Как устроен терморегулятор: от механических устройств к электронным

Содержание

Особенности терморегулятора механического: конструкция, принцип действия, виды, установка ручного терморегулятора

Как устроен терморегулятор: от механических устройств к электронным

Механический термостат стал у потребителей популярным прибором, который «гарантирует» тепло в доме зимой и экономию в кошельке на отоплении. На самом деле, все не так просто. Хотя принцип работы термостатов одинаковый, они отличаются по способу настроек, количеству функций, схеме установки, сфере применения и цене.

Терморегулятор механический среди всего модельного ряда считается не только самым дешевым, но и простым в управлении, хотя все функции в нем настраиваются вручную.

Как работает механический термостат

Дешевое тепло – это совсем не утопия, так как на сегодняшний день существуют специальные приборы, которые способны взять под контроль его распределение и экономию энергоресурсов. На рынке представлены модели от самых примитивных ручных конструкций до сложных программаторов со встроенным Wi-Fi и дистанционным управлением.

Механический регулятор температуры – это автоматический прибор для радиаторов отопления, работа которого заключается в отслеживании нагрева воздуха в помещении. В составе устройства:

  • Сильфон, или как его еще называют, термоэлемент. Он имеет форму цилиндра с гофрированными внутренними стенками, которые позволяют ему растягиваться на определенную длину.
  • Клапан, который фиксирует подачу и отключение циркуляции теплоносителя.
  • Специальная жидкостная или газообразная среда, реагирующая на температурные колебания воздуха.
  • Функция передающего штока в том, чтобы «дотянуться» до клапана и закрыть его или, наоборот, освободить в зависимости от степени нагрева помещения.
  • Шкала с делениями позволяет настроить ручной терморегулятор на необходимый температурный режим.

Принцип действия прибора прост:

  • Когда воздух в комнате нагревается до необходимого уровня, рабочая среда в сильфоне под воздействием тепла расширяется, что заставляет цилиндр распрямляться. Шток, соединенный с сильфоном устремляется вперед и давит на клапан, плотно прижимая его к пропускному отверстию. При этом подача теплоносителя в радиатор прекращается.
  • После того, как оставшийся в батарее отопления носитель остыл, жидкость или газ в термоэлементе сжимается, вызывая сокращение его стенок, что приводит к открытию клапана. Горячий теплоноситель поступает в систему, и процесс начинается сначала.

Если первые ручные термостаты имели ограниченный срок действия и сильно зависели от типа теплосети, то механический регулятор температуры для радиатора отопления нового поколения рассчитан на миллион операций по закрыванию и открыванию клапана, что в среднем составляет 50-70 лет работы. Кроме того, этот недорогой прибор легко не только настраивать при помощи шкалы, но и монтировать в отопительную систему.

Достаточно выкрутить радиаторную пробку и на ее месте закрепить механический термостат, но делать это нужно с учетом вида теплосети. Так в однотрубных системах без байпаса установка терморегулятора не рекомендуется, так как теплоносителю необходима свободная циркуляция по отопительному контуру в тот момент, когда клапан перекрыл ему доступ в радиатор.

При монтировании термостата нужно следить, чтобы он был вкручен горизонтально. Как правило, на корпусе прибора стрелками показано движение теплоносителя.

Во многом качество работы механического терморегулятора зависит от таких факторов, как:

  • Циркуляция теплых потоков воздуха в комнате.
  • Направленность солнечных лучей.
  • Температура воздуха на улице.
  • Дополнительные источники тепла или холода.

В отличие от своих более «продвинутых» электронных собратьев, механический терморегулятор для батарей отопления реагирует не так быстро на изменения температуры воздуха за окном, но вполне эффективно справляется с возложенной на него задачей поддержания определенного микроклимата в помещении.

Плюсы ручного терморегулятора

Хотя некоторые потребители считают эти устройства примитивными, они обладают рядом весьма привлекательных и полезных свойств:

  • Ручные термостаты небольшого размера и потому практически не привлекают внимания.
  • На приборах с индикаторным экраном легко устанавливать нужные температурные параметры.
  • Их установка занимает всего несколько минут, а эксплуатация не требует каких-либо дополнительных профилактических работ или технического обслуживания.
  • Даже такое простое устройство с минимальным количеством функций способно создать комфортные условия для жизни, минимизируя затраты на отоплении.
  • Температурный диапазон от +5°C до +27°C позволяет ставить термостат на минимум, когда жильцы уезжают или фиксировать на средних параметрах, когда их нет целый день дома.
  • Механический терморегулятор создает равномерную подачу и обеспечивает одинаковый нагрев всех радиаторов в контурной отопительной цепи.

Эти устройства можно использовать, как в работающей отопительной системе со старыми или новыми батареями, так и вносить в план при установке автономного обогрева.

Биметаллический термостат

Сегодня на рынке встречаются терморегуляторы не только с разными типами настроек, но и внутренним содержимым. Так самым дешевым среди аналогов является терморегулятор биметаллический, в основе которого находится не сильфон, наполненный газообразной или жидкостной средой, а специальная пластина из биметалла.

У него всего две функции – включение и выключение, что, как известно, не гарантирует точности настроек. Принцип работы биметаллического регулятора заключается в том, что встроенная пластина реагирует на температуру и при ее повышении изгибается, размыкая электрическую цепь. Обратный процесс происходит при ее остывании, она выпрямляется, и цепь снова замкнута.

Хотя этот тип устройства и пользуется спросом благодаря своей неприхотливости и дешевизне, стоит учитывать, что его настройки неточны на несколько градусов. Это может привести к тому, что показатели термодатчика будут указывать заданные параметры, а воздух в помещении на самом деле будет прохладным.

Еще одним фактором, несвойственным другим механическим терморегуляторов, являются щелчки, которые производит пластина при выпрямлении.

Устройство с выносным датчиком

Сегодня производители термостатов подстраиваются под запросы и предпочтения потребителей. Если еще 20 лет назад выбор ограничивался механическими устройствами с ручным управлением или с примитивным дисплеем, то в наши дни – это по-настоящему сложные и «умные» аппараты, которые отслеживают любые изменения в нагреве воздуха.

Для батарей отопления, «спрятанных» от глаз шторами или экранами можно купить механический термостат с выносным датчиком. Он так же будет не заменим в помещениях с повышенной влажностью, например, кухне или ванной.

В устройствах данного типа рабочая часть монтируется непосредственно в батарею, тогда как датчик можно расположить в нескольких метрах от него. Это откроет доступ к настройкам, что было бы сложно делать, будь они укрыты декоративным коробом вместе с батареей.

Кроме этого, если в обычных механических термостатах все данные по изменению в окружающей среде поступают напрямую в термоголовку, то в случае с выносным датчиком он становится передатчиком, который фиксирует понижение или повышение температуры и отправляет соответствующий сигнал на рабочую часть с сильфоном.

Если устанавливается накладной механический термостат, то он крепится непосредственно на стену. Подобные устройства необходимы для регулировки нагрева воздуха при работающей системе «теплый пол» или любых электро или инфракрасных обогревателей, для котлов отопления.

Заключение

Как показала практика применения термостатов в быту, они подходят не только для отопительных котлов и радиаторов, но и весьма полезны, если источником тепла являются электрообогреватели.

Как правило, это масляные, инфракрасные и конвекционные устройства, работающие от электросети.

Механический термостат для настенного электрообогревателя способен превратить его в автономную систему отопления.

Какой бы ни была сфера применения ручного терморегулятора, он позволяет поддерживать в помещении нужную температуру и экономит как топливо, так и электроэнергию, и при этом доступен по цене. Это главные параметры, на которые ориентируется современный потребитель, хотя простота установки и использования так же играют немалую роль.

Источник: http://netholodu.com/elementy-otopleniya/termoregulyatory/osobennosti-mehanicheskogo.html

Принцип работы терморегулятора

Как устроен терморегулятор: от механических устройств к электронным

> Теория > Принцип работы терморегулятора

Что такое терморегулятор, можно понять из самого его названия. Это устройство, которое контролирует температуру в определенной точке путем приведения в действие системы управления.

Термостат, прежде всего, важен для работы систем отопления и кондиционирования воздуха, холодильников.

Он обеспечивает экономное использование энергоресурсов – включает и отключает нагревание и охлаждение при достижении определенной температуры.

Различные виды терморегуляторов

Виды терморегуляторов

Исходя из принципа действия, термостаты делятся на два типа:

  • механические;
  • электронные.

В свою очередь, каждый тип подразделяется на подвиды.

Механические термостаты

В механических термостатах используют датчики с различной технологией срабатывания, но все они основаны на едином принципе.

Чтобы понять, как работает механический терморегулятор, надо обратить внимание на физические свойства многих веществ расширяться при нагревании и сжиматься, когда их охлаждают (вода является заметным исключением, расширяясь при охлаждении). Механические термостаты используют это свойство, называемое термическим расширением.

Механический термостат

Биметаллические пластины

Принцип работы терморегулятора, наиболее часто применяющегося, состоит в использовании пластины из двух полос различных металлов, соединенных болтами.

Включение и отключение биметаллического термостата:

  1. Внешний диск устройства позволяет установить температуру, при которой оно включается и отключается;
  2. Циферблат диска подключен через цепь к датчику температуры – биметаллической пластине, которая замыкает и размыкает электроцепь, в зависимости от большего или меньшего изгиба;
  3. Биметаллическая полоса состоит из разных металлов, скрепленных вместе;
  4. Один металл расширяется меньше, чем другой при нагреве, в связи с этим пластина изгибается внутрь при поднятии температуры;
  5. Пластина – часть электроцепи, поэтому, когда полоса холодная, она прямая, и цепь замкнута. Система включена и нагревается. Нагреваясь до определенной температуры, пластина изгибается и разрывает цепь. Схема отключается.

Работа биметаллической пластины

Важно! Поскольку на расширение и сжатие пластины требуется время, датчик имеет инерцию срабатывания.

Газонаполненные датчики

Из-за медленной реакции металлов на температурные изменения разработаны альтернативные конструкции терморегуляторов. Одна из них – использование газонаполненного сильфона между парой металлических дисков. Большая площадь поверхности этих дисков позволяет им быстро реагировать на нагрев. Кроме того, они упругие и имеют гребни.

Механический термостат с газонаполненным датчиком

  1. При повышении температуры газ в междисковом пространстве расширяется и разъединяет диски. При этом тот из них, что находится внутри, нажимает на микропереключатель в средней части термостата, размыкая цепь. Нагрев прекращается;
  2. Когда температура снижается, сжимается и газ, вновь приближая диски друг к другу. Внутренний диск отдаляется от микропереключателя. Контакт замыкается, включая нагрев.

Газонаполненные терморегуляторы используются для систем отопления домов, они применялись в старых моделях автомобилей. Иногда в них используются не газы, а летучие жидкости с низкой температурой кипения. Например, разбавленный спирт.

Важно! Конкретный химический состав жидкостей подбирается, исходя из диапазона регулируемых температур.

Восковые терморегуляторы

Данный вид термостатов имеет герметичную камеру с восковой пробкой и свободно ходящим металлическим стержнем внутри. По мере повышения температуры воск расплавляется, расширяется и выталкивает стержень из этой камеры. Одновременно стержень действует на включение и отключение электроцепи. Пружина возвращает механизм на место, когда воск остывает.

Устройство воскового термостата

Восковые термостаты используются в системах управления охлаждением автомобильных двигателей, в смесителях и т. д. Термостат с простой конструкцией хорошо подходит для тяжелых условий работы внутри двигателя и отличается высокой надежностью.

На радиаторах центрального отопления устанавливают клапаны, где часто используются именно восковые термостаты. При нагреве радиатора до установленного уровня восковые регуляторы уменьшают поток воды через радиатор.

Электронные термостаты

Цифровой термостат является электронной версией механического термостата.

Вместо механического датчика может быть установлен термистор – резистор, меняющий свое сопротивление по отношению к температуре, или термопара.

Сигнал поступает в электронный модуль, где обрабатывается, и оттуда поступают команды на включение и отключение нагрева или охлаждения. Преимуществом электронного термостата является более точный контроль температуры.

Цифровые регуляторы бывают:

  1. Непрограммируемые. Приборы с простым набором функций, имеющие цифровой дисплей и кнопки управления для установки выбранного температурного значения;
  2. Программируемые. Устройства, представляющие собой мини-компьютер, позволяющие устанавливать дни недели, часы, временное поддержание температуры, ручную отмену и т. д.;

Программируемый терморегулятор

  1. Беспроводные. С развитием современных технологий термостатические устройства стали «умнее» и освободились от проводов. Такие приборы связаны с использованием различных порталов беспроводной связи, например, WiFi или Bluetooth. Самым распространенным является WiFi-подключение. В таких связях эффективность соединений увеличивается, и снимаются проблемы, связанные с проводкой.

Некоторые дополнительные функциональные возможности электронных устройств:

  1. Интеграция оконных контактов для снижения температуры с открытыми окнами;
  2. Координация работы нескольких радиаторов;
  3. Отдельное крепление измерительных датчиков в оптимальном месте;
  4. Дистанционное управление системой по телефону, интернету или смартфону. На значительном удалении от дома всегда можно внести корректировку в настройки;
  5. Сигнал тревоги, если температура слишком низкая или высокая. При желании владелец получает сообщение по электронной почте;
  6. Интеграция аварийных сигналов для датчиков дыма и датчиков разрыва трубы.

Кроме этого, беспроводные термостаты последнего поколения обладают приятным современным внешним видом. Они могут предоставлять подробные энергетические отчеты, доступна система ого управления.

Беспроводной термостат

Двухзонные термостаты

Двухзонный терморегулятор позволяет одновременно управлять разными системами отопления и выполнять программирование на два жилых помещения (например, спальня и кухня, гостиная и прихожая). Возможна установка разных уровней желаемой температуры в каждой комнате или области дома.

Модель прибора обычно содержит несколько записанных программ, можно вносить и свои корректировки. Часто применяемый диапазон температур – от 7 до 30 градусов. Ступень регулирования – полградуса.

Двухзональный терморегулятор подходит почти для всех видов отопления:  электрического напольного и потолочного, газового с помощью водяных радиаторов и других систем.

Устройство состоит из нескольких элементов:

  • электронного программируемого модуля;
  • датчиков температуры;

Датчики должны быть установлены в местах, исключающих сквозняки и прямые солнечные лучи, которые могут исказить данные, передаваемые в электронный управляющий модуль.

Кроме двухзонных, существуют двухступенчатые терморегуляторы, применяемые, например, в установках кондиционирования воздуха, где требуется автоматическое управление в холодных и теплых циклах с промежуточной мертвой зоной. Электрически он состоит из двойного переключаемого контакта. Возможно его использование и для обычного контроля температуры с применением одного контакта.

Термостат 12 В

В целом электронные приборы значительно дороже механических, особенно программируемые и беспроводные устройства. Однако существует дешевый цифровой прибор, который можно использовать для простого контроля нагревания или охлаждения разных помещений и устройств. Например, применять в инкубаторах, теплицах, аквариумах, для теплого пола и т. д.

Терморегулятор на 12 В

Для питания терморегулятора 12 вольт можно использовать и сеть 220 В, но для этого его надо включить через специальный БП, с выходом 12 В постоянного тока. Второй вариант – подключить напрямую к 12-вольтовому аккумулятору. Никаких дополнительных функций у прибора нет, что сказывается на его низкой цене. Но со своим предназначением обычного температурного регулирования он справляется.

В конструкции терморегулятора – температурный датчик (терморезистор) и контроллер с переключающим устройством для выставления требуемой температуры.

Без использования терморегуляторов невозможно нормальное функционирование нагревательных и охлаждающих систем. Не имея обратной связи, они могут быть слишком энергоемкими и неспособными сохранять устойчивую температуру.

Источник: https://elquanta.ru/teoriya/princip-raboty-termoregulyatora.html

Терморегулятор своими руками: принцип работы, схемы устройств, как настроить и проверить, основные неисправности

Как устроен терморегулятор: от механических устройств к электронным

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:

  1. Механический. Представляет собой устройство, использующее принцип расширения газов при изменении температуры, или биметаллические пластины, изменяющие свою форму от нагревания или охлаждения.
  2. 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:

  1. Готовим корпус прибора. Это важно, поскольку оставлять плату незащищённой нельзя.
  2. 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.
  3. Проверяем с помощью мультиметра работоспособность деталей, при необходимости заменяем их на исправные образцы.
  4. 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.
  5. После окончания сборки рекомендуется ещё раз внимательно осмотреть плату, проверить точность соединений, качество пайки и прочие важные моменты.
  6. 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.

Источник: https://kotel.guru/radiatory/termoregulyatory/termoregulyator-svoimi-rukami.html

Механический термостат: виды, принцип работы, установка. Термостаты для котлов отопления

Как устроен терморегулятор: от механических устройств к электронным

Эксплуатация современного климатического оборудования не обходится без использования термостатов. Это небольшие приборы, благодаря которым пользователь может контролировать параметры микроклимата.

В частности, такие устройства используются в комплектах систем напольного обогрева, кондиционеров, котельных станций и т. д.

Сегодня можно встретить на рынке аксессуаров для систем отопления самые разные исполнения прибора, но механический термостат считается наиболее доступным, простым и надежным решением в этом сегменте.

Принцип работы устройства

Классические модели такого типа работают на принципе изменения структуры некоторых веществ на фоне повышения или понижения температуры. В данном случае речь идет о газовых смесях, заключенных внутри конструкции.

Под действием температурных колебаний происходит расширение или сокращения объема наполнения секции, в которой содержится активное вещество. Эти процессы как раз и действуют на чувствительную мембрану, внося соответствующие коррективы в показания.

В то же время термостат для отопления механический служит не только для отражения текущего температурного режима, но и дает возможность пользователю настраивать прибор на определенную рабочую программу.

Передовые реле управления, к примеру, могут программироваться, хотя этот принцип эксплуатации все же относится по большей части к электронным моделям.

Основным признаком разделения моделей такого типа считается способ установки, хотя он и не самый важный с точки зрения эксплуатационных нюансов. Тем не менее сами производители выделяют настенные и подвесные аппараты.

То есть первые интегрируются в стеновую нишу и практически сливаются с поверхностью, а навесные могут монтироваться в стойку или специальную несущую конструкцию. Опять же, в плане эксплуатации более значимо наличие или отсутствие датчика контроля параметров микроклимата.

Типовой механический термостат содержит то самое вещество, определяющее температурный режим, непосредственно в своем корпусе. Однако в современных моделях даже механического типа все чаще встречается и выносной способ отслеживания параметров микроклимата.

Это значит, что термостат делится на два компонента: датчик, фиксирующий показания температуры в месте его установки, и реле управления.

Особенности моделей для котлов

Котельные установки бытового назначения считаются одним из самых сложных агрегатов в категории отопительного оборудования. Следовательно, и термостат должен работать с широким перечнем рабочих параметров. Более того, именно в обслуживании котлов зачастую применяются двух- и трехканальные модели.

Они позволяют раздельно контролировать не просто разные параметры, но, по сути, и устройства. Иллюстрацией такого подхода может стать прибор, который одновременно управляет функциями непосредственно котла в виде камеры сгорания, и в отдельном порядке – бойлерной водонагревательной установкой.

Кроме того, именно термостаты для котлов отопления зачастую выпускаются с выносными датчиками и возможностью программирования.

Основные характеристики

В оценке подходящих для конкретного случая параметров термостата следует учитывать несколько характеристик. Базовой будет предельная мощность нагрузки, но те же термостаты для котлов отопления с показателем в 3,5 кВт вполне сгодятся для самого мощного бытового агрегата, поэтому особых сложностей в этом выборе нет.

Гораздо важнее рассчитать оптимальные диапазоны температур, с которыми может работать конкретная модификация. Например, большинство комнатных устройств имеет шкалу от 0 до 40 °C.

Но при необходимости можно найти и версии, захватывающие отрицательный диапазон в среднем на 10-15 градусов. Еще один важный параметр – это материал корпуса.

Обычно механический термостат изготавливается из пластика, но для жестких условий эксплуатации стоит продумать и возможность применения металлической модели, хотя она тяжелее и, как правило, дороже.

Производители термостатов

Рынок предлагает достаточно решений для любых нужд, в том числе под требования управления котлом.

В частности, механический термостат ВМТ 1 от производителя Ballu зарекомендовал себя с лучшей стороны благодаря функциональности, надежности и качественной сборке.

Правда, эта модель располагает довольно узким спектром рабочих температур от 10 до 30 °C, поэтому может подойти не любому котлу.

Более широкие возможности контроля температурных режимов предлагает фирма Electrolux в своей линейке Basic ETB. Также стоит обратить внимание на предложения от компаний DEVI, HEAT-PRO, TIMBERK с модификациями TMS и т. д. Но, если отбросить температурную шкалу, то стандартный термостат механический Ballu выиграет у конкурентов благодаря низкому ценнику в 700 руб.

Как установить прибор?

В первую очередь производятся подготовительные мероприятия, которые могут заключаться в создании ниши в стене по типу розеточной. Далее прокладывается кабельная проводка. Важно учитывать, что, кроме подключения основной питающей линии, прибор должен быть сопряжен с оборудованием.

Другое дело, что той же прокладки провода можно избежать, купив беспроводную модель. Например, современные конвекторы с механическим термостатом уже в базовых комплектациях снабжаются радиоустройствами, избавляя пользователя от лишних хлопот с монтажом.

Но, беспроводной принцип взаимодействия с управляющей оснасткой поддерживают далеко не все агрегаты и этот нюанс надо учитывать заранее. Это же касается и способа установки выносного датчика, который также потребует тщательной подготовки специальной точки для фиксации. Другое дело, что вмешательства в стену датчик не потребует.

Для него достаточно подготовить монтажный кронштейн, на который будет посажен небольшой корпус. Вся необходимая фурнитура такого рода обычно входит в основные комплекты термостатов.

Как использовать механический термостат?

Сразу после установки необходимо включить оборудование на оптимальную для среднего диапазона температуру. Не стоит ожидать быстрого обретения нужных показателей – у котла, к примеру, на это может уйти несколько часов в зависимости от версии. Далее эксплуатация будет зависеть от возможностей самого прибора.

Например, простейший термостат комнатный механический предполагает лишь возможности включения/отключения c установкой нужного на данный момент режима. Более технологичные модели могут настраиваться на неделю и даже месяц эксплуатации с автоматическим изменением рабочих показателей в зависимости от погоды на улице или времени суток.

Данная техника работает по типу компонентов «умного дома».

На фоне повального перехода на цифровую технику может показаться странным приобретение механического устройства. Но на это могут быть серьезные причины. В первую очередь сама независимость прибора от электронного принципа работы добавляет ему надежности.

Кроме того, модели такого типа стоят дешевле и не так чувствительны к сбоям в электропроводке. Те же конвекторы с механическим термостатом не пострадают в случае скачка напряжения или перегрузки в сети. Но следует учитывать и негативные факторы такого выбора.

К недостаткам механики специалисты относят погрешность в 2-3 градуса и чувствительность начинки к физическим воздействиям. Например, даже легкий удар может отразиться на точности показаний в дальнейшем. Но ради справедливости надо отметить и стремление производителей минимизировать эти минусы.

Об этом свидетельствует и повышение точности за счет применения современной элементной базы, и снабжение корпусов дополнительными защитными покрытиями с водоотталкивающими и противоударными материалами.

Источник: http://fb.ru/article/277680/mehanicheskiy-termostat-vidyi-printsip-rabotyi-ustanovka-termostatyi-dlya-kotlov-otopleniya

Принцип работы терморегулятора: устройство | Тепломонстр

Как устроен терморегулятор: от механических устройств к электронным

Для обеспечения комфортного микроклимата в современных помещениях используются различные системы кондиционирования и отопления.

Схема устройства терморегулятора.

Функцию поддержания необходимой температуры берут на себя такие приборы, как термостаты (терморегуляторы).

Очень удобны и популярны термостаты, которые предназначены для контроля нагрева радиаторов. Они размещаются непосредственно на трубе, входящей в отопительный прибор.

Принцип работы терморегулятора заключается в автоматическом поддержании температурного режима в заданных пределах. По способу управления различают механические (ручные) и электронные (автоматические) приборы.

Для радиаторного термостата предпочтительнее и удобнее использовать автоматическое регулирование.

Устройство терморегулятора

Схема подключения комнатного термостата к котлу.

Радиаторный термостат работает благодаря двум главным составляющим: термостатической головке и клапану. Клапан выполняет функцию так называемого исполнительного устройства. В термостатической головке расположен цилиндр (или сильфон), который заполнен рабочим веществом.

Принцип действия рабочего вещества заключается в постоянном реагировании на изменение температуры воздуха. Схема следующая: при повышении температуры происходит увеличение объема вещества, а при понижении — сжатие.

За счет этих физических изменений приводится в движение нажимной шток, который соединен с цилиндром.

Если головку термостата поставить на клапан, то за счет постоянного сжатия и расширения ее, шток будет давить/отпускать подпружиненный запирающий конус. А этот конус будет открывать/прикрывать проходное отверстие, тем самым регулируя объем подачи теплоносителя.

Роль рабочего вещества может выполнять либо специальная жидкость, либо газ. В соответствии с этим различают два типа термостата: жидкостной и газонаполненный. Газонаполненные устройства обладают более быстрой реакцией на изменение температуры, а жидкостные точнее чувствуют перепады давления внутри цилиндра и лучше передают их на исполнительный механизм.

Принцип работы термостата в однотрубной и двухтрубной системе отопления будет одинаковым, но гидравлическое сопротивление клапанов разным: для однотрубных ниже, а для двухтрубных — значительно выше.

Поэтому еще при проектировании инженерных конструкций нужно подобрать устройство соответствующего действия, в противном случае тепловая мощность сойдет на нет. То же самое касается модернизации системы.

Общее устройство механического терморегулятора показано на Рис.1.

Схема работы терморегулятора

Схема механического терморегулятора.

Термостат может быть сконструирован по-разному: с ручным управлением или программным. Программируемый термостат устроен таким образом, что способен изменять температуру в помещении в зависимости от различных заданных факторов, например, от времени суток или дня недели. А электромеханический прибор просто постоянно поддерживает на одном уровне необходимую температуру.

Ручной терморегулятор имеет принцип работы утюга: после нагрева помещения до определенной отметки — отключается, а после остывания воздуха на несколько градусов — снова включается.

Двухпозиционный биметаллический термостат

Такое устройство функционирует в двух режимах: включено и выключено. Отличается дешевизной, надежностью и повышенной помехоустойчивостью.

Его принцип работы базируется на особом свойстве биметаллической пластины изгибаться при изменении температуры.

Схема действия следующая: когда температура повышается, то изгибание пластины приводит к размыканию цепи, а когда понижается, происходит выпрямление пластины и соответствующее замыкание электрической цепи.

В таком гистерезисе термостат работает непрерывно. Это свойство является необходимым для механических приборов. С одной стороны, оно приводит к снижению быстроты реакции управляющей системы, но с другой — уменьшает число необходимых соединений.

Для снижения количества соединений регулятор может быть оборудован ускоряющим сопротивлением, которое позволит нагревать биметаллическую пластину, когда цепь замкнута. После размыкания нагрев прекратится.

В случае, когда измеренная температура все еще остается ниже установленного значения, биметаллическая пластина опять замкнет контакты.

Самым главным недостатком биметаллических термодатчиков считается довольно большое отклонение от установленного температурного значения в условиях, когда нагрузка получается ниже номинальной.

Ток, который проходит через терморегулятор, начинает нагревать пластину, при этом температура, измеренная термодатчиком, будет выше фактической. Это означает, что воздух в помещении не нагреется до заданного значения.

Еще одним минусом биметаллического устройства является то, что оно не работает бесшумно, а издает щелчки в момент замыкания электрической цепи. Общее устройство механического терморегулятора показано на Рис. 2.

Автоматический термостат

Чертеж автоматического терморегулятора.

Электронные модели бывают двухпозиционными или пропорциональными (P-регуляторы), а также полностью или частично механическими, либо электронными.

Пропорциональные регуляторы корректируют процесс обогрева в зависимости от соответствия измеренной температуры заданной. Чем существеннее разница между ними, тем выше мощность, подаваемая на обогреватель.

Такая же схема и принцип работы реализованы на низкой мощности.

Источник: http://teplomonster.ru/kak-ustroen-termoregulyator-ot-mehanicheskih-ustrojstv-k-elektronnym.html

Поделиться:
Нет комментариев

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.