Принцип работы терморегулятора

Данфосс, регулятор температуры на батарею.

Данфосс регулятор температуры на батарею

Одним из крупнейших производителей терморегуляторов для отопительных систем является датская компания Danfoss. Их продукция представлена практически во всех крупных городах нашей страны. В большинстве изделий используется сильфон наполненный газом.

Регулятор температуры Данфосс

Особенностью данных регуляторов является то, что терморегулирующий клапан подключается непосредственно к батарее, а уже на него монтируется сам термостат. Принцип действия изделий Данфосс такой же, как и в прочих регуляторах. В зависимости от повышения или понижения окружающей температуры происходит расширение или конденсация газа. Колебания давления в сильфоне воздействуют на шток золотника, что приводит к увеличению или сужению просвета в клапане.

Существуют следующие обозначения терморегуляторов Danfoss:

• RTS, сильфон наполненный веществом в жидком состоянии.
• RTD-G, наполнен газообразным веществом. Используется для однотрубных или двухтрубных систем
• RTD-N, так же наполнен газообразным веществом. Применяется для отопительных систем, оснащённых циркуляционными насосами.

Помимо этого продукция компании может быть выполнена со множеством дополнительных функций и в комплекте всегда присутствуют части для упрощения монтажа и эксплуатации.

Установка прибора осуществляется по общим принципам:

• Изначально наносится разметка по которой необходимо будет обрезать трубу. Стоит помнить о размерах самого клапана.
• Отключение отопительной системы и слив всего теплоносителя из неё.
• Наносится резьба под клапан.
• На место стыковки трубы и клапана наносится специальный состав для герметизации.
• Накрутить клапан на резьбу и затянуть.
• Убрать предохранитель и надеть корпус клапана.
• Заключительная проверка мест соединений и включение отопительной системы.

5 Двухзонные термостаты

Устройство запрограммировано на изменение температурного режима в диапазоне от 7 до 30° C. Вносить изменение в настройку можно через 0,5° C. Такие приборы устанавливаются на всех видах систем отопления, в качестве терморегулятора воды.

Они не зависят от вида котлового оборудования и могут работать как с твердотопливными обогревателями, так и с электрическими или газовыми. Конструкция состоит из нескольких элементов:

• программируемого реле;
• датчика температуры.

Для избегания искажения передаваемых данных, датчики устанавливаются в места, защищенные от сквозняков и прямых солнечных лучей. Также существуют двухступенчатые регуляторы, которые применяются в кондиционерах, где происходит управление охлаждением и нагревом воздуха. Отличаются они наличием двойного контакта, с помощью которого происходит переключение между электрическими схемами.

Виды терморегуляторов

Приспособления, предназначенные для регуляции температуры, могут быть классифицированы по различным основаниям. Выпускаются изделия, рассчитанные на разные виды монтажа: на стену или на дин-рейку. Варьируются поддерживаемый диапазон измерений и число каналов. Однако в первую очередь они различаются по строению, в зависимости от того, какие механические узлы и электронные компоненты в них задействованы.

Механические термостаты

Это наиболее простые изделия, лишенные электронной «начинки», чаще всего они используются для контроля температуры жилых помещений. Их работа базируется на способности некоторых материалов изменять свои характеристики под воздействием меняющейся температуры. Задавать рамки полагается посредством вращения колеса. При выходе за них возникает замыкание или разрыв электроцепи, ведущие к подключению дополнительных нагревательных элементов или отрубанию имеющихся.

Плюсы такой конструкции – надежность, долговечность, простота управления, способность функционирования при минусовых температурах, стойкость к скачкам напряжения. Основным минусом является вероятность погрешности, в ряде случаев довольно значительной (до 3 градусов). Кроме того, изделия нельзя назвать бесшумными: при срабатывании они издают щелкающие звуки.

Механический регулятор

Биметаллические пластины

При нагревании такая пластинка деформируется и открывает сомкнутые контакты. Вследствие этого  к нагревательному элементу прибора перестает поступать ток. Остывая, пластинка возвращается в прежнюю позицию, и контакты соединяются снова. Тогда электроэнергия опять подается на соответствующий элемент, что влечет за собой нагревание. Такая конструкция вмонтирована в электрические чайники, плиты, утюги.

Работа биметаллической пластины

Газонаполненные датчики

Газовые термостаты включают в себя заполненную газом трубу и контактные элементы. При помещении в жидкость газ расширяется и провоцирует замыкание контакта. Размыкание происходит, когда жидкая среда охлаждается. Конструкция устанавливается в водонагреватели, отопительные приборы на масле.

Важно! Плюсами этого и предыдущего типов являются автоматическая регуляция и бюджетная цена, минус – отсутствие места для вариативных гибких настроек, что ограничивает сферу применения

Восковые терморегуляторы

Эти аппараты состоят из герметически запаянной камеры, снабженной пробкой из воска, и стерженька из металла. При нагревании плавящийся воск вытесняет стержень наружу, и последний инициирует изменения в электрической цепи. Такие конструкции широко применяются в автомобилестроении, а также при проектировании смесителей.

Электронные термостаты

Их применяют в разного рода системах контроля климата, в конструкциях теплого пола. Они включают в себя датчик температуры, электронный ключ и блок контроля, генерирующий команды подключения и выключения нагревательных элементов. Приборы снабжены электронным табло, на котором репрезентируются температурные данные. Они бывают с закрытой и открытой логикой. Гибкость настроек и расширенные возможности управления присущи только второму типу, такие изделия выпускаются с кнопочным или сенсорным управлением.

Электронный прибор

Двухзонные термостаты

Двухзонный терморегулятор предоставляет возможность параллельного управления двумя отопительными системами, к примеру, кухни и жилой комнаты. Некоторые модели ограничиваются возможностью выбора из нескольких заданных программ, другие – дают возможность самостоятельного задания параметров. Термодатчики надо помещать в местах, куда не проникают влага и прямые лучи солнца.

Как устроен терморегулятор

Терморегулятор включает в себя две основные части: термоклапан и термостатическую головку. Размеры устройства подходят под разные диаметры труб и типы отопительных систем. Термостатический элемент съёмный. На один и тот же термоклапан можно поставить регулятор разных типов.

Принцип работы терморегулятора для батарей отопления понять не сложно, если разобраться в его конструкции. Термоклапан напоминает с виду простой вентиль. Состоит из седла и запорного конуса, открывающего и закрывающего канал для теплоносителя. Температуру регулируют с помощью изменения количества теплоносителя, который проходит через отопительный прибор.

Для однотрубной и двухтрубной систем клапана различаются. Это связано с тем, что гидравлическая нагрузка на вентиль в однотрубной системе ниже в два раза. Вентили для однотрубных систем можно ставить в водяные контуры с естественной циркуляцией.

Виды терморегуляторов

ТР для инкубаторов по своему внутреннему устройству разделяются на три вида:

1. Электромеханические.
2. Электронные.
3. PID-регуляторы.

Электромеханические

Главный элемент электромеханического ТР – биметаллическая пластина. Элемент состоит из двух металлов с разным коэффициентом теплового расширения. Поэтому при нагреве или охлаждении пластинка изгибается.

Используя это свойство биметаллического сплава, конструкторы подобрали такие технические характеристики, при которых колебания температуры окружающей среды вызывают изменения геометрической формы пластинки. Она размыкает (замыкает) контакты реле питания нагревательных элементов инкубатора. Это самая простейшая конструкция регулятора температурного режима.

Электронные

Позднее с развитием электротехники появились электронные терморегуляторы, где роль биметаллической пластины стала исполнять термопара. Электронные датчики температуры для инкубаторов представляют собой довольно сложные устройства, которые обладают точной настройкой степени нагрева яиц.

Помимо этого, прибор может нести дополнительную функцию, как регулятор уровня влажности в объёме птичьего «родильного отделения». Одним из достоинств электронного прибора является экран (дисплей). На нём в реальном времени отражается информация в цифровом выражении о состоянии внутренней воздушной среды инкубатора – это уровень нагрева в градусах Цельсия и процент уровня влажности.

Цифровой терморегулятор

В крупных фермерских хозяйствах устанавливают профессиональные инкубаторские шкафы. Их оснащают электронными ТР, которые, кроме стандартного набора функций, обладают дополнительными опциями. Такие приборы не требуют постоянного контроля со стороны человека. Связанный с универсальным электронным блоком управления инкубатором терморегулятор является источником команд для того или иного оборудования: нагревательных элементов, вентиляторов, механизмов открывания шкафов и устройств переворота яиц.

Обратите внимание! Высокая точность регулировки температуры даёт возможность считывать информацию с экрана, практически автоматическому функционированию электронных приборов – всё это подтверждает постоянно растущий спрос на эти приспособления

PID-регуляторы

Термин ПИД регулятор означает пропорционально интегрально-дифференцирующее устройство с обратной связью. Их применяют в автоматизированных системах инкубаторов. ПИД приборы, встроенные в управляющий блок, поддерживает постоянную температуру воздуха в замкнутом пространстве.

В отличие от стандартных электронных устройств, ПИД регулятор точно определяет величину падения нагрева воздуха вокруг яиц. С его помощью подаётся команда на включение нагревательных элементов. Причём ТЭНы начинают работать с такой мощностью, какая нужна именно для восстановления температурного режима и не более того. Благодаря этому, электроэнергия не тратится впустую, и отсутствует риск перегрева яиц.

Дополнительная информация. Внедрение ПИД регуляторов в инкубаторах помогло покончить со случайным перегревом зародышей, что привело бы их к гибели. Точная выдержка постоянной температуры в течение всего периода выведения птенцов обеспечивает низкий процент отбракованных цыплят.

5 Описание лучших моделей

Сегодня в продаже имеются механические и электронные терморегуляторы для ИК-обогревателя от различных производителей. Популярностью пользуется продукция от отечественных брендов, которая сочетает надежность, долговечность и имеет доступную стоимость. Также востребованы на рынке полностью автоматизированные блоки управления инфракрасных отопителей от японских, американских и западноевропейских производителей. Стоит выделить следующие модели:

• Ballu BMT-1. Недорогое механическое термореле для обогревателя, которое было разработано специально для работы с инфракрасными отопителями от производителя компании Ballu. К преимуществам этой модификации терморегулятора относят возможность использования его с однофазными отопителями мощностью в 2 кВт, наличие широкого диапазона регулировки температуры. Корпус устройства выполнен из сверхпрочного пластика. На сегодняшний день стоимость механического терморегулятора Ballu BMT-1 составляет 600−700 рублей.
• Neoclima RQ -1. Механический накладной термостат для инфракрасного обогревателя, который может использоваться с отопителями и тепловыми завесами. Эта модель разработана для контроля показателей температуры в системах кондиционирования и автономного отопления. Благодаря выполнению корпуса с электро- и влагозащитой прибор можно размещать на открытом воздухе. Стоимость регулятора Neoclima RQ-1 составляет на сегодняшний день около 700 рублей.
• Easter RTC 70.26. Это популярная модель электромеханического термостата, которая используется в системах тёплый пол и с инфракрасными отопителями. Прибор оснащен выносным датчиком, измеряющим температуру и передающим сигнал основному блоку управления. Электромеханический термостат отличается простотой использования. Преимуществом этой модели является универсальность использования, а также возможность подключения отопительных приборов с мощностью в 3500 Вт. Стоимость Easter RTC 70.26 составляет на сегодняшний день 700 рублей.
• Eberle RTT — E 6121. Накладной электромеханический термостат, имеющий ручное управление. Диапазон регулировки температуры составляет +5−30 градусов. Прибор позволяет управлять одновременно работой сразу нескольких обогревателей с суммарной мощностью не более 3,5 кВт. Эксплуатировать этот накладной терморегулятор можно в помещениях с показателем влажности не выше 95%. Благодаря использованию в качестве чувствительного элемента биметаллической пластины обеспечивается максимальная точность работы устройства, надежность и функциональность регулятора. Стоимость Eberle RTT — E 6121 составляет на сегодняшний день 1200 рублей.
• БиЛюкс Т08. Программируемый термостат от отечественного производителя компании БиЛюкс. Прибор имеет сенсорный дисплей и удобную подсветку экрана. Устройство получило высокий класс влагозащищенности, оно выполнено из прочного пластикового корпуса. У термостата имеется ручной и программируемый режим управления, в комплекте поставки идет датчик температуры с проводом длиной в 3 метра. Устройство имеет опцию аварийного отключения, запоминает последние установленные программы, отличается расширенным функционалом. Стоимость БиЛюкс Т08 составляет на сегодняшний день 3 тыс. рублей.
• Terneo PRO. Топовая модель программируемого электронного терморегулятора, которая имеет четкий сенсорный дисплей. Все данные о настройках и работе инфракрасного отопителя могут храниться в облаке, что обеспечивает возможность просмотра нужных параметров с планшета и смартфона. Производитель разработал специальное приложение для удаленного управления работой терморегулятора. Прибор имеет расширенные функции программирования, а в память уже заложено 16 предустановленных режимов нагрева. В составе комплекта поставки имеется датчик температуры с качественным сетевым кабелем. Стоимость этой модели на сегодняшний день составляет 3500 рублей.

Использование механических и электронных регуляторов для управления работой инфракрасными нагревателями существенно расширяет функционал теплового оборудования. С помощью таких приспособлений можно в полностью автономном режиме управлять работой ИК-отопителей, обеспечивая поддержание оптимальной температуры в доме. В специализированных магазинах можно подобрать различные модели регуляторов, которые будут отличаться принципом работы, предназначением, функционалом и стоимостью.

Особенности работы терморегулятора и датчика

Датчик температуры для теплого пола – это устройство, определяющее температуру пола или воздуха и передающее информацию терморегулятору, который представляет собой медный проводник трехметровой длины, соединенный с термосопротивлением. С целью защиты от внешних воздействий датчик защищен стеклянной колбой, а провод покрыт изоляцией из ПВХ. Длину устройства можно уменьшать или увеличивать до 50 метров. 

Чаще всего, если датчик для терморегулятора теплого пола ломается, его не ремонтируют, а приобретают новый. При неправильной замене одного из компонентов нередко бывает, что интервал между включением и выключением системы нагрева увеличивается до 5 градусов.

Основные признаки неисправности термостата

Иногда термостатное устройство не работает качественно.

Основные признаки того, что терморегулятор вышел из строя:

• Если устройство охлаждает больше нужной температуры (в холодильнике начинает морозить);
• Устройство перегревается (двигатель в автомобиле начинает кипеть);
• Нижний патрубок очень быстро нагревается (при исправной работе он греется долго);
• При работе двигателя, отображаемая температура резко снижается, а потом при выключении обратно поднимается;
• Нижний патрубок не нагревается и остаётся холодным. Такое происходит, если устройство долго находится в закрытом состоянии, что приводит к заклиниванию конструкции

Диагностика поломки, как проверить не снимая

Существует несколько способов проверки неисправности терморегулятора устройства. Этот способ отличается тем, что позволяет обнаружить поломку, не разбирая устройство на части. Чтобы определить, работает ли термостат исправно, нужно запустить двигатель автомобиля на минут пять-десять. За это время шланг, идущий из радиатора в термостат, должен остаться холодным, если он нагрелся за такое короткое время — в конструкции есть неполадки.

Теперь вы знаете, что такое термостат, для чего служит термостат, какие функции он выполняет. Устройства используют во многих сферах в жизни: для автоматического поддержания температуры воды в душе, для нагревания духовки или обогревателя до заданной температуры. После прочтения статьи вы знаете, что делать, чтобы обнаружить поломку терморегулятора, не разбирая устройство. В зависимости от того, зачем нужен в устройстве термостат, выбирают разные виды.

Разновидности и местоположение

Место установки термостата зависит сразу от нескольких моментов: модель ДВС, расположение ДВС в подкапотном пространстве, особенности конструкции СО. Зачастую прибор устанавливают в точке вывода охладителя из блока цилиндров. Также в приоритете установка рядом с помпой, в точке входа центробежного насоса.

Есть несколько моделей моторов, конструкция которых предполагает наличие сразу двух термостатов в СО — так называемые двухконтурные системы. Первый прибор осуществляет контроль за температурой головки блоков цилиндров и поддерживает заданный показатель в 87 градусов. Другой расположен в области самого цилиндрового блока.

Различны и вариации данного устройства:

1. 2-клапанный — самый распространенный вариант в отечественном автопроме легковой и грузовой техник. Принцип его работы, как говорилось выше, заключается в воздействии внутреннего наполнителя термостата на штык, который в свою очередь открывает и закрывает путь охлаждающей жидкости. Его местоположение — между верхним бачком радиатора, выходом водной рубашки и насосом. Открытие большого круга перекрывает малый, отчего жидкость проходит только через радиатор.;
2. 1-клапанный прибор не имеет отверстия малого круга. Этот вид наиболее часто встречается на моделях зарубежного авторынка. Устанавливается между нижним бачком радиатора и насосом, расположенным у входа в водную «рубашку». В этой схеме открытие большого круга оставляет малый также открытым для циркуляции жидкости.
3. Контур некоторых моторов дает достаточно сильное давление, которое препятствует открытию. Для решения данного вопроса был разработан 1-клапанный термостат с 2 ступенями. В его конструкции присутствуют основная и малая тарелки. Сперва открывается малая тарелка, куда входит небольшое количество охладительной смеси. Затем происходит открытие основной и впуск оставшегося объема жидкости.
4. Электронный отличается от предшественников возможностью использовать в качестве нагревательного вещества не только охлаждающую жидкость, но и дополнительной деталью. Она подключена к электронному узлу, автоматически контролирующему всю СО и работу термостата. Электронная система управления позволяет держать температуру в 90-110⁰С во время стандартной работы мотора и 80-90⁰С — при максимальной мощности. Этот тип прибора позволяет снизить расход горючего и прибавить мощности на малых оборотах посредством более эффективного охлаждения впускного воздуха.

Самодельный терморегулятор

При изготовлении терморегулятора для погреба своими руками можно воспользоваться биметаллическим датчиком. Однако механическое прерывание работы нагревателя менее надежно, чем электронная коммутация. Собрать терморегулятор можно на обычной микросхеме.

В зависимости от фантазии создателя и объема задач будущего терморегулятора, потребуется разный набор компонентов. Однако можно выделить несколько основных.

Материалы для создания терморегулятора

При конструировании рабочего устройства обычно используют следующие элементы:

• стабилитрон – диод, односторонне пропускающий ток;
• термический резистор – сопротивление меняется в зависимости от колебаний температуры;
• переменный резистор – регулирует температуру.

Настройка прибора на температуру срабатывания вручную – сложный этап. Облегчить его можно покупкой готового сенсора. У такого датчика температуры воздуха для погреба цифровой сигнал будет подаваться на микроконтроллер.

Контроль температуры в помещении

Для поддержания оптимальной температуры при помощи самодельного или заводского прибора можно выбрать несколько способов:

1. Включение либо отключение нагревателя. Способ простой и эффективный, но подходит не всегда. Из-за ошибок в регулировке могут возникнуть колебания температуры, опасные для хранящихся запасов.
2. Контроль режима работы. Меняется либо степень нагрева элемента, либо скорость работы кулера (при использовании тепловентилятора).

Обычно используют первый метод – устройства с подобным принципом работы дешевле и надежнее.

Схема терморегулятора

Полностью понять принцип работы устройства либо собрать его самому поможет электрическая схема. Примеры можно найти в технических руководствах простейших терморегуляторов, например, LM335. Несмотря на то, что прибор был разработан довольно давно, схемы остаются рабочими. Достаточно взять их за основу и дополнять необходимыми узлами.

Схема работы устройства

Принципиальная электрическая схема – это базовая схема, скорее всего, при самостоятельном конструировании к ней добавятся другие элементы, например, устройства для индикации работы. При понимании работы узлов и достаточном знании радиомеханики можно модернизировать систему, например, установить термореле для включения нагревателя.

Печатная плата терморегулятора

Собрать прибор можно на печатной плате. Материал – односторонний стеклотекстолит. Плата помещается в любой подходящий корпус, терморезистор выносится наружу. Калибровку срабатывания реле производят при помощи сопротивлений R2 и R1, выбирая угол вращением ручки.

Схема печатной платы терморегулятора

Работа компаратора

На схеме терморегулятора можно заметить ключевой элемент LM311 – компаратор, имеющий прямой и инверсный входы, а также два выхода. Он действует следующим образом:

1. Напряжение на прямом входе выше – на выходе устанавливается высокий уровень, транзистор или реле включает нагревательный элемент.
2. Напряжение выше на инверсном – устанавливается низкий уровень, нагрев отключается.

Термодатчик подключается к инверсному входу, поэтому напряжение на нем будет повышаться по мере роста температуры.

Как соединить устройство с нагревателем

Подключать терморегулятор к нагревательному прибору нужно по схеме, указанной в технической документации. Обычно сложностей возникнуть не должно, так как учитываются все возможные варианты.

Если прибор самодельный, нужно лишний раз убедиться, что конструкция надежная и выполнена правильно. Элементы должны быть тщательно защищены от воздействия влаги, которой не избежать в подвале

Особое внимание стоит уделить качеству пайки и отсутствию замыкания дорожек

Правильный выбор или сборка терморегулятора позволит забыть о проблеме переохлаждения или слишком высокой температуры в погребе. Достаточно настроить контрольные значения и следить за состоянием устройства, все остальное сделает прибор.

Нужен ли самодельный терморегулятор

Этот риторический вопрос задают люди, занимающиеся птицеводством. Чтобы сделать терморегулятор для самодельного инкубатора своими руками, надо разбираться в электросхемах, обладать опытом и владеть необходимым инструментом.

Если в приусадебном хозяйстве есть несколько несушек, то всегда можно заняться искусственным разведением кур, уток, перепёлок, индюков и гусей. У каждого вида птицы природой определён свой уровень прогрева яиц. Если планы в этом отношении небольшие, то вполне можно сделать терморегулятор своими руками.

Изготовление терморегулятора на основе схемы и радиодеталей

В сети можно найти много вариантов самодельных ТР для инкубаторов. Схемы представляют самые различные устройства с применением радиодеталей, которые всегда есть в запасе у каждого домашнего радиомастера. Одна из самых простых схем терморегулятора представлена на рисунке ниже.

Схема самодельного терморегулятора

По чертежам подбирают подходящий вариант печатной платы. Плату изготавливают методом травления фольгированного текстолита. Если есть мини дрель, то отверстия для выводов радиодеталей делают с её помощью. Цифровой экран можно использовать от старых электронных приборов. В случае нехватки каких-либо деталей их можно заказать в интернет магазине.

Некоторые мастера в качестве корпуса самодельного устройства используют остовы вышедших из строя электроприборов. Самоделка в некотором смысле может оказаться лучше заводских аналогов. Во-первых, хозяин инкубатора делает прибор, наиболее отвечающий его запросам. Во-вторых, самоделка всегда будет дешевле фирменных устройств.

Термостат в качестве регулятора

Термостат является основным элементом терморегулятора для инкубатора. Наиболее популярные варианты термостатов – термопары и терморезисторы. Их размещают в непосредственной близости от кладки. В некоторых случаях термопару помещают прямо между яйцами. Когда начинается активная проклёвка скорлупы, термостат приподнимают на 2-3 см выше кладки.

Терморезистор закрепляют на внутренней поверхности одной из стенок шкафа. Деталь сделана аналогично стандартной термопаре. Биметаллический сплав помещён в компактный теплопроводный кожух.

Правильный выбор терморегулятора значительно влияет на производительность инкубатора. В случае каких-либо сбоев в работе ТР его необходимо срочно подвергнуть юстировке или заменить на новый прибор.