Czujniki temperatury

Czujniki temperatury dostępne w sklepie Trik.pl

O bezpieczeństwo, energooszczędność i zachowanie odpowiedniej jakości powietrza we współczesnym inteligentnym domu dba szereg urządzeń pozwalających na sterowanie tym czynnikami m. in. za pomocą urządzeń mobilnych. Cała instalacja grzewcza domu dzięki zainstalowaniu systemu sterowników może działać dokładnie tak, jak sobie wcześniej zaplanowaliśmy, chłodząc powietrze w domu w trakcie naszej nieobecności czy podgrzewając je do odpowiedniej temperatury przed naszym powrotem. Czujniki temperatury współcześnie wykorzystuje się też w systemach zabezpieczających okna, drzwi czy bramy przed niepożądanymi gośćmi. Czujniki temperatury, będące podstawową częścią składową tego rodzaju przewodników, pozwalają na mierzenie temperatury, przekazywanie informacji o jej wysokości i następujące w jej wyniku włączenie lub wyłączenie urządzeń. Sprawny czujnik temperatury jest więc gwarancją efektywności całego systemu sterowania i kontrolowania funkcji poszczególnych urządzeń.

Czujniki temperatury – zasada działania

Podstawowymi elementami składowymi czujnika temperatury są: element pomiarowy, osłona ochronna, w której jest on zabudowany oraz przyłącze elektryczne. Można więc rozróżnić poszczególne rodzaje czujników temperatury ze względu na kształt osłony będący czynnikiem determinującym sposób montażu czujnika temperatury. Inną cechą braną pod uwagę jeśli chodzi o rozróżnienie czujników temperatury jest ich zasada działania wpływająca na dobór urządzeń pomiarowych. Z tego względu rozróżniamy czujniki temperatury rezystancyjne oraz termoelektryczne nazywane też popularnie termoparami.

W czujnikach rezystancyjnych opór elektryczny metalu zmienia się wraz z wysokością temperatury. Najczęściej spotykane są wśród nich czujniki platynowe potrafiące mierzyć temperaturę w wyjątkowo szerokim zakresie: od -200 do +800°C. Platyna charakteryzuje się dodatnim współczynnikiem temperaturowym oporności, a wraz ze wzrostem temperatury rośnie jej oporność. Główną zaletą czujników rezystancyjnych jest łatwość ich montażu z odpowiednim sterownikiem lub termometrem pokojowym.

Z kolei czujniki termoelektryczne reagują na zmianę temperatury zmianą siły termodynamicznej znajdującego się w nich termoelementu, nazywanego też termoparą, będącego połączeniem dwóch różnych materiałów: metali czystych i niemetali lub stopu metali. To od nich zależy czułość termoelementu, styk między nimi wywołuje bowiem generowanie napięcia będącego funkcją temperatury. Zakres mierzonych przez termopary temperatur wynosi od -100 do ponad 2500°C. Termopary powszechnie wykorzystywane są w sterownikach obecnie dostępnych na rynku ze względu na liczne zalety. Jest wśród nich stosunkowo atrakcyjna cena podstawowej termopary w porównaniu z innymi rodzajami czujników temperatury. Cenione są także ze względu na swoją niezawodność, prostotę urządzenia i jego trwałość. Wadą jest stosunkowo niewielka skala sygnałów użytecznych, ze względu na którą współpracujące z termoparami urządzenia muszą być odpowiednio konstruowane, aby wyeliminować sygnały zakłócające.

Wykorzystując czujnik temperatury system przewodowy lub bezprzewodowy pobiera informacje na temat wysokości temperatury w pomieszczeniu porównując ją z wysokością ustawioną wcześniej przez użytkownika. W przypadku przekroczenia ustalonej wysokości do urządzeń wytwarzających ciepło wysyłana jest informacja o konieczności ich zatrzymania, co pozwala na znaczne oszczędności związane z wykorzystaniem energii w domu.

Czujniki temperatury – produkty dostępne na rynku krajowym

Rynek przewodowych i bezprzewodowych czujników temperatury rozwija się od kilku lat w dynamicznym tempie ze względu na rosnące zapotrzebowanie ze strony klientów dbających o bezpieczeństwo i energooszczędność swoich mieszkań i domów. Coraz bardziej świadomie korzystamy z urządzeń elektrycznych, starając się dbać o środowisko wokół nas, wykorzystując najnowsze osiągnięcia technologiczne do sterowania systemami inteligentnego domu, który nawet w trakcie nieobecności mieszkańców w pełni kontroluje poziom temperatury czy wilgotność powietrza.

Pozytywnym aspektem rynku czujników temperatury jest fakt, że krajowi, polscy producenci od wielu lat konkurują na nim z firmami zachodnimi. Cenione są czujniki temperatury produkowane przez firmę Limatherm Sensor, Czaki Thermo-Product, Termo-Precyzja, Alf-Sensor czy Kujawska Fabryka Manometrów działające na rynku od lat 80. XX wieku. Produkują one czujniki temperatury na potrzeby krajowe, choć dla wielu z tych firm wejście Polski do Unii Europejskiej stało się impulsem do pozyskania nowych klientów i dynamicznego wkroczenia na rynki zachodnie. Z kolei krajowi klienci cenią rodzime firmy ze względu na możliwość wykonywania czujników specjalnie na ich zamówienie. Daleko posunięta specjalizacja pozwala krajowym firmom na projektowanie, konstruowanie i wytwarzanie czujników temperatury w małych seriach czy nawet pojedynczych egzemplarzach.

Do grona producentów wyspecjalizowanych w tworzeniu inteligentnych nowoczesnych rozwiązań dla domu i mieszkania dołączyła także w ostatnich latach poznańska firma FIBARO, która od początku swojego działania szczególną uwagę położyła na obserwację trendów kreowanych przez takie firmy, jak Apple. Dzięki temu, jako jedna z pierwszych polskich firm FIBARO mogło wprowadzić na rynek urządzenia zintegrowane z platformą Apple – HomeKit – pozwalającą na bezprzewodowe sterowanie, komunikację i programowanie urządzeń inteligentnego domu z poziomu urządzeń iOS 10 dzięki preinstalowanej aplikacji Dom oraz aplikacji dedykowanej stworzonej przez FIBARO. Wśród zintegrowanych z platformą HomeKit urządzeń proponowanych przez FIBARO znalazły się: Motion Sensor – wielofunkcyjny czujnik temperatury, ruchu i oświetlenia, Flood Sensor – chroniący mieszkanie lub dom przed zalaniem wodą oraz Door/Window Sensor – kontrolujący otwarcie lub zamknięcie drzwi, okien czy bram. Pozwolą one użytkownikom aplikacji na zaprogramowanie działań w całym domu według układu pomieszczeń, a także wyjątkowo proste sterowanie bezprzewodowe za pomocą asystenta głosowego w urządzeniach iOS10 – Siri, która poinformuje o wysokości temperatury w domu czy zabezpieczeniu drzwi i okien. Dzięki systemom firmy FIBARO wkroczą oni w świat inteligentnych rozwiązań przystosowanych do indywidualnych potrzeb.

Co wpływa na kształtowanie się klimatu?

Klimat jest definiowany jako warunki pogodowe występujące w określonym miejscu na przestrzeni czasu. Obejmuje on więc wszystkie elementy meteorologiczne i wpływające na nie fakty. Podstawowymi czynnikami wpływającymi na powstawanie odmian klimatu są:
– szerokość geograficzna i nachylenie osi do płaszczyzny orbity,
– wielkoskalowe ruchy cyrkulacji powietrznej nad powierzchnią Ziemi,
– różnice temperatur między lądem a morzem,
– zarys powierzchni,
– położenie względem prądów oceanicznych.

Pierwsze wzmianki o zjawiskach klimatycznych znaleziono w źródłach chińskich i indyjskich z 3700-3300 roku p. n.e. Tego typu materiały stanowią podstawę do rekonstrukcji klimatu panującego w czasach historycznych. W starożytności opracowano pierwsze traktaty omawiające zagadnienia pogody i klimatu. Z danych geologicznych wiadomo, że klimat zmieniał się wielokrotnie w różnych częściach Ziemi. Po okresach suchych pojawiały się wilgotne, po okresach chłodnych – ciepłe. Katastroficzne zmiany w klimacie mogą być spowodowane przez zderzenie z innym ciałem niebieskim lub przez chmury powstałe w wyniku aktywności wulkanicznej. Najważniejsze jednak lokalne i globalne zmiany klimatyczne są wywoływane w sposób ciągły poprzez działalność człowieka i są związane przede wszystkim z ubożeniem warstwy ozonowej, i efektem cieplarnianym.

System klimatyczny jest układem złożonym. Sterowany jest przez zjawiska zachodzące zarówno w atmosferze, jak i oceanach oraz w innych elementach systemu: kriosferze (lodowce i lądolody), geosferze (lądowa część powierzchni Ziemi) oraz biosferze (organizmy żyjące w oceanach i na lądach). Elementy te są powiązane licznymi sprzężeniami trudnymi do prognozowania, ponieważ różne procesy i zjawiska występują w bardzo szerokiej skali czasowej. Zasięg czasowy typowego sprzężenia zwrotnego zachodzącego pomiędzy różnymi elementami waha się od pojedynczego dnia do milionów lat.

Podstawowym procesem sterującym systemem klimatycznym jest promieniowanie słoneczne. Energia słoneczna powoduje nagrzanie się powierzchni Ziemi, która następnie wypromieniowuje otrzymane ciepło w postaci promieniowania długofalowego absorbowanego przez niektóre gazy, ogrzewając w ten sposób atmosferę. Wielkość ocieplenia spowodowana promieniowaniem słonecznym jest uzależniona od charakteru powierzchni Ziemi. Zarówno ocean, jak i ląd ogrzewają się niejednakowo. Również tereny porośnięte roślinnością absorbują i odbijają energię słoneczną w innym stopniu niż pustynie lub lód. Powierzchnia lodu odbija znaczną część dochodzącego promieniowania słonecznego z powrotem w przestrzeń kosmiczną. Słońce jest głównym źródłem energii docierającej do Ziemi – w ciągu godziny dostarcza Ziemi więcej energii niż ludzkość zużywa przez cały rok. Ilość ciepła otrzymywana ze Słońca przez Ziemię jest uzależniona od szerokości geograficznej i pory roku. W obszarach równikowych średnia dzienna temperatura powietrza przy gruncie nie ulega istotnym zmianom w poszczególnych porach roku. W obszarach okołobiegunowych w czasie nocy polarnej, kiedy nie dociera promieniowanie słoneczne, spada znacznie poniżej wartości odnotowywanych w trakcie dnia polarnego. Różnice temperatur pomiędzy dniem a nocą są nieznaczne w przypadku morza i zalegającego nad nim powietrza. Natomiast brak promieniowania słonecznego powoduje szybkie wychładzanie powierzchni lądu. Wartość natężenia promieniowania słonecznego zależy od kąta padania promieni względem powierzchni Ziemi oraz od odległości Ziemi od Słońca, a także od długości drogi, którą przebywają promienie przez atmosferę.

Na współczesny klimat znaczny wpływ mają też oceany. Prądy powierzchniowe morskie przenoszą ze sobą ogromne ilości ciepła z niskich szerokości geograficznych do rejonów chłodniejszych, ogrzewając w ten sposób sąsiadujące z nim powietrze. Inne z kolei prądy powierzchniowe niosą zimną wodę w kierunku równika, która działa chłodząco na atmosferę. W innych miejscach wiatry powodują odpływ wód powierzchniowych, a wtedy zimne wody głębinowe zastępują je, powodując również ochładzanie się atmosfery. Głębinowe prądy morskie oddziałują na długookresowe zmiany klimatu. Kontynenty są chłodniejsze od mórz i oceanów w czasie zimy i cieplejsze w lecie. Wiatry wiejące znad wody są cieplejsze w zimie i chłodniejsze w lecie, podczas gdy wiatry wiejące z centralnych części kontynentu są gorące w lecie i zimne w zimie. Obszary położone powyżej średnich wysokości nad poziomem morza mają zazwyczaj niższe temperatury niż obszary położone na wysokości zbliżonej do poziomu morza. Z kolei rola biosfery w systemie klimatycznym jest nie do końca zbadana. Żywe organizmy zamieszkujące lady i oceany stanowią element systemu klimatycznego, który odgrywa ważną rolę w obiegu węgla. Ponadto roślinność lądowa wpływa na wielkość promieniowania i odbicia, bilans ciepła, wilgotność oraz na wymianę energii, czyli czynniki kształtujące klimat.

Klimat jest wynikiem współdziałania wieloskładnikowych procesów, które są modyfikowane różnymi czynnikami. Do procesów klimatotwórczych należą: obieg ciepła, obieg wilgoci (wody) oraz cyrkulacja atmosferyczna. Mechanizm obiegu ciepła w sposób uproszczony wygląda następująco: strumień promieniowania słonecznego, które przechodzi przez atmosferę, jest przez nią częściowo pochłaniany i zamieniany w energie cieplną, częściowo zaś rozpraszany przez chmury. Promienie, które przeszły przez atmosferę i dotarły do powierzchni Ziemi, w większości są przez nią pochłonięte. Ziemia jest również źródłem promieniowania, pochłanianego głównie przez atmosferę. Wypromieniowanie Ziemi i atmosfery wraz z odbitym promieniowaniem słonecznym uchodzi poza granice atmosfery, co równoważy dopływ promieniowania słonecznego do naszej planety. Wymiana ciepła odbywa się nie tylko na drodze promieniowania. Zachodzi ona również na skutek przewodnictwa cieplnego, konwekcji oraz w procesach parowania/kondensacji.

Natomiast obieg wilgoci polega na wymianie wody pomiędzy powierzchnią Ziemi i atmosferą. Ze zbiorników wodnych oraz szaty roślinnej na powierzchni Ziemi na skutek parowania woda przedostaje się do atmosfery, gdzie jako para wodna stanowi ważny składnik powietrza atmosferycznego. W pewnych warunkach ulega ona kondensacji, tworząc w atmosferze chmury, które dają opad. Opady deszczu są więc wynikiem kondensacji pary wodnej w powietrzu. Kiedy wiatry wieją w kierunku łańcucha gór, powietrze unosi się, powstają opady deszczu, a ich wielkość uzależniona jest od wilgotności powietrza. Woda powracająca w ten sposób na powierzchnie Ziemi równoważy parowanie.

Cyrkulacja atmosferyczna to z kolei proces przemieszczania się nad znacznymi obszarami kuli ziemskiej ogromnych mas powietrznych. Wywołany jest on nierównomiernym rozkładem ciepła w atmosferze, co z kolei powoduje zróżnicowanie ciśnienia atmosferycznego będącego przyczyną powstawania prądów powietrznych. Z cyrkulacją atmosferyczną związane są zasadnicze zmiany pogody, ponieważ wraz z masami powietrznymi przenoszone jest ciepło, para wodna oraz wszelkiego rodzaju zanieczyszczenia atmosferyczne. Złożoność ogólnej cyrkulacji atmosferycznej ma podstawowe znaczenie dla kształtowania się stref klimatycznych. Pas lasów tropikalnych, w centrum zlokalizowanym na równiku, może być stale wilgotny lub monsunowy (sezonowo z suchą i wilgotną porą w ciągu roku). Po obu stronach rozpościera się pas sawanny, z mniej intensywnymi opadami sezonowymi i mniej zwartą roślinnością.

Te trzy procesy są modyfikowane przez czynniki geograficzne, do których należą: szerokość geograficzna, rozkład lądów i mórz, prądy morskie, wysokość nad poziom morza, ukształtowanie terenu i jego pokrycie. Trzeba również pamiętać o działalności człowieka, który zmienia jakość środowiska naturalnego. Wytwarzane w działalności gospodarczej zanieczyszczenia atmosfery przyczyniają się do modyfikowania warunków klimatycznych, szczególnie w wielkich miastach i na obszarach uprzemysłowionych. Szerokość geograficzna wpływa na strefowy rozkład poszczególnych elementów klimatu. Zależy od niej ilość promieniowania słonecznego, związana z wysokością Słońca nad horyzontem i długością dnia. Rozkład lądów i mórz powoduje zróżnicowanie właściwości fizycznych mas powietrznych, zwłaszcza w ilości transportowanego ciepła i pary wodnej. Niejednorodność powierzchni wodnej i lądowej powoduje, że odmiennie oddziałują one na klimat. Ląd nagrzewa się szybciej, ale i szybciej wypromieniowuje. Woda z kolei wolniej się nagrzewa i wolniej stygnie. Dlatego rozróżnia się klimat morski (oceaniczny) i kontynentalny (lądowy). Prądy morskie to z kolei czynnik, który jest wspomagany przez ogólną cyrkulację atmosferyczną. Efekt ich działania przejawia się przede wszystkim w rozkładzie temperatury powietrza oraz opadów atmosferycznych i mgieł. Ukształtowanie terenu wytwarza specyficzne warunki klimatyczne, o których decydują: stromość stoków i zboczy, ekspozycja w stosunku do stron świata, szerokość dolin, rozciągłość kompleksów górskich. Pokrycie terenu, a więc gleba, szata roślinna, pokrywa śnieżna mają również duży wpływ na kształtowanie się klimatu. Szata roślinna utrudnia dopływ promieniowania słonecznego do powierzchni gleby, ale i łagodzi promieniowanie nocą. W związku z tym kompleksy roślinne wytwarzają właściwy sobie klimat lokalny, który różni się znacząco od klimatu obszarów sąsiednich. Tam gdzie pokrywa śnieżna utrzymuje się przez większą część roku, zmniejsza ona wypromieniowanie z samego gruntu, ale jednocześnie przyczynia się do obniżenia temperatury powietrza z powodu silnego odbijania promieni słonecznych w dzień i silnej utraty ciepła w nocy. Ponadto wiosną duże ilości ciepła są zużywane na stopnienie tej pokrywy.