рідини або повітря в системі, що дозволяє оптимізувати роботу насосів і вентиляторів.
- Механічні витратоміри – використовують турбіну або лопаті, обертання яких залежить від швидкості потоку.
- Ультразвукові – вимірюють час проходження ультразвукового сигналу за і проти потоку.
- Вихрові – вимірюють частоту вихорів, що утворюються за перешкодою в потоці.
- Теплові витратоміри – вимірюють охолодження нагрітого елемента потоком рідини або газу.
Датчики вібрації та шум
У промислових системах охолодження також використовуються датчики, що контролюють вібрацію та шум компресорів та інших механічних компонентів. Ці дані дозволяють виявляти несправності, що починаються, і планувати технічне обслуговування.
Скільки датчиків в системі охолодження?
Кількість датчиків, що використовуються в системі охолодження, залежить від її складності, призначення та вимог до надійності. У таблиці нижче наведені приблизні дані про кількість датчиків у різних типах систем охолодження:
Тип системи охолодження | Кількість датчиків | Основні типи датчиків |
Побутовий холодильник | 2-5 | Датчики температури в камерах, датчик розморожування |
Автомобільна система охолодження | 3-8 | Датчик температури охолоджувальної рідини, датчик рівня, датчик температури повітря, датчик тиску |
Система кондиціонування в будівлі | 10-30 | Датчики температури повітря в приміщеннях і на вулиці, датчики тиску холодоагенту, датчики вологості |
Система охолодження центру обробки даних | 50-200+ | Датчики температури на серверах і в приміщенні, датчики вологості, датчики витрати повітря, датчики витоку рідини |
20-100+ | Датчики температури і тиску холодоагенту, датчики рівня масла, датчики вібрації компресорів, датчики витрати |
У новітніх високотехнологічних системах охолодження кількість датчиків постійно збільшується для забезпечення більш точного контролю, підвищення енергоефективності та надійності. Наприклад, у центрах обробки даних може використовуватися кілька сотень різних датчиків, об’єднаних в єдину мережу моніторингу.
Читайте також: охолодження серверних приміщень
Тенденції розвитку датчиків для систем охолодження
В останні роки спостерігається ряд тенденцій у розвитку таких датчиків:
- Мініатюризація – нові типи датчиків стають все меншими і легшими, що дозволяє встановлювати їх у важкодоступних місцях і на малогабаритному обладнанні.
- Бездротові технології – все більшого поширення набувають бездротові датчики, що передають дані по радіоканалу, що спрощує монтаж і обслуговування системи.
- Інтеграція в IoT – датчики стають частиною глобальної мережі пристроїв, що дозволяє віддалено контролювати та керувати системами охолодження.
- Багатофункціональність – нові датчики часто вимірюють одразу кілька параметрів, наприклад, температуру і вологість або температуру і тиск.
А деякі особливо просунуті датчики здатні виявляти власні несправності і повідомляти про них у систему керування.
