Термореле с выносным датчиком температуры — это устройство для поддержания температуры в заданных пределах. Без него нельзя обойтись в системах отопления, микроклимата и теплицах. Подобные устройства различаются, как характеристиками, так ценой и надежностью. Сделать правильный выбор можно после получения общей информации о таких устройствах.
Что делает термореле
Устройства рассматриваемого типа относятся к классу термостатов. Например, таким считается термореле с выносным датчиком температуры. Это значит, что реле поддерживает температуру в заданных границах. Когда температура выходит за эти границы, реле переключает устройство нагрева: котел, теплый пол, обогреватель или тэн. Переключение делается таким образом, чтобы температура вернулась в заданные границы.
В самом простом случае термостат включает нагреватель, когда температура понизилась и стала меньше требуемой, и выключает, когда температура поднялась выше требуемой. Сложные терморегуляторы могут подключать и отключать несколько секций нагревателей или плавно регулировать мощность.
Термореле состоят из двух обязательных частей: датчика температуры и исполнительного устройства — это часть, которая замыкает контакты в силовой цепи. Эти части совмещаются в одном устройстве или соединяются с помощью кабеля. В каждом из этих случаев, реле работает правильно только тогда, когда датчик расположен там, где выдерживается задаваемая температура.
Кроме датчика и контактов выхода термореле часто содержат также устройство для установки желаемой температуры. В старых устройствах такое устройство выглядело как поворотная ручка или диск с шкалой, наносимой по радиусу указывающего клювика или метки. Новые, современные устройства, в большинстве цифровые и содержат несколько клавиш и дисплей. Но в некоторых моделях температура задается по прежнему, поворотной ручкой, что предпочитают потребители, в основном пожилые люди, с устоявшимися привычками. Выбор на рынке достаточен.
Основные параметры термореле
Таких параметров несколько. Вот самые важные из них:
- диапазон рабочих температур;
- точность уставки;
- гистерезис;
- мощность нагрузки.
Задаваемая для работы реле температура называется уставкой. Уставка лежит в диапазоне рабочих температур, с которыми работает температурное реле.
Гистерезисом называется промежуток температур устойчивого состояния реле, когда реле поддерживает нагрузку во включенном состоянии. Уставка может занимать любое положение на этом промежутке, но принадлежит этому промежутку. Гистерезис не есть плохое качество реле, часто нормируется, даже отдельно регулируется и помогает избежать слишком частого переключения в цепи нагревателей, которое будет сокращать срок службы тэнов.
В домашних устройствах положение уставки характеризуется как “плюс-минус”. Так проще считать. Например, комнатная температура комфортна для человека в пределах 18-20 градусов Цельсия. Если гистерезис регулятора составляет 1 градус, то уставка в этом случае составит 19 градусов. Если при этом точность термореле составляет 0,5 градусов, то температура будет поддерживаться в пределах 17,5 … 20,5 градусов. Говоря точнее, будет срабатывать термореле, а истинная температура будет определяться мощностью нагревателя, который работает совместно с этим реле.
Мощность нагрузки выражается через ток, который реле способно переключать. Известно, что электронагреватели потребляют наибольшую мощность среди остальных потребителей энергии. Значит, таким нагревателям необходим достаточный ток и реле должно обеспечить этот ток своими контактами. Если токовая нагрузка слишком велика для контактов реле, то используют промежуточное реле: магнитный пускатель или электронный силовой ключ. Иначе контакты реле быстро подгорят и реле выйдет из строя.
Виды термореле и его устройство
Применяются такие типы термореле, которые отличаются друг от друга принципами работы:
- Реле с биметаллической пластиной.
- Реле с термосопротивлением.
- Реле с термопарой.
- Реле с цифровым датчиком.
Рассмотрим каждый из видов этих реле подробнее. Такие термореле продаются и потребителю следует иметь о них достаточное представление.
C биметаллической пластиной
Эти реле стали применяться одними из первых и для своего времени были лучшими. В реле с биметаллической пластиной датчик температуры и контакты внешней цепи расположены рядом. Как основная деталь используется биметаллическая пластина. Ее изготавливают из двух металлов с различными коэффициентами теплового расширения. При нагреве, металл с большим коэффициентом расширяется сильнее другого. Это приводит к тому, что деталь, изготовленная из такой пластины, начинает изгибаться с постоянной зависимостью от температуры.
Изгибающаяся пластина действует на механическую часть с контактами, которые замыкаются и размыкаются под действием температур. Для добавления гистерезиса в механическую часть добавлено упругое коромысло, придающее механизму триггерный эффект для четкого переключения. На этот механизм также производится регулирующее действие со стороны винта, связанного со шкалой, размеченной в градусах или условных знаках.
На рисунке выше показан пример биметаллического реле (клапана) для водяной системы отопления. В настоящем реле вместо штока или плунжера усилие передается на электрические контакты. Подобное устройство использовалось в старых электроутюгах, тепловых реле магнитных пускателей, и до сих пор используется (в нерегулируемом исполнении) для защиты электрочайников от включения без воды. Но не только. Ему находилось применение в промышленности. У лучших образцов достигалась хорошая точность, но за счет усложнения и высокой цены.
Для чего нужен терморегулятор на батарею отопления, как он устроен, как им пользоваться и как самому смонтировать – обо всем этом мы расскажем в специальной статье.
В биметаллических реле, чтобы управлять уставкой и гистерезисом одновременно, часто применялось сразу два реле, перекидные контакты которых соединялись в соответствии с требуемой логикой. Такое реле показано на рисунке выше. На нем видна одна из двух биметаллических пластин, которую для большей чувствительности свернули в спираль. Одна шкала использовалась для уставки включения, а другая — для уставки выключения и гистерезис выбирался произвольно.
Преимуществами биметаллических термореле является их дешевизна и надежность, а недостатками — чувствительность к толчкам и ударам, а также невысокая точность и невозможность использовать выносной датчик.
Реле с термосопротивлением
Термореле с сопротивлением использует зависимость электрического сопротивления проводника или полупроводника от окружающей температуры. Этот тип реле распространился в 1970-х годах в промышленности, когда стали использоваться операционные усилители. Датчик в таком реле можно выносить на достаточное расстояние, а сам датчик может иметь миниатюрные размеры.
В качестве датчика в промышленных термореле использовались стандартные медные или платиновые сопротивления, заключаемые в герметичный корпус из нержавеющей стали. Такие датчики взаимозаменяемы. В простых и дешевых моделях, в частности бытовых, где не требуется высокая точность и стабильность контроля, применяется термисторный датчик.
Обратите внимание! Термистор (полупроводниковый терморезистор) имеет хороший отклик на изменение температуры, но недостатком термистора является нелинейность зависимости сопротивления от температуры. Из-за этого, каждый прибор может работать только с одним типом датчика и даже одним экземпляром. При замене на однотипный может потребоваться повторная калибровка.
Электронная часть термостатов описываемого типа состоит из делителя напряжения, одним плечом которого используется термистор, а другим — сопротивление с малым температурным коэффициентом. Получаемый сигнал усиливается и управляет электромагнитным реле. Улучшенные схемы используют мостовое включение датчика, усилитель сигнала с моста и компаратор с регулируемым опорным (сравнивающим) напряжением. Уставка задается величиной опорного напряжения, а гистерезис — либо подбором усиления сигнала (в дешевых устройствах), либо применением двух компараторов.
Реле с термопарой
Этот тип устройств близок к предыдущему, работающему на термосопротивлениях. Разница состоит в том, что для регистрации температуры используется не изменение сопротивления датчика, а термо э.д.с. (электродвижущая сила). Э.д.с. возникает в сплаве (спае) двух изолированных проволок из разных металлов. Такие датчики имеют хорошие характеристики, но требуют компенсации для второго спая. Так как на практике его обычно нет, то эта компенсация создается искусственно, причем “холодный спай” считается имеющим температуру в 20 градусов Цельсия, стандартную нормальную (комнатную) температуру.
Примечание! “Холодный спай” назван так не за свою температуру, а за то, что он, в противоположность “горячему”, не участвует в измерениях.
Обратите внимание! Для приборов изготовленных в США для внутреннего рынка, нормальной температурой считается 27 градусов Цельсия.
Термопары стандартизованы и взаимозаменяемы, но только на оригинальный тип, на который настроен используемый прибор. Подключение термопар иногда может использовать три клеммы, к одной из которых подключается компенсирующий термистор. Это используется при повышенных требованиях к точности и малом рабочем диапазоне.
Обратите внимание! При подключении термопар требуется соблюдать правильную полярность. Это важно учитывать при ремонте после обрывов!
Реле с цифровым датчиком
Это самый современный тип термореле для диапазона температур от -50 до +100 градусов, то есть, близкого к сфере деятельности человека и окружающей среды.
В качестве датчика используется полупроводниковый кристалл большой интегральной схемы (меньше спичечной головки), содержащей полупроводниковый датчик и микропроцессор для обработки данных сигнала. Для связи с остальной частью реле используется три провода: земля, питание и однопроводный интерфейс.
Особенность таких датчиков — они могут соединяться параллельно “гирляндой”, до 64 датчика и работать независимо в одной сети на одной шине. Для работы с ними разработан специальный протокол: контроллер передает адрес датчика, вслед за чем получает от него ответ. Благодаря этому можно получать продвинутые устройства контроля температуры с гибкими конфигурациями и минимальным расходом проводов и кабелей.
На рисунке выше показана плата одноканального термореле с дисплеем. Три кнопки предназначены управления режимом работы. Одной кнопкой реле переводится в режим задания уставки, а две другие кнопки используются для “прокрутки” значений на дисплее. Затем устройство переходит в режим поддержания температуры. Это пример самого простого цифрового термореле для бюджетных применений.
Цифровое термореле не обязательно использует цифровые датчики температуры. Такое реле может быть изготовлено для аналоговых датчиков с оцифровкой входного сигнала в самом реле, но датчик будет выносным. В устройстве может быть расположен датчик, измеряющий его внутреннюю температуру.
Видео — Терморегуляторы с датчиком температуры воздуха
Реле на DIN-рейку
Модули, собираемые на DIN-рейку, теперь окончательно вытеснили старый щитовой монтаж оборудования в шкафах, очень неудобный для обслуживания и ремонта. Защелкивание на рейку занимает секунды. Провода прокладываются в кабельных лотках в пределах шкафа и зажимаются винтовыми клеммами в точках подключения при их полной доступности для монтажа и освещенности.
Таким способом собирается электротехническое оборудование промышленного, коммунального и бытового назначения. Не составляют исключение и термореле, которые тоже выпускают в корпусе под крепление на DIN-рейку.
При установке в шкаф или бокс исчезает необходимость портить стены и внешний вид помещений. Датчики реле выводятся в контролируемую зону, а сами реле стоят с остальным оборудованием в шкафу.
В исполнении для DIN-рейки выпускаются термореле большинства типов. Интернет-магазины предлагают потребителям большой выбор. Некоторые модели содержат интерфейс для подключения по кабелю, например, для устройства беспроводной связи, если есть необходимость управлять реле удаленно с мобильника или смартфона.
Термореле своими руками
Для тех, кто умеет мастерить: работать с паяльником, имеет достаточный минимум знаний в области электротехники, есть варианты самостоятельного изготовления термореле. Из имеющегося разнообразия лучше выбирать не архаичные схемы прошлых десятилетий, а вариант, близкий к современности. Легче найти современные комплектующие, надежные в работе и точнее старых. Электрические схемы также стали проще, благодаря высокой степени интеграции новых чипов. Вот вариант с полупроводниковым аналоговым датчиком:
Датчик U1 выпускается в корпусе TO-92 или TO-220. В первом случае он годится только для измерения температуры воздуха. Второй корпус подходит для крепления к металлическим пластинам, например, для измерения температуры батарей или труб. Переменный резистор R5 должен быть с линейной характеристикой, так как датчик LM35 сам имеет хорошую линейность. Компаратор U2 сравнивает образцовое напряжение с ползунка резистора R5 и от датчика.
Выходной сигнал компаратора усиливается по току транзистором T1 и дальше поступает на базу транзистора T2, ключа, который включает реле K1. Диод D1 обязательно должен быть использован, для защиты транзистора T2 от электрического пробоя при самоиндукции катушки реле. Контакты нагрузки должны быть рассчитаны на ток 2-5 А. Если мощность нагрузки больше 400-1000 Вт, что соответствует выбранному реле, то следует применять промежуточный магнитный пускатель или симистор.
Таблица 1. Замена транзисторов и диодов
| BC549C | КТ315В, КТ315Г |
| BD139 | КТ815Б, КТ805Б |
| 1N4002 | КД105Б, КД212А |
Датчик можно выносить за пределы платы устройства на расстояние 5-10 метров. Но в этом случае провод от вывода 2 должен быть в металлической оплетке (экранирован). Оплетка соединяется с выводом 3 (земля), а питание подается отдельным проводом. Резистор R1 и конденсатор C2 также требуется выносить вместе с датчиком и помещать в его собственный корпус. Устройство питается от источника напряжения постоянного тока 12 В.
Шкалу нужно отградуировать по показаниям образцового термометра, который поместите близко к датчику. Изменяя температуру, надо выждать 2-3 минуты, чтобы показания датчика и термометра уравнялись между собой.
Заключение
Термореле — терморегулятор, реле температуры, термостат, синонимы устройства. Развиваясь от простых электромеханических, с биметаллической пластиной или сильфоном, до современных цифровых устройств термореле претерпели большие улучшения показателей в сторону точности и надежности. При этом их цена остается невысокой, доступной для потребителей, а сами устройства — необходимыми для бытового кондиционирования, микроклимата, кухонной техники и тепличного хозяйства.
Перед приобретением термореле желательно ознакомиться с перечисленными здесь параметрами, чтобы выбрать подходящее устройство, а также учитывать особенности купленного прибора для надежной и долговечной работы. И еще надо помнить, что термореле – управляющий прибор, исправность которого влияет на другое оборудование или имущество, и оно должно быть всегда работоспособно и исправно.
Видео — Беспроводной термостат для котла отопления
Для контроля изменения различных внешних факторов используется большое количество индикаторов. Реле температуры воздуха, земли или воды – это необходимое устройство для контроля атмосферы для теплицы, инкубатора, предприятия и даже климатических условий дома.
Содержание
Описание
Реле или датчик температуры (ДРТ) – это устройство, которое предназначено для контроля и регулировки температуры в помещении или емкости, где оно установлено. Главным образом, этот прибор необходим для поддержания определенной температуры в помещении.
Чувствительными элементами служат специальные датчики или баллоны, которые быстро распознают малейшее изменение окружающей среды. Помимо такой классификации приборы разделаются по месту установки. Они могут быть монтированы на стены или потолок, установлены непосредственно в среде изменения (земле, воде) и использоваться как портативные датчики.
Рассмотрим принцип действия термореле на примере кондиционера, в который встроен классический термостат. При изменении температуры и давления, чувствительная биметаллическая пластина изменяет свое положение. К примеру, если она нагреется до 5 градусов, то её размер увеличится, и она повернет рычаг, подключенный к рабочим частям кондиционера.
После этого контрольный термостат продолжает контролировать работу системы охлаждения. Когда температура окружающей среды опустится до определенной величины, пластина остынет и повторно повернет рычаг. Так будет продолжаться бесконечное число раз. Прямо пропорционально работает термостат в системе отопления, как и морозильник, она включается при изменениях температуры (её снижении) и отключается после повышения градуса. Эта система широко применяется для контроля работы котла.
При этом для контроля холодильника используется терморегулятор, у которого внутри установлен баллон с жидкостью. Для работы его очень важно правильно установить. Сам накладной регулятор устанавливается вне контролируемого объекта, в то время, как камерный баллон монтируется на испарителе. Аналогично описанному выше принципу работы действует и это реле. При нагревании жидкости она меняет кондицию, превращаясь в пар. Меняется положение баллона, во время смены позиции он поворачивает рычаг, который в зависимости от потребности включает или отключает температуру.
При установке любого типа реле возле него монтируется комнатный термометр. Дело в том, что многие модели могут иметь некоторые погрешности в измерении. Считается, что нормальным показателем является отклонение 2 градуса, в идеале его быть не должно. Если манометрический или цифровой датчик температуры ошибается на 5 и более градусов, то ему срочно требуется настройка. Подробная инструкция указывается на коробке прибора и в брошюре производителя.
Его аналог – это капиллярный датчик-реле.
Где используется:
- В системах кондиционирования и отопления;
- В различных охлаждающих установках (для холодильника, морозильника);
- В агропромышленной сфере для определения температуры в грунте, теплице, воде, инкубаторе;
- В производственных и технологических условиях.
Виды
Существует несколько классификаций реле для измерения температуры. По принципу работы:
- Цифровое (BRC, Атлант);
- Манометрическое (КРМ, ВАЗ).
Манометрическое указывает температуру при помощи стрелочного механизма. Оно очень простое в использовании и эксплуатации, преимущественно данная система применяется для биметаллических чувствительных элементов.
Цифровое реле – это более современный датчик, который демонстрирует показания при помощи LED-дисплея, его легко можно установить своими руками и настраивать по собственному усмотрению. Помимо градусов, на монитор выводятся показания времени и прочих необходимых для работы индикатора, данных. Эта электрическая схема используется в большинстве холодильных установок нового поколения.
По исполнению:
- Бытовой. С нормальными показателями защиты от конденсата и пыли, не герметичный;
- Взрывозащищенный. Специальное реле, которое применяется для измерения температуры на пожароопасных объектах или в условиях повышенной опасности (котлах с жидким металлом, нефтью и т. д.);
- Герметичное. Его можно использовать в условиях повышенной пыльности и влажности (сауны, инкубаторов, теплиц). Дополнительно защищены контакты датчика.
Соответственно, бытовой рекомендуется использовать в квартирах и домах, тогда как герметичный и взрывозащищенный в производственных помещениях.Видео: схема устройства термореле
Параметры
Рассмотрим основные технические характеристики таких реле для контроля температуры: ДТКБ 5, Т32М, ТЛ 3 1 и прочих.
ДТКБ 5:
| Тип | Биметалл |
| Климат, °С | От -30 до +35 °С |
| Сопротивление (самая важная характеристика), Ом | 2 |
| Максимальный показатель влажности, % | 95 |
| Срок службы, г | 8 |
Т32М-01:
| Тип | Капилляр |
| Область использования | Измерения температуры воздуха |
| Исполнение, °С | От -50 до 100 |
| Сопротивление, Ом (мин/макс) | 2/10 |
| Длина трубы капилляра, м | 0,6 |
ТЛ-3 1 кВт. Бытовой терморегулятор для аквариумов, также подходит для подключения к теплицам:
| Тип | Биметалл |
| Ток, напряжение/частота | Переменный, 220/50 |
| Рабочие градусы, °С | 0-48 |
| Мощность, Вт | 1 |
| Сопротивление | 2 |
Реле-регулятор температуры с термопарой ТХК ОВЕН ТРМ502:
| Конструктивные особенности | |
| Климатическое исполнение, °С | 0 до +400 |
| Сопротивление, Ом | |
| Дополнительные сведения | Ударопрочное |
Модель выпускается с различными модификациями, очень известно ТРМ – это устройство с релейным таймером времени.
ТАМ103-01.1.1 (аналог ТАД):
| Тип | Баллон |
| Температура, °С | -50…+50 |
| Сопротивление, Ом | 2 |
| Максимальный порог контроля, °С | 80 |
| Срок службы, г | 10 |
RT-820 M Danfoss (РТ-820):
| Тип | Биметалл |
| Показатели тока, напряжение/ мощность/частота | 220/1,1/50 |
| Защита | IP20 |
| Установка | На DIN-рейку |
| Дополнительные конструктивные элементы | Светодиод, сигнализирующий о включении, простая система настройки, устройство оснащено защищенным выходом контактов |
Это очень удобное реле, т. к. его замена или ремонт легко производится собственноручно. Чаще всего размещается снаружи емкости или помещения.
Купить реле для контроля температурных изменений можно в любом городе. Наиболее доступными и надежными считаются отечественные (ТДС-102, ТР-101), Юрюзань, Норд (для холодильников, производитель Германия), ТР ОМ-5-06, ТС-2 и ТУДЭ-1М1. Продажа производится в любом городе (Москва, СПб и прочих), цена варьируется от нескольких долларов до сотни в зависимости от назначения и типа.
Котел отопления подает одинаковую температуру на все магистрали отопления, для регулировки температурного режима в отдельных обогревательных элементах, например радиаторе, существуют специальные устройства – терморегуляторы. Незаменим при эксплуатации системы теплого пола. Кроме того, что терморегулятор позволяет задать требуемую температуру на отдельном носителе, он способен уменьшить количество подаваемого теплоносителя в ту же батарею отопления или полностью его перекрыть. При ремонтных работах эта функция позволяет не отключать всю систему отопления, что значительно способствует устранению неисправности без потери привычного комфорта.
Виды терморегуляторов
Готовые терморегуляторы в общей классификации бывают трех видов и отличаются способом подачи внутренних сигналов. «>»>»>»>»>»>»>»>»>
Выделяют автоматические и полуавтоматические устройства. Их функциональность состоит в контроле нагрева обогревающих устройств локального назначения, возможно, их последовательности или мощности обогревающего котла.
«>»>»>»>»>»>»>»>»>
Механические терморегуляторы: плюсы и минусы
Устройство механического терморегулятора самое простое, устанавливают их чаще в помещениях, монтируя в некую часть системы отопления, к примеру, для контроля температуры в радиаторе отопления. «>»>»>»>»>»>»>»>»>
- Высокая степень надежности
- Прекрасно работают при морозах
- Не капризны к скачкам температуры
- Удобны и просты в использовании
- Долговечны
Минусы
- Существует незначительная неточность в показаниях
- Мало функциональные
- Возможно появление щелчков
Электромеханические терморегуляторы: плюсы и минусы
Бывают двух видов. Биметаллическая пластина и группа контактов определяет первый вид, капиллярная трубка – второй вид. Плюсы:
- Группа безопасности для отопления — особенности устройства, принцип работы и варианты применения (85 фото)
- Греющий кабель для труб — советы по выбору, нюансы применения и особенности эксплуатации (140 фото)
- Гидрострелка для отопления — что это такое, принцип работы и особенности применения устройства (110 фото и видео)
- Автоматически включает обогрев
- Доступная цена
- Герметичны
Минусы:
- Низкая точность регулировки
- Малофункциональны
Электронные терморегуляторы
Эти приборы используют для регулировки температуры систем отопления, кондиционеров, теплого пола. Устройство: датчик для установки на улице, устройство контроля и электронная составляющая. Подразделяются на аналоговые и цифровые. Аналоговые приборы позволяют задать точную температуру, которая в дальнейшем поддерживается. Цифровые регуляторы температуры в свою очередь бывают с закрытой и открытой логикой.
- Теплоаккумулятор для отопления — описание системы и особенности ее применения в частном доме (120 фото)
- Насосы, повышающие давление — обзор моделей 2019 года рекомендации по выбору параметров для системы отопления (105 фото)
- Насосы для опрессовки отопления — ручные и автоматические модели для современных систем отопления (90 фото и видео)
В домашних условиях применяют регуляторы с закрытой логикой, они дают возможность менять основные параметры, но сама программа в них уже заложена.
Открытая логика подразумевает возможность перепрограммирования системы специалистами, такие приборы имеют дисплей управления, эксплуатируют их на производстве. Все виды электронных терморегуляторов обладают рядом преимуществ:
- Широкая функциональность
- Эстетический дизайн
- Экономия электричества
- Безопасность
- Высокоэффективны.
Все терморегуляторы имеют относительно низкую стоимость, за исключением тех, что обладают открытой логикой.
Терморегулятор центрального управления
Такой терморегулятор устанавливают в удобном для хозяина дома месте, часто это бывает зал или спальня. Он позволяет включать и отключать систему отопления полностью во всем домовладении.
- Ремонт циркуляционного насоса — основные виды неисправностей, разборка, ремонт и сборка насоса в системе отопления (видео + фото)
- Выбор циркуляционного насоса — как рассчитать параметры и советы как выбрать насос для современных систем отопления (115 фото и видео)
- Колпак на трубу дымохода: виды, варианты применения, задачи и монтаж элемента (110 фото)
Современные модели не соединяются с котлом напрямую, работают на основе посыла сигналов в устройство выдачи команд.
Регулирующий клапан
Система теплого пола в силу разных причин подразумевает температуру теплоносителя в магистралях отопления до 40°, котел прогревает теплоноситель до 90°. Разогретый до 90° теплоноситель подается на выходные отверстия распределительного коллектора, откуда подается на все отопительные трубы. Чтобы снизить температуру подаваемого в теплый пол теплоносителя поступают двумя способами – либо устанавливают терморегулятор отопления, либо трехходовой клапан в систему отопления.
Основное предназначение трехходового клапана – подмес остывшего теплоносителя к теплому, до тех пор, пока не установится соответствующая температура для системы теплого пола, таким образом, осуществляется основная функция терморегулятора.
Подключение терморегуляторов для отопления осуществляют в основном специалисты, предварительно изучив сопроводительную инструкцию к прибору, а также план-проект отопительной системы со всеми схемами и фото. Цены на терморегуляторы домашнего назначения начинаются от нескольких сотен рублей и доходят 6000 рублей.
Фото терморегуляторов для отопления
Необходимость настройки температурного режима возникает при использовании различных систем теплового или холодильного оборудования. Вариантов много, и все они требуют наличия управляющего устройства, без которого работа систем возможна либо в режиме максимальной мощности, либо на полном минимуме возможностей. Контроль и настройка производятся с помощью терморегулятора — устройства, способного воздействовать на систему через датчик температуры и включать или отключать её по необходимости. При использовании готовых комплектов оборудования блоки управления входят в комплект поставки, но для самодельных систем приходится собирать терморегулятор своими руками. Задача не самая простая, но вполне решаемая. Рассмотрим её внимательнее.
Принцип работы терморегулятора
Терморегулятор — это устройство, способное реагировать на изменения температурного режима. По типу действия различают терморегуляторы триггерного типа, отключающие или включающие нагрев при достижении заданного предела, или устройства плавного действия с возможностью тонкой и точной настройки, способные контролировать изменения температуры в диапазоне долей градуса.
Существуют две разновидности терморегуляторов:
- Механический. Представляет собой устройство, использующее принцип расширения газов при изменении температуры, или биметаллические пластины, изменяющие свою форму от нагревания или охлаждения.
- Электронный. Состоит из основного блока и датчика температуры, подающего сигналы об увеличении или понижении заданной температуры в системе. Используется в системах, требующих высокой чувствительности и тонкой регулировки.
Механические устройства не позволяют обеспечить высокой точности настройки. Они являются одновременно и датчиком температуры, и исполнительным органом, объединёнными в единый узел. Биметаллическая пластина, используемая в нагревательных устройствах, представляет собой термопару из двух металлов с разным коэффициентом теплового расширения.
Главное предназначение терморегулятора — автоматическое поддержание необходимой температуры
Нагреваясь, один из них становится больше другого, отчего пластина изгибается. Контакты, установленные на ней, размыкаются и прекращают нагрев. При охлаждении пластина возвращается в изначальную форму, контакты вновь замыкаются и нагрев возобновляется.
Камера с газовой смесью — чувствительный элемент термостата холодильника или отопительного терморегулятора. При изменениях температуры меняется объём газа, что вызывает перемещение поверхности мембраны, соединённой с рычагом контактной группы.
В терморегуляторе для отопления используется камера с газовой смесью, работающая по закону Гей-Люссака — при изменении температуры меняется объём газа
Механические термостаты надёжны и обеспечивают устойчивую работу, но настройка режима работы происходит с большой погрешностью, практически «на глазок». При необходимости тонкой настройки, обеспечивающей регулировку в пределах нескольких градусов (или ещё тоньше), используются электронные схемы. Датчиком температуры для них служит терморезистор, способный различить мельчайшие изменения режима нагрева в системе. Для электронных схем ситуация обратная — чувствительность датчика слишком высока и её искусственно загрубляют, доводя до пределов разумного. Принцип действия состоит в изменении сопротивления датчика, вызванном колебаниями температуры контролируемой среды. Схема реагирует на смену параметров сигнала и повышает/понижает нагрев в системе до получения другого сигнала. Возможности электронных блоков контроля намного выше и позволяют получить настройку температуры любой точности. Чувствительность таких термостатов даже избыточна, поскольку нагрев и охлаждение — процессы, обладающие высокой инерционностью, которые замедляют время реакции на смену команд.
Область применения самодельного устройства
Изготовление механического терморегулятора в домашних условиях достаточно сложно и нерационально, поскольку результат будет работать в слишком широком диапазоне и не сможет обеспечить требуемой точности настройки. Чаще всего собирают самодельные электронные терморегуляторы, которые позволяют поддерживать оптимальный режим температуры тёплого пола, инкубатора, обеспечивать желаемую температуру воды в бассейне, нагрев парилки в сауне и т.д. Вариантов применения самодельного терморегулятора может быть столько, сколько систем, подлежащих настройке и регулировке температурного режима, имеется в доме. Для грубой настройки с помощью механических устройств проще приобрести готовые элементы, они недороги и вполне доступны.
Преимущества и недостатки
Самодельный терморегулятор обладает определёнными достоинствами и недостатками. Плюсами устройства являются:
- Высокая ремонтопригодность. Терморегулятор, сделанный самостоятельно, легко отремонтировать, поскольку его конструкция и принцип работы известны до мелочей.
- Расходы на создание регулятора намного ниже, чем при покупке готового блока.
- Существует возможность изменения рабочих параметров для получения более подходящего результата.
К недостаткам следует отнести:
- Сборка такого устройства доступна только людям, имеющим достаточную подготовку и определённые навыки работы с электронными схемами и паяльником.
- Качество работы устройства в большой степени зависит от состояния использованных деталей.
- Собранная схема требует настройки и юстировки на контрольном стенде или с помощью эталонного образца. Получить сразу готовый вариант устройства невозможно.
Основной проблемой является необходимость подготовки или, как минимум, участие специалиста в процессе создания прибора.
Как сделать простой терморегулятор
Изготовление терморегулятора происходит поэтапно:
- Выбор типа и схемы устройства.
- Приобретение необходимых материалов, инструментов и деталей.
- Сборка прибора, настройка, запуск в эксплуатацию.
Стадии изготовления прибора имеют свои особенности, поэтому их следует рассмотреть подробнее.
Необходимые материалы
В число необходимых для сборки материалов входят:
- Фольгированный гетинакс или монтажная плата;
- Паяльник с припоем и канифолью, в идеале — паяльная станция;
- Пинцет;
- Пассатижи;
- Лупа;
- Кусачки;
- Изолента;
- Медный соединительный провод;
- Необходимые детали, согласно электрической схемы.
В процессе работы могут понадобиться и другие инструменты или материалы, поэтому данный список не следует считать исчерпывающим и окончательным.
Схемы устройств
Выбор схемы обусловлен возможностями и уровнем подготовки мастера. Чем сложнее схема, тем больше нюансов возникнет при сборке и настройке устройства. В то же время самые простые схемы позволяют получить лишь наиболее примитивные приборы, работающие с высокой погрешностью.
Рассмотрим одну из несложных схем.
В данной схеме в качестве компаратора используется стабилитрон
На рисунке слева изображена схема регулятора, а справа — блок реле, включающий нагрузку. Датчик температуры — это резистор R4, а R1 — переменный резистор, используемый для настройки режима нагрева. Управляющим элементом является стабилитрон TL431, который открыт до тех пор, пока на его управляющем электроде имеется нагрузка выше 2,5 В. Нагрев терморезистора вызывает снижение сопротивления, отчего напряжение на управляющем электроде падает, стабилитрон закрывается, отсекая нагрузку.
Другая схема несколько сложнее. В ней использован компаратор — элемент, производящий сравнение показаний термодатчика и эталонного источника напряжения.
Подобная схема с компаратором применима для регулировки температуры тёплого пола
Любое изменение напряжения, вызванное увеличением или уменьшением сопротивления терморезистора, создаёт разницу между эталоном и рабочей линией схемы, вследствие чего на выходе устройства генерируется сигнал, вызывающий включение или отключение нагрева. Подобные схемы, в частности, используются для регулировки режима работы тёплого пола.
Пошаговая инструкция
Порядок сборки каждого устройства имеет свои особенности, но некоторые общие шаги выделить можно. Рассмотрим ход сборки:
- Готовим корпус прибора. Это важно, поскольку оставлять плату незащищённой нельзя.
- Готовим плату. Если используется фольгированный гетинакс, придётся травить дорожки при помощи электролитических методов, предварительно нарисовав их нерастворимой в электролите краской. Монтажная плата с готовыми контактами значительно упрощает и ускоряет процесс сборки.
- Проверяем с помощью мультиметра работоспособность деталей, при необходимости заменяем их на исправные образцы.
- По схеме собираем и соединяем все необходимые детали. Необходимо следить за точностью соединения, правильной полярностью и направлением установки диодов или микросхем. Любая ошибка может привести к выходу из строя важных деталей, которые придётся приобретать снова.
- После окончания сборки рекомендуется ещё раз внимательно осмотреть плату, проверить точность соединений, качество пайки и прочие важные моменты.
- Плата помещается в корпус, производится пробный запуск и настройка работы устройства.
Как настроить
Для настройки прибора необходимо либо иметь эталонное устройство, либо знать номинал напряжений, соответствующих той или иной температуре контролируемой среды. Для отдельных устройств существуют собственные формулы, показывающие зависимость напряжения на компараторе от температуры. Например, для датчика LM335 такая формула имеет вид:
V = (273 + T) • 0,01,
где Т — требуемая температура по Цельсию.
В других схемах настройка производится путём подбора номиналов регулировочных резисторов при создании определённой, известной температуры. В каждом конкретном случае могут быть использованы собственные методики, оптимальным образом подходящие к имеющимся условиям или используемому оборудованию. Требования к точности прибора также отличаются друг от друга, поэтому единой технологии настройки не существует в принципе.
Основные неисправности
Наиболее распространённой неисправностью самодельных терморегуляторов является нестабильность показаний терморезистора, вызванная низким качеством деталей. Кроме того, нередко встречаются сложности с настройкой режимов, вызванные несоответствием номиналов или изменением состава деталей, необходимых для правильной работы устройства. Большинство возможных проблем напрямую зависят от уровня подготовки мастера, производящего сборку и настройку прибора, так как навыки и опыт в этом деле значат очень много. Тем не менее, специалисты утверждают, что изготовление терморегулятора своими руками — полезная практическая задача, дающая неплохой опыт в создании электронных устройств.
Если уверенности в своих силах нет, лучше использовать готовое устройство, которых достаточно в продаже. Необходимо учитывать, что отказ регулятора в самый неподходящий момент может стать причиной серьёзных неприятностей, для устранения которых потребуются усилия, время и деньги. Поэтому, принимая решение о самостоятельной сборке, следует подойти к вопросу максимально ответственно и тщательно взвесить свои возможности.
Назначение терморегуляторов
Любой электрический или газовый котел оборудован комплектом автоматики, отслеживающей нагрев теплоносителя на выходе из агрегата и отключающей основную горелку при достижении заданной температуры. Снабжены подобными средствами и твердотопливные котлы. Они позволяют поддерживать температуру воды в определенных пределах, но не более того.
При этом климатические условия в помещениях или на улице не учитываются. Это не слишком удобно, домовладельцу приходится постоянно подбирать подходящий режим работы котла самостоятельно. Погода может изменяться в течении дня, тогда в комнатах становится жарко либо прохладно. Было бы гораздо удобнее, если автоматика котла ориентировалась на температуру воздуха в помещениях.
Чтобы управлять работой котлав зависимости от фактической температуры, используются различные термореле для отопления. Будучи подключенным к электронике котла, такое реле отключает и запускает нагрев, поддерживая необходимую температуру воздуха, а не теплоносителя.
Виды термореле
Обычный терморегулятор представляют собой небольшой электронный блок, устанавливаемый на стене в подходящем месте и присоединенный к источнику тепла проводами. На передней панели есть только регулятор температуры, это самая дешевая разновидность прибора.
Кроме нее, существуют и другие виды термореле:
- программируемые: ммеют жидкокристаллический дисплей, подключаются с помощью проводов либо используют беспроводную связь с котлом. Программа позволяет задать изменение температуры в определенные часы суток и по дням в течение недели;
- такой же прибор, только снабженный модулем GSM;
- автономный регулятор с питанием от собственной батареи;
- беспроводное термореле с выносным датчиком для управления процессом нагрева в зависимости от температуры окружающей среды.
Примечание. Модель, где датчик расположен снаружи здания, обеспечивает погодозависимое регулирование работой котельной установки. Способ считается наиболее эффективным, так как источник тепла реагирует на изменение погодных условий еще до того, как они повлияют на температуру внутри здания.
Многофункциональные термореле, которые можно программировать, существенно экономят энергоносители. В те часы суток, когда дома никого нет, поддерживать высокую температуру в комнатах нет смысла. Зная рабочее расписание своей семьи, домовладелец всегда может запрограммировать реле температуры так, чтобы в определенные часы температура воздуха снижалась, а за час до прихода людей включался нагрев.
Бытовые терморегуляторы, укомплектованные GSM – модулем, способны обеспечить дистанционное управление котельной установкой посредством сотовой связи. Бюджетный вариант – отправка уведомлений и команд в виде SMS – сообщений с мобильного телефона. Продвинутые версии приборов имеют собственные приложения, устанавливаемые на смартфон.
Как собрать термореле самостоятельно?
Приборы для регулирования отопления, имеющиеся в продаже, достаточно надежны и нареканий не вызывают. Но при этом они стоят денег, а это не устраивает тех домовладельцев, кто хоть немного разбирается в электротехнике или электронике. Ведь понимая, как должно функционировать такое термореле, можно собрать и подключить его к теплогенератору своими руками.
Конечно, сделать сложный программируемый прибор под силу далеко не каждому. Кроме того, для сборки подобной модели необходимо закупить комплектующие, тот же микроконтроллер, цифровой дисплей и прочие детали. Если вы в этом деле человек новый и разбираетесь в вопросе поверхностно, то стоит начать с какой-нибудь простой схемы, собрать и запустить ее в работу. Достигнув положительного результата, можно замахнуться на что-то более серьезное.
Для начала надо иметь представление, из каких элементов должно состоять термореле с регулировкой температуры. Ответ на вопрос дает принципиальная схема, представленная выше и отражающая алгоритм действия прибора. Согласно схеме, любой терморегулятор должен иметь элемент, измеряющий температуру и отправляющий электрический импульс в блок обработки. Задача последнего – усилить либо преобразовать этот сигнал таким образом, чтобы он послужил командой исполнительному элементу – реле. Дальше мы представим 2 простые схемы и поясним их работу в соответствии с этим алгоритмом, не прибегая к специфическим терминам.
Схема со стабилитроном
Стабилитрон – это тот же полупроводниковый диод, пропускающий ток лишь в одну сторону. Отличие от диода заключается в том, что у стабилитрона имеется управляющий контакт. Пока к нему подводится установленное напряжение, элемент открыт и ток идет по цепи. Когда его величина становится ниже предельной, цепь разрывается. Первый вариант – это схема термореле, где стабилитрон играет роль логического управляющего блока:
Как видите, схема разделена на две части. С левой стороны изображена часть, предшествующая управляющим контактам реле (обозначение К1). Здесь измерительным блоком является термический резистор (R4), его сопротивление уменьшается с ростом температуры окружающей среды. Ручной регулятор температуры – это переменный резистор R1, питание схемы – напряжение 12 В. В обычном режиме на управляющем контакте стабилитрона присутствует напряжение более 2.5 В, цепь замкнута, реле включено.
Совет. Блоком питания 12 В может служить любой прибор из недорогих, имеющихся в продаже. Реле – герконовое марки РЭС55А или РЭС47, термический резистор – КМТ, ММТ или им подобный.
Как только температура возрастет выше установленного предела, сопротивление R4 упадет, напряжение станет меньше, чем 2.5 В, стабилитрон разорвет цепь. Следом то же самое сделает и реле, отключив силовую часть, чья схема показана справа. Тут простое термореле для котла снабжено симистором D2, что вместе с замыкающими контактами реле служит исполнительным блоком. Через него проходит напряжение питания котла 220 В.
Схема с логической микросхемой
Эта схема отличается от предыдущей тем, что вместо стабилитрона в ней задействована логическая микросхема К561ЛА7. Датчиком температуры по-прежнему служит терморезистор (обозначение – VDR1), только теперь решение о замыкании цепи принимает логический блок микросхемы. Кстати, марка К561ЛА7 производится еще с советских времен и стоит сущие копейки.
Для промежуточного усиления импульсов задействован транзистор КТ315, с той же целью в конечном каскаде установлен второй транзистор – КТ815. Данная схема соответствует левой части предыдущей, силовой блок здесь не показан. Как нетрудно догадаться, он может быть аналогичным – с симистором КУ208Г. Работа такого самодельного термореле проверена на котлах ARISTON, BAXI, Дон.
Заключение
Самостоятельно подключить термореле к котлу – дело несложное, на эту тему в интернете имеется масса материалов. А вот изготовить его своими руками с нуля не так и просто, кроме того, нужен измеритель напряжения и тока, чтобы произвести настройку. Покупать готовое изделие или браться за его изготовление самому – решение принимать вам.
Используемые источники:
- https://stroyday.ru/stroitelstvo-doma/pechi-i-sistemy-otopleniya/termorele-s-vynosnym-datchikom-temperatury.html
- https://www.asutpp.ru/rele-temperatury.html
- https://otopleniehouse.ru/termoregulyator-dlya-otopleniya/
- https://kotel.guru/radiatory/termoregulyatory/termoregulyator-svoimi-rukami.html
- https://cotlix.com/kak-sdelat-termorele-svoimi-rukami
