Термостаты для отопления – принцип работы и разновидности

Какие детали понадобятся: терморегулятор своими руками

Для датчика температуры чаще всего используют терморезистор, это элемент который регулирует электрическое сопротивление в зависимости от температурного показателя.

Так же часто применяют полупроводниковые детали:

  • Диоды;
  • Транзисторы.

На их характеристики температура должна оказывать такое же влияние. То есть при нагреве должен увеличиваться ток транзистора и при этом он должен престать работать, не смотря на входящий сигнал. Нужно учесть, что такие детали обладаю большим недостатком. Слишком сложно провести калибровку, говоря точнее, будет трудно привязать эти детали к некоторым датчикам температуры.

Однако на данный момент промышленность не стоит на месте, и вы можете увидеть приборы из серии 300, это LM335, которым все чаще рекомендуют воспользоваться специалисты и LM358n. Не смотря на очень низкую стоимость, данная деталь занимает первую позицию в маркировках и ориентируется на сочетание с бытовой техникой. Стоит упомянуть, что модификации этой детали LM 235и 135 успешно применяются в военных сферах и промышленности. Включая в свою конструкцию около 16 транзисторов, датчик способен работать в качестве стабилизатора, а его напряжение будет полностью зависеть от температурного показателя.

Зависимость заключается в следующем:

  1. На каждый градус будет приходиться около 0, 01 В, если ориентироваться на Цельсий, то на показатель 273 результат на выходе составит 2, 73В.
  2. Диапазон работы ограничивается в показателе от -40 до +100 градусов. Благодаря таким показателям, пользователь полностью избавляется от регулирований методом проб и ошибок, а требуемая температура будет в любом случае обеспечена.

Так же кроме датчика температур вам потребуется компаратор, лучше всего приобрести LM 311, который выпускает тот же производитель, потенциометр для того чтобы сформировать эталонное напряжение и выходную установку чтобы включать реле. Не забудьте приобрести блок питания и специальные индикаторы.

Как работает термостат?

Трубчатый электронагреватель – ТЭН – с терморегулятором для водонагревателя накопительного типа снижает энергоемкость подобного устройства, обеспечивает безопасное функционирование емкости под давлением и автоматизирует весь процесс эксплуатации бойлера.

Водонагреватель Ariston VELIS PLUS INOX

Подобные результаты объясняются работой только одного узла конструкции бойлера – термостата.

Ведь этот элемент функционирует следующим образом:

  • При нагреве воды до «нужного градуса» реле температуры регулятора размыкает контакты трубчатого электронагревателя.
  • После снижения температуры в накопителе реле «включает» контакты и ТЭН начинает разогревать воду.

В итоге в бойлере хранится «запас» воды, нагретой до нужной температуры. Причем в пустом баке бойлера реле должно отключить питание нагревательного элемента, сработав от температуры ТЭН. Поэтому этот элемент монтируют на одну консоль с электронагревателем.

Кроме того, термостат не дает воде кипеть очень долгое время, повышая давление в баке. То есть этот регулятор работает еще и как предохранитель, сберегая целостность водонагревателя и жизнь владельца бойлера. Ведь образовавшийся после кипения жидкости пар может разорвать корпус бойлера, превратив мирный водонагреватель в практически боевое взрывное устройство.

Типовые разновидности термостатов?

В современных бойлерах используется три типовых разновидности регуляторов, а именно:

Стержневой термостат

Поэтому стрежневые реостаты постепенно выходят из обихода, оставаясь на рынке лишь в роли запасной части к старым моделям бойлеров.

Стоимость такого термостата – 400-1500 рублей.

Термостат капиллярный

для водонагревателя накопительного типа это более совершенная разновидность стрежневого детектора. Этот регулятор работает на основе все того же теплового расширения. Только в данном случае в объеме меняется не стержень, а запаянная в трубке жидкость, «давящая» на включатель/выключатель ТЭН.

С помощью подобного конструкционного решения можно нивелировать проблему «обнуления» сигнала от датчика термостата в случае подачи холодной воды в бак. Поэтому подобными устройствами до сих пор оснащаются все бюджетные модели бойлеров.

Стоимость капиллярного регулятора – до 3000 рублей.

Электронный защитный термостат

это наиболее продвинутая модель регулятора, комплектуемая двумя датчиками, которые контролируют температуру воды и отслеживают факт перегрева ТЭН. Электронный регулятор работает на основе изменения сопротивления датчика под действием возрастающей температуры.

Электронный защитный термостат

Причем контролируя диэлектрические свойства активного элемента датчика можно управлять работой бойлера, «программируя» нагрев и охлаждение с точностью до пары-тройки градусов. В итоге электронные версии термостата обеспечивают максимальную энергоэффективность бойлера.

Купив водонагреватель с электронным термостатом, вы сэкономите на оплате счетов за электроэнергию. Однако побочный регулятор стоит не дешево.

Например, за электронные терморегуляторы для Аристона придется заплатить до 9000 рублей.

Замена термостата водонагревателя

Если гарантия и период бесплатного сервиса уже закончились, то вы можете попробовать заменить термостат своими силами.

Для этого нужно сделать следующее:

В финале закрывают кран, включают подачу холодной воды, проверяют герметичность стыков и включают бойлер в розетку.

Беспроводные регуляторы температуры

Устройства этого типа состоят из двух элементов:

  1. Рабочая часть монтируется непосредственно возле котла и подсоединяется к его клеммам специальным кабелем.
  2. Второй элемент – это отслеживающее устройство с дисплеем. Его, как правило, устанавливают в отапливаемом помещении. Датчик может быть оснащен сенсорным дисплеем или экраном с кнопочным управлением. Эти нюансы влияют на стоимость прибора.

«Общаются» между собой устройства при помощи радиоканала, не влияющего на другие электронные приборы в доме (последние так же не воздействуют на беспроводные комнатные термостаты для газовых котлов или для любых других).

Условно их можно поделить на простые и сложные. К первым относится, например, терморегулятор беспроводной для газового котла, в функции которого входит отключение или подача газа, в зависимости от того, поднялась или опустилась температура воздуха в помещении. Они стоят относительно недорого, но и функций у них всего две: включение или отключение агрегата.

Более сложные беспроводные термостаты, как для газовых котлов, так и для всех других типов отопительного оборудования, оснащены программой, позволяющей производить недельные настройки с почасовыми изменениями параметров воздуха.

Как правило, эти модели энергозависимы и работают либо от батареек, либо от аккумуляторов, которым требуется подзарядка. Если предстоит долгая поездка, то стоит позаботиться заранее о том, чтобы запаса батареек хватило на весь срок отсутствия.

Точный термометр

Применение в качестве датчиков полупроводниковых диодов и транзисторов характеризуется сложностью калибровки показаний, что в итоге приводит к погрешности результата измерений. Поэтому для получения точного результата в качестве измерителя применяется бифилярно намотанная катушка из тонкого проводника, размещённая в цилиндре, имеющем размеры порядка 4×20 мм.

Основой конструкции является микросхема ICL707 и светящийся индикатор. Питание можно подавать от любого источника с выходной амплитудой 12 В. На DA3 собран нормирующий преобразователь, изменяющий своё выходное напряжение в зависимости от сигнала, поступаемого с датчика.

Настройка заключается в выставлении на 36 ноге микросхемы напряжения, равного одному вольту. Делается это с помощью резисторов R3 и R4. Вместо датчика подключают резистор на 100 Ом. Изменением сопротивления R14 устанавливают нули на цифровом индикаторе. После чего устройство готово к измерениям.

Соблюдение температурного режима является очень важным технологическим условием не только на производстве, но и в повседневной жизни. Имея столь большое значение, этот параметр должен чем-то регулироваться и контролироваться. Производят огромное количество таких приборов, имеющих множество особенностей и параметров. Но сделать терморегулятор своими руками порой куда выгоднее, нежели покупать готовый заводской аналог.

Разновидности приборов

Выбор выносного термостата для газового котла основан на учёте нескольких характеристик, к числу которых относится тип подключения. Бесперебойную работу обеспечивает контактирование выносного модуля с устройством, управляющим работой газового котла. С конструктивной точки зрения существует пара основных вариантов:

  • кабельные модели, подключаемые к газовому котлу посредством проводов;
  • беспроводные модели с дистанционным способом обслуживания.

Механический

  • долговечность;
  • низкая стоимость;
  • возможность ремонта;
  • устойчивость к перепадам напряжения.

К основным недостаткам механики можно отнести не слишком точную настройку и вероятность погрешности в пределах 2-3оС, а также необходимость периодически осуществлять корректировку показателей в ручном режиме.

Электронный

В большинстве случаев электронные термостаты для газовых котлов представлены выносным датчиком с дисплеем и особым регулирующим элементом, отвечающим за функционирование котла. В настоящее время с этой целью используются модели с таймером, отслеживающие температуру воздуха и изменяющие её согласно нужному графику, а также электронные аналоги. Основные преимущества электронных устройств:

  • дистанционное управление;
  • самая минимальная погрешность;
  • возможность монтажа в любом помещении;
  • регулировка температуры воздуха согласно графику;
  • максимально быстрая реакция на температурные изменения.

Практически мгновенное реагирование на изменения температуры воздуха в помещении позволяет обеспечить существенную экономию энергоресурсов. К недостаткам можно отнести только достаточно высокую стоимость таких современных приборов.

Программируемые

Так называемая «умная» техника отличается достойной функциональностью, которая включает в себя контроль температурного режима, почасовую корректировку и программирование согласно дням недели. Особой популярностью пользуются жидкокристаллические модели, имеющие очень удобный и интуитивно понятный интерфейс, а также Wi-Fi встроенного типа.

Важные достоинства программируемых моделей:

  • наличие функции «день-ночь»;
  • значительная экономия энергоресурсов;
  • программирование режима на длительное время;
  • возможность дистанционного управления всей системой.

Газовые отопительные котлы снабжаются устройствами со встроенными сим-картами, что позволяет вносить коррективы посредством самого обычного смартфона. К недостаткам любых программируемых моделей пользователи относят достаточно высокую стоимость этих приборов.

Проводные и беспроводные

Для проводных термостатов характерно наличие механического или электронного управления. Такие устройства фиксируются только посредством проводной системы, предназначенной для соединения с газовым отопительным оборудованием. Диапазон действия, как правило, не превышает 45-50 метров. В последние годы всё чаще монтируются программируемые модели комнатных термостатов проводного типа.

Беспроводные устройства включают в себя рабочую часть для монтажа непосредственно возле прибора отопления, а также отслеживающий элемент с дисплеем. Датчики могут оснащаться дисплеем-сенсором или управлением кнопочного типа. Функционирование обеспечивается радиоканалом. Наиболее простые модели способны отключать или подавать газ. В более сложных устройствах предусмотрено также наличие специальной программы для настроек с целью внесения изменений в заданные параметры.

Основные виды и возможности термостатов

Схема подключения терморегулятора.

Существует два основных вида терморегуляторов: газонапольный и жидкостный.

Газонапольный термостат в отличие от жидкостного типа более чувствителен к смене температурного режима окружающей среды и имеет более длительный срок службы — до 20 лет. В качестве термочувствительного вещества используется газоконденсат.

Что касается жидкостного вида, то он имеет более точные температурные показатели, чем газонапольный. В большинстве случаев для его наполнения используется парафин.

Также термостаты бывают:

  1. Аналоговый комнатный. Такое устройство позволяет непрерывно поддерживать выбранный температурный режим. Однако его технические возможности несколько ограничены. Пуск и остановка, а также изменение параметров работы происходят только ручным способом и полностью исключают программирование системы.
  2. Цифровые комнатные. Установка приборов подобного типа расширяет возможности управления, что позволяет снизить нагрузку на отопительную систему. Цифровой термостат изменяет и поддерживает температуру по установленной заранее программе. Кроме самых простых функций («удобство» и «затухание») он позволяет регулировать режим и автоматически переключаться до 4 раз в день.
  3. Терморегуляторы для добавочной системы «теплый пол». Особенностью функционирования такой системы является ее независимость от температуры воздуха, и отопление помещения осуществляется за счет других тепловых установок (конвектора, радиатора и др.) Поэтому работу терморегулятора обеспечивает датчик, установленный в зоне пола.

Иногда нет возможности либо технически сложно регулировать работу системы отопления обычным способом. Такая ситуация может возникнуть при реконструкции объектов или в случае дополнительной инсталляции отопительных приборов. Поэтому оптимальным управлением подачи тепла в этом случае является монтаж термостата с беспроводным способом регулирования.

Устройство и принцип работы термостата

Термостат состоит из следующих основных элементов:

  • сильфон;
  • шток;
  • золотник;
  • клапан.

Схема устройства терморегулятора.

В момент передачи данных с термодатчика об отклонении температуры окружающей среды от заданного значения происходит перемещение штока, вследствие чего изменяется положение клапана. Данный процесс совершается за счет изменения состояния чувствительного элемента термостата.

Чувствительный элемент представляет собой замкнутую полость (сильфон), заполненную жидким или газообразным веществом. С изменением температуры воздуха рабочее вещество уменьшается или увеличивается в объеме, вследствие чего растягивает или сжимает сильфон. Плавно меняясь в размере, сильфон производит постепенное перемещение золотника, который, в свою очередь, с помощью штока приводит в движение клапан.

Для эффективной работы термостатического устройства необходимо правильно подобрать тип и размер регулирующего клапана. Его выбор будет зависеть от системы отопления и диаметра отверстия подводящей трубы или в пробке радиатора. Они делятся на два основных вида — RTD-N или RTD-G.

Первый тип клапана предназначен для работы в двухтрубных системах отопления, расположенных в современных многоэтажных домах и в домах с индивидуальным отоплением, имеющих принудительную циркуляцию. Клапаны типа RTD-G устанавливаются в однотрубных системах отопления. Данный конструктивный элемент разработан специально под российские условия, так как однотрубная система — явление достаточно редкое для европейских стран. Обладая повышенной пропускной способностью, они могут использоваться и для двухтрубных систем отопления.

Устанавливаются термостаты в месте подачи теплоносителя на трубопровод. Ставить его нужно так, чтобы термостатический элемент находился в горизонтальном положении со стороны подачи теплоносителя.

Терморегуляторы для инкубатора своими руками: схемы и особенности

Сделать регулятор температур своими руками непросто. Такой прибор будет менее совершенным, чем заводская модель.

Есть два варианта изготовления регулятора согласно схемам:

  • электротехнический (используется электротехническая схема прибора) – такой регулятор более точный, но его сборка своими руками требует определенных знаний в электромеханической сфере;
  • на основе б/у термостата – для этой сборки вам подойдет отработанный термостат от разных бытовых приборов, вариант простой и подойдет даже для новичков.

Рассмотрим схему сборки электротехнического регулятора температуры для инкубатора. Для работы вам будут нужны радиодетали:

  • стабилитроны любого типа для поддержания постоянного напряжения от 7 до 9 вольт;
  • два специальных транзистора;
  • тиристор серии КУ-201, КУ-202;
  • диоды КД-202 – 4 штуки, отмеченные буквами НС или Н, мощность – от 600 Вт и выше;
  • переменный резистор с сопротивлением от 30 до 50 кОм для регулировки режимов;
  • реле МКУ;
  • транзистор в качестве датчика температуры, установленный в стеклянной трубке, который укладывают на яичный лоток.

Когда регулятор включается в сеть, размыкаются контакты реле, вследствие чего инкубатор обогревается лампочками, подключенными к сети на 220 вольт. Когда он отключается от сети, контакты реле замыкаются, в работу включается аккумулятор и лампы обогрева.

С применением термостата прибор сделать гораздо проще. Берем использованный термостат, заполняем его корпус эфиром и хорошо запаиваем. Будьте внимательными при работе, поскольку эфир хорошо и оперативно испаряется и резко реагирует на смену наружной температуры, вследствие чего меняется состояние корпуса.

Винт, припаянный к корпусу, связывается прочно с контактами, вследствие чего в нужное время включается или отключается нагревательный элемент. Температура регулируется с помощью вращений винта.

Перед закладкой яиц в инкубатор, который оснащен таким самодельным терморегулятором, нужно прибор прогреть и настроить показатели.

Схемы терморегуляторов для разных моделей инкубаторов

Схемы конструкций отличаются друг от друга и в зависимости от модели инкубатора.

Схема терморегулятора для прибора «Квочка» включает полевые транзисторы и выпрямитель. Сам регулятор соединен с динистором. Конденсаторы нужны открытого типа. Для регулятора сборки своими руками по этой схеме нужен простой изолятор. В инкубаторе используется микросхема серии РР20.

Схема устройства для модели марки «Золушка» основана на поворотном регуляторе. Выпрямитель применяют с двумя контактами. Для сборки терморегулятора нужен один динистор, перегрузочный показатель прибора колеблется в пределах 2 А, входное напряжение цепи равно до 12 вольт. Допускается применение в системе резисторов подстроечного или полевого типа.

Схема прибора для инкубатора «Наседка» включает модульный выпрямитель, нужны трансиверы полевого типа. В цепи используется 3 конденсатора, емкость которых на входе равна 12 пФ. Чувствительность системы равна порядка 3 мк. Используется полупроводниковый расширитель, выходное напряжение составляет 10 вольт. Стабилизатор в этом случае не нужен.

Терморегулятор – неотъемлемая часть практически любого инкубатора, и его конструкция зависит от того, насколько он сложен и объемен. В зависимости от типа инкубатора такой прибор требуемой модификации можно приобрести в готовом виде или собрать своими руками.

Сообщества › Кулибин Club › Блог › Электрика: Датчики температуры, делаем сами.

Иногда возникает нужда в температурном контроле за каким нибудь процессом, будь то автомобиль или народное хозяйство. Схем термоконтроля всяких много, но датчики как правило имеют неудобный конструктив, не предусматривающий крепления в контролируемой среде. Вот о датчиках и поговорим.

Как правило, датчиками для измерительных схем служат полупроводниковые приборы — термисторы:

Корпус может быть другим, но внутри все равно будет сидеть примерно такая капелька с выводами.

Вторым распространенным датчиком температуры является DS1820:

зачастую они продаются в таком виде:

Внутри все та же микросхемка DS18B20 о трех выводах причем даже без термопасты.

Теперь давайте попробуем внедрить эти радиодетали в автомобиль, например для цифровой индикации температуры ОЖ или управления электровентиляторами.

Нам понадобится донорский датчик — любой подходящий по резьбе и стоимости. В моем случае это Волго-УАЗовский датчик ТМ 106-10

Берем дрель в качестве токарного станка и аккуратно зажимаем датчик в патрон. Ножовкой по металлу спиливаем завальцовку. Когда датчик развалится на составные части так же в дрели ровняем край датчика надфилем. Получаем корпус-заготовку для внедрения туда нашей радиодетали.

Далее можно пойти двумя путями:1. Залить в корпус расплавленного припоя, в этом припое просверлить канал и вставить туда термистор. Можно заполнить полость корпуса термопастой и воткнуть термистор в неё, но у олова теплопроводность на несколько порядков лучше чем у термопасты, поэтому термопасту конечно же надо применять, но мазать ее лучше тонким слоем.

Минус этого метода в большой инерционности полученного датчика.

2. Сделать так, как делаю это я Берем телескопическую антенну от какого нибудь старого ненужного девайса:

Если вы их раньше выкидывали, то делали это зря, потому что такие антеннки являются источником замечательных тонкостенных латунных трубочек разного диаметра:

Подбираем трубочку наиболее подходящую к термистору — он должен максимально плотно вставляться внутрь трубки. Отмеряем и опять воспользовавшись дрелью, отрезаем нужный нам кусочек трубки — резать лучше надфилем. Берем наш корпус-заготовку и сверлим его торец по диаметру трубки. Торец корпуса лудим оловом, трубку зачищаем до латуни и тоже облуживаем. Вставляем трубку в корпус и припаеваем их друг к другу, паяльника на 80Вт хватает за глаза. Должно получиться как то так (торец уже запаян небольшим кусочком медной фольги толщиной 1мм):

Проверяем полученный корпус датчика на герметичность. Я делаю это не очень технологично — на присос языком

Если с герметичностью все в порядке приступаем к следующей стадии: установке термистора и разъема.

Опять все примеряем и отрезаем выводы термистора с тем расчетом, чтобы при установке в корпус термистор находился в конце трубки, а лучше упирался в торец:

Теперь термистор готов к установке. Закладываем немного термопасты вовнутрь трубки, сам термистор тоже немного обмазываем термопастой и вставляем в трубку. После того как термистор вошел в трубку под разъем закладываем немного приготовленного заранее поксипола или эпоксидного пластилина. Вдавливаем разъем в поксипол, излишки убираем. Когда поксипол окончательно застынет получается вот такой симпатичный датчик готовый к установке:

Советуем изучить Электробезопасность на предприятии

А вот так датчик будет стоять на своем рабочем месте — измерительная часть будет полностью омываться рабочей средой:

Ну и картинка общей проверки работоспособности электрической части:

Принцип работы комнатного термостата

Мы уже говорили, что в современных отопительных котлах всеми процессами управляет электронная плата. У многих котлов плата позволяет подключить комнатный термостат. Для этого у платы существуют два контакта, соединенных перемычкой. Принцип работы таких котлов состоит в том, что когда стоит перемычка, котел включается, согласно заданной температуре теплоносителя, когда вместо перемычки подключен комнатный термостат, котел будет включаться и выключаться по сигналам от термостата.

В том случае, если температура в помещении, в котором установлен комнатный термостат ниже заданной, сработает переключатель и котел запустится, как только температура поднимется до заданных показаний, термостат отключит котел. Схематично принцип работы термостата можно посмотреть на рисунке выше.

Пример HTML-страницы

Отличие дорогих электронных термостатов от механических

Какие сверхзадачи решают умные терморегуляторы, начиненные электроникой и дисплеем? Казалось бы, зачем покупать дорогое изделие, если можно приобрести регулятор с механическим колесиком и точно также выставлять для себя нужную температуру?

А дело здесь в одной из принципиальных проблем комфортной работы систем отопления – инерционности.

Дело в том, что выставив на теплых полах приемлемую для себя температуру в районе 23-25С, после ее достижения, даже с отключенным отопительным прибором, система до определенного момента по инерции все равно будет продолжать набирать градусы.

То же самое касается и минимального параметра. Фактически такие колебания в помещении могут достигать от 19 до 27С.

Ни о каком поддержании комфортных условий с такими разбросами речи не идет. В умных электронных термостатах все это решается ШИМ регулированием.

Термин этот пришел из радиоэлектроники. Там ШИМ – это широтно-импульсная модуляция. В отоплении данный принцип заключается в изменении времени включения и работы греющих элементов.

Пока температура в комнате находится далеко от желаемых параметров (задано +25С, в комнате +18С), теплые полы все время включены (греют, греют и греют).

Однако по мере достижения заданной точки (+25С), тепло начинает подаваться как бы небольшими, короткими импульсами (вкл-выкл). За счет этого происходит точное поддержание температуры в районе комфортной.

Про инерционные процессы, связанные с перегревом или наоборот с чрезмерным охлаждением, в этом случае можете забыть. Ничего подобного от термостата с колесиком вы не добьетесь.

Поделитесь в социальных сетях:FacebookTwitter
Напишите комментарий