Датчики температуры: термопары и термосопротивления

Два принципа измерения

Есть два физических способа «почувствовать» температуру электрически.

Термопара (ТП) — два разных металла, спаянных вместе, при нагреве сами рождают напряжение (милливольты). Чем горячее спай — тем больше милливольт. Питание не нужно.
Термосопротивление (ТС, РТД) — у металла (чаще платина) сопротивление растёт с температурой по известному закону. Пропускаем ток, меряем сопротивление — получаем температуру. Самый ходовой — Pt100: 100 Ом при 0 °C.

Что выбрать: сравнение

Параметр	Термопара	Термосопротивление (Pt100)
Диапазон	широкий, до +1800 °C	уже: −200…+850 °C
Точность	ниже	выше, стабильнее
Сигнал	мВ, нужна компенсация холодного спая	сопротивление, Ом
Питание	не нужно	нужен измерительный ток
Где применять	печи, котлы, высокие температуры	технологические процессы, точность до сотен градусов

Тип термопары обозначают буквой: K и J — самые ходовые промышленные. Номинальные характеристики (сколько мВ на сколько градусов) закреплены в ГОСТ Р 8.585-2001, требования к термосопротивлениям — в ГОСТ 6651-2009.

Почему у термосопротивления три провода

Сопротивление чувствительного элемента — всего 100 Ом, и сопротивление длинных проводов до него (тоже омы!) добавилось бы к измерению как ошибка.

Важно

Трёхпроводная схема — отраслевой стандарт подключения Pt100. Третий провод позволяет измерителю вычислить и вычесть сопротивление линии, убрав ошибку от длины кабеля. Подключишь Pt100 по двум проводам на длинную линию — получишь стабильную прибавку в несколько градусов. Для точных задач есть и 4-проводная схема.

Опасно

Термопару нельзя удлинять обычным медным проводом — нужен компенсационный (термоэлектродный) кабель под её тип. Обычная медь в месте соединения создаёт паразитный спай и врёт. На горячих объектах (котёл, печь) такая ошибка — это риск перегрева и аварии.

Разобранный пример

Нужно мерить температуру масла в редукторе, диапазон 0…120 °C, важна точность. Высоких температур нет → берём Pt100, подключаем по 3 проводам. А для измерения в газовой горелке (до 1200 °C) Pt100 не подходит по диапазону → ставим термопару типа K с компенсационным кабелем.

Проверь себя

Какой датчик сам генерирует напряжение, а какой меняет сопротивление?
Зачем у Pt100 третий провод?
Нужно мерить +900 °C — термопара или Pt100? Почему?

Предложить правку

Документы и ресурсы

Обязательные

Норматив ГОСТ 6651-2009 — ГСИ. Термопреобразователи сопротивления из платины, меди и никеля. Общие технические требования и методы испытаний нужны таблицы диапазонов термосопротивлений — по ним сверишь выбор Pt100 в задании
Норматив ГОСТ Р 8.585-2001 — ГСИ. Термопары. Номинальные статические характеристики преобразования номинальные характеристики термопар — найди, до какой температуры допустимы типы K и J

Посчитать по этой теме

Pt100: перевод сопротивления в температуру (ГОСТ 6651) Перевод сопротивления термопреобразователя в температуру и обратно — НСХ ГОСТ 6651.

Практическое задание

Подбери датчик температуры для трёх ситуаций и обоснуй выбор по диапазону и точности:

горячая вода в бойлере, 0…95 °C, нужна хорошая точность;
выхлопные газы дизель-генератора, до 600 °C;
холодильная камера, −30…+10 °C.

Для каждого укажи: термопара или Pt100, тип/исполнение, и схему подключения (сколько проводов). Сверь свои диапазоны с таблицами ГОСТ 6651-2009 (для Pt100) и ГОСТ Р 8.585-2001 (для термопар) — найди, до какой температуры допустима выбранная термопара.