Не работает датчик температуры: признаки неисправности, причины и проверка

Если датчик температуры перестал работать, показывает неправильное или нестабильное значение, сначала нужно определить тип датчика и проверить весь измерительный канал. Отсутствие показаний не доказывает неисправность чувствительного элемента: причиной могут быть монтаж, обрыв линии, плохой контакт, отсутствие питания, неправильное подключение, настройки измерительного входа или неисправность принимающего прибора.

Поэтому диагностику проводят последовательно – от условий измерения и доступных для проверки соединений до сигнала самого датчика температуры.

Диагностику начинают с определения типа датчика и последовательно проверяют весь измерительный канал.

Признаки неисправности датчика температуры

На проблему в измерительном канале могут указывать отсутствие показаний, ошибка входа, явно неправильная температура или нестабильное значение. Но ни один из этих признаков сам по себе не подтверждает неисправность датчика.

Основные симптомы:

• значение температуры отсутствует;
• прибор показывает ошибку входа;
• показание не изменяется при изменении температуры объекта;
• значение явно не соответствует фактическим условиям;
• показания скачут или изменяются нестабильно;
• значение периодически пропадает;
• прибор показывает значение за пределами ожидаемого диапазона;
• ошибка возникает только периодически.

Характер симптома помогает определить направление проверки. Например, периодическое пропадание показаний требует в первую очередь проверить соединения и кабель, а постоянно смещенное значение – настройки входа, монтаж и соответствие подключенного датчика конфигурации прибора. Окончательный вывод делают только после проверки измерительного канала.

Почему не работает датчик температуры

Причина неправильного измерения может находиться на любом участке – от контакта датчика с измеряемой средой до входа контроллера.

Одинаковый симптом может иметь несколько причин. Поэтому замена датчика до проверки линии, настроек и принимающего оборудования может не устранить неисправность.

Неправильные показания могут быть вызваны датчиком, линией, подключением или принимающим оборудованием.

Что проверить в первую очередь

До электрической проверки чувствительного элемента следует исключить причины, которые можно обнаружить без демонтажа датчика. Это уменьшает риск ненужной замены исправного оборудования.

Условия измерения

Сначала проверяют, измеряет ли датчик температуру именно там, где это требуется технологической или инженерной задачей.

Нужно убедиться:

• чувствительная часть находится в требуемой зоне;
• установка соответствует задаче измерения;
• не изменился тепловой контакт с объектом;
• на результат не влияют посторонние источники нагрева или охлаждения;
• условия эксплуатации находятся в пределах, установленных для конкретного изделия.

Если датчик исправен, но фактически измеряет температуру другой зоны или испытывает дополнительное тепловое воздействие, его показания могут быть стабильными, но неправильными.

Монтаж датчика

Неправильная установка может изменить тепловой контакт датчика со средой и вызвать систематическую ошибку или слишком медленную реакцию.

Проверяют:

• положение датчика;
• глубину погружения, если она нормируется для конкретной установки;
• механические повреждения;
• состояние защитной арматуры;
• крепление;
• контакт с измеряемой средой или поверхностью.

Универсальной глубины установки нет. Требования зависят от конструкции датчика, объекта измерения и рекомендаций производителя.

Кабель и соединения

Следующий этап – проверка электрической линии между датчиком и принимающим устройством.

Проверяют:

• отсутствие обрыва;
• состояние изоляции;
• затяжку и состояние клемм;
• ослабленные или нестабильные соединения;
• следы влаги, загрязнения и коррозии;
• состояние разъемов;
• соответствие подключения предусмотренной схеме.

Повреждение кабеля может проявляться не только полным исчезновением сигнала. Нестабильный контакт, влага или повреждение изоляции способны вызывать периодические ошибки и скачки показаний.

Питание

Питание проверяют только у датчиков, измерительных преобразователей и других устройств, которым оно требуется для работы. Пассивный ТС или термопара не требуют отдельного внешнего питания для формирования своего информативного параметра или сигнала.

При этом измерительный вход для работы с ТС формирует собственную измерительную цепь. Поэтому отсутствие отдельного питания датчика не означает, что состояние принимающего входа можно исключить из диагностики.

Наличие и параметры внешнего питания проверяют по документации конкретного устройства. Универсального напряжения питания для всех датчиков температуры нет.

Настройки измерительного входа

Исправный датчик может давать неправильный результат, если принимающий прибор настроен на другой тип входного сигнала или другую характеристику датчика.

Необходимо проверить:

• выбран ли правильный тип датчика;
• выбрана ли правильная НСХ для ТС;
• соответствует ли выбранный тип термопары фактически подключенному;
• соответствует ли диапазон унифицированного сигнала;
• правильно ли настроена схема подключения, если прибор предусматривает такую настройку.

Как проверить датчик температуры

Универсального способа проверки всех датчиков температуры нет. Метод зависит от принципа работы датчика, наличия встроенной электроники и типа выходного сигнала.

Перед электрическими измерениями необходимо:

1. определить тип датчика;
2. установить, есть ли встроенный измерительный преобразователь;
3. определить тип выходного сигнала;
4. уточнить схему подключения;
5. найти характеристику или диапазон сигнала, с которым нужно сравнивать результат.

После этого выбирают способ проверки. Для ТС обычно оценивают сопротивление, для термистора – сопротивление и его изменение с температурой, для датчика с преобразователем – питание и выходной сигнал. Термопара требует отдельной методики.

Электрические проверки, отключение проводников и изменение схемы выполняют с учетом документации оборудования и требований электробезопасности.

Метод проверки выбирают по принципу работы датчика и типу его выходного сигнала.

Как проверить датчик температуры мультиметром

Мультиметр можно использовать для проверки многих датчиков температуры, но измеряемая величина и способ включения прибора зависят от типа устройства. Универсальная рекомендация просто переключить мультиметр в режим измерения сопротивления для любого датчика технически некорректна.

Перед проверкой:

• определяют тип датчика и его выходной сигнал;
• находят характеристику и схему в документации;
• при необходимости и если это предусмотрено методикой отключают датчик от измерительного входа;
• выбирают режим мультиметра, соответствующий измеряемой величине;
• определяют, с каким значением или характеристикой будет сравниваться результат.

Например, измерение сопротивления применимо для пассивного ТС или термистора, но сопротивление между выводами датчика со встроенным преобразователем 4–20 мА нельзя интерпретировать как сопротивление его чувствительного элемента.

Сам факт наличия конечного сопротивления также не доказывает исправность датчика. Полученный результат необходимо сравнить с характеристикой конкретного типа датчика при известной или приблизительно известной температуре.

Проверка термопреобразователя сопротивления

Термопреобразователь сопротивления (ТС, RTD) проверяют по сопротивлению чувствительного элемента и его соответствию характеристике конкретного типа датчика.

Последовательность проверки:

1. Определить тип ТС и его НСХ по документации или маркировке.
2. Уточнить схему внутренних соединений и количество выводов.
3. Проверить целостность измерительной цепи.
4. Измерить сопротивление между предусмотренными для проверки выводами.
5. Сопоставить результат с ожидаемым сопротивлением для данной НСХ при известной или приблизительно известной температуре.
6. При необходимости проверить, изменяется ли сопротивление при изменении температуры.

Одного универсального значения сопротивления для всех ТС нет. Pt100, Pt1000, медные и другие исполнения имеют разные номинальные характеристики, поэтому результат оценивают только для конкретного типа ТС.

Для 3- и 4-проводных исполнений нельзя произвольно выбирать любую пару выводов и интерпретировать результат без учета внутренней схемы датчика. При проверке также следует отличать сопротивление чувствительного элемента от сопротивления соединительных проводников. Назначение выводов определяют по документации изделия.

Подробно устройство ТС рассмотрено в статье «Термосопротивление: что это, устройство и принцип работы», а варианты соединения – в материале «Подключение термосопротивления: 2-, 3- и 4-проводная схема».

Проверка термистора

Термистор проверяют по сопротивлению и характеру его изменения при изменении температуры. Перед проверкой необходимо определить тип элемента и его характеристику.

Последовательность:

1. Проверить целостность цепи.
2. Измерить сопротивление.
3. Сравнить его с характеристикой конкретного элемента при известной температуре.
4. При необходимости проконтролировать изменение сопротивления при изменении температуры.

Для NTC сопротивление обычно уменьшается при нагреве, для PTC – увеличивается в соответствующей рабочей области. Однако количественную оценку проводят только по характеристике конкретного элемента.

Нельзя использовать таблицу Pt100 или Pt1000 для проверки термистора: это другой тип чувствительного элемента с другой зависимостью сопротивления от температуры.

Проверка датчика с выходом 4–20 мА или другим унифицированным сигналом

Датчик со встроенным преобразователем проверяют не как пассивный чувствительный элемент, а как часть измерительной цепи. Необходимо контролировать питание, подключение, условия работы цепи и фактический выходной сигнал.

Для датчика с выходом 4–20 мА проверяют:

• наличие и соответствие питания требованиям устройства;
• правильность подключения;
• целостность токовой петли;
• ток в цепи в соответствии со схемой производителя;
• соответствие выходного сигнала текущей температуре и настроенному диапазону преобразования;
• конфигурацию принимающего входа.

Ток 4–20 мА измеряют способом, предусмотренным схемой конкретной цепи и инструкцией к измерительному прибору. При прямом измерении тока мультиметр включают в измеряемую цепь в соответствующем режиме. Подключение токового входа мультиметра параллельно источнику питания может привести к короткому замыканию или повреждению оборудования.

Измерение сопротивления между выводами преобразователя 4–20 мА не следует интерпретировать как сопротивление его чувствительного элемента. Для других унифицированных выходов проверяют соответствующую электрическую величину и ее масштабирование по документации устройства.

Проверка термопары

Термопара требует другой методики диагностики, поскольку ее информативным электрическим сигналом является термо-ЭДС, а не изменение сопротивления, как у термопреобразователя сопротивления.

В рамках общей диагностики можно проверить целостность цепи, соединения, полярность и реакцию сигнала на изменение температуры. Подробная проверка мультиметром относится к отдельному материалу «Как проверить термопару: проверка мультиметром и диагностика».

Что означает ошибка датчика температуры

Сообщение об ошибке на измерителе, регуляторе или контроллере не всегда означает физическую неисправность датчика. Обычно оно сообщает о состоянии, которое принимающее устройство обнаружило в измерительном канале.

В зависимости от оборудования причиной могут быть:

• обрыв входной цепи;
• короткое замыкание;
• сигнал или измеряемое значение вне допустимого для входа диапазона;
• неправильная конфигурация входа;
• отсутствие ожидаемого сигнала;
• нарушение связи – для устройств, использующих соответствующий цифровой интерфейс;
• неисправность элемента измерительного канала.

Одинаковые обозначения ошибок у разных приборов могут иметь разное значение. Поэтому конкретный код или сообщение расшифровывают только по руководству используемого прибора.

Что делать, если показания моргают или пропадают

Если на приборе мигает значение температуры, индикатор или сообщение об ошибке, сначала нужно определить, что именно сигнализирует принимающее устройство. Пассивный первичный датчик обычно не имеет собственной индикации, поэтому формулировка «моргает датчик температуры» часто относится к дисплею или показанию прибора.

В первую очередь проверяют:

• контакты;
• соединительный кабель;
• питание оборудования, если оно требуется;
• стабильность сигнала;
• возможное влияние помех;
• настройки измерительного входа;
• описание соответствующей индикации в руководстве прибора.

Мигание нельзя считать универсальным признаком обрыва, короткого замыкания или другой конкретной неисправности. Его значение определяется логикой индикации принимающего устройства.

Не работает датчик наружной температуры

В системах отопления, вентиляции, климатического регулирования и автоматизации зданий неправильное показание датчика наружного воздуха может быть связано как с самим датчиком, так и с местом его установки.

Проверяют:

• расположение и монтаж датчика;
• воздействие прямого солнечного излучения;
• близость локальных источников тепла и других факторов, искажающих температуру в точке измерения;
• состояние кабеля и соединений;
• попадание влаги;
• настройки контроллера;
• работоспособность чувствительного элемента.

Например, исправный датчик может показывать завышенную температуру, если его корпус или окружающая поверхность нагреваются солнечным излучением. В такой ситуации замена датчика не устранит причину ошибки.

Этот алгоритм относится к датчикам наружного воздуха инженерных систем и автоматики зданий, а не к автомобильным датчикам или бытовым метеостанциям.

Когда датчик действительно нужно заменить

Замена датчика обоснована после того, как диагностика локализовала неисправность именно в датчике, а не в линии, настройках или принимающем оборудовании.

Основанием для замены могут быть:

• подтвержденное нарушение целостности чувствительного элемента;
• характеристики датчика существенно не соответствуют документации;
• механическое повреждение влияет на работу или нарушает требуемую защиту;
• повреждение корпуса или кабельного вывода нельзя устранить допустимым производителем способом;
• подтверждена неисправность встроенного преобразователя;
• неисправный элемент не предусматривает допустимого ремонта.

Перед заменой необходимо исключить неисправность соединительной линии и принимающего оборудования. Иначе новый датчик может проявить тот же симптом.

Часто задаваемые вопросы