No Image

Электронный термостат принцип работы

СОДЕРЖАНИЕ
0 просмотров
10 марта 2020

Терморегулятор – это электрический прибор, предназначенный для обеспечения контроля за температурой воздуха, жидкости или различных поверхностей, с целью управления работой нагревательного или охлаждающего оборудования.

Сфера применения

Терморегуляторы предлагаются в продаже как отдельные приборы, а также как составная часть различного оборудования. Они используются в разнообразных направлениях, системах электроотопления, инкубаторах, аквариумах, холодильниках, духовых шкафах, системах кондиционирования и т.п.

Применение терморегулятора позволяет менять параметры температуры нагрева или охлаждения. Именно это является отличительной чертой данного оборудования. К примеру, автоматическое отключение электрического чайника при закипании воды не является заслугой терморегулятора, поскольку он в этом приборе не используется. Чайник не предусматривает возможности изменения верхней температуры нагрева, поэтому не комплектуется терморегулятором. Ярким примером использования регулировочного оборудования является обыкновенный утюг. Имеющимся на нем колесиком можно задавать верхнюю границу температуры, подбирая режим под необходимый тип ткани.

Как работает терморегулятор

Принцип работы простейшего регулятора температуры заключается в наличии в его корпусе пластинки из биметалла. Она применяется в качестве проводника, по которому поступает электрический ток на нагревательное оборудование. При достижении определенной температуры корпус пластинки изгибается, в результате чего осуществляется разрыв контакта. Как следствие процесс нагрева прекращается, так как нагревательные элементы не получают электрическое питание. Как только пластина немного остывает, она возвращается в рабочее положение, восстанавливая тем самым контакт. Устройства, работающие по такому принципу являются самыми недорогими в производстве. Они используются в тех случаях, когда обеспечивается непосредственный контакт пластинки с поверхностями, температуру которых нужно контролировать. Именно такие приборы устанавливаются в утюгах.

Вместо пластинки в терморегуляторе может применяться специальная емкость заполненная газом или жидкостью, которые имеют высокий коэффициент расширения при изменении параметров температуры. Как только она поменялась, вещество в закрытой колбе расширяется или сужается. В результате изменения объема емкость надавливает на миниатюрный шток, который передает движение на контакт электрической цепи. Таким образом, если температура повысилась, то колба расширилась и разорвала цепь. Как только вещества в ней остывают, она сужается и электрические контакты снова соприкасаются.

Для обеспечения настройки температуры включения и отключения между штоком и емкостью устанавливается пружина. Регулировочное колесо терморегулятора позволяет менять жесткость соединения. Благодаря этому изменяются и параметры силы нажима, которую должна обеспечить колба с чувствительным веществом. При минимальных настройках достаточно еле заметного изменения объема и терморегулятор разорвет цепь.

Механические и электронные терморегуляторы

Существуют две разновидности регуляторов температуры – механического и электронного контроля. Первая разновидность предусматривает возможность установки постоянной температуры, которая будет поддерживаться до тех пор, пока режим не поменяется вручную. Регулировка таких приборов осуществляется путем вращения колесика установленного на корпусе. Данные приборы отличаются более высокой погрешностью, но благодаря умеренной стоимости пользуются большим спросом.

Электронные терморегуляторы оснащаются дисплеем, который отображает текущую температуру. Такие устройства стоят дороже, но отличаются высокой точностью. Кроме этого они нередко позволяют осуществлять программирование режимов нагрева по часам. Можно за один раз выставить температуру для разного времени суток. К примеру, интенсивность нагрева ночью выше, чем днем.

Разновидности терморегуляторов представленных в продаже

Терморегуляторы являются востребованным оборудованием, без которого сложно представить работу бытовых приборов и производственного оборудования. В продаже можно встретить регуляторы температуры, которые монтируются отдельно или предназначенные для установки непосредственно в корпуса различной техники:

Также бывают универсальные терморегуляторы, которые могут присоединяться практически к любому оборудованию. Такие устройства лишены собственного корпуса и представляют собой электронную плату с небольшим дисплеем, отображающим текущую температуру. Их можно подсоединять практически где угодно, за исключением жидкостной среды. К примеру, такие устройства могут контролировать систему охлаждения системного блока компьютера, трансформатора, майнинговой фермы или другого греющегося оборудования.

Существуют и отдельные терморегуляторы, предназначенные для управления различным оборудованием, которые не монтируются в его корпус.

Они применяются для регулировки:
  • Нагрева аквариумов и террариумов.
  • Микроклимата в инкубаторах и брудерах.
  • Систем электроотопления.
Терморегуляторы для аквариумов и террариумов

Обычно для аквариумов применяется терморегулятор, совмещенный с нагревательным элементом. Они спрятаны в стеклянной колбе, которая погружается непосредственно в воду. Однако встречаются и отдельные регуляторы температуры, имеющие выносной датчик, опускаемый в аквариум, в то время как основной блок остается за его пределами. Такое оборудование используется в том случае, если аквариум слишком большой, поэтому нуждается в крупном обогревателе, значительно превышающем модельный ассортимент приборов в стеклянной колбе. Такие устройства оснащаются блоком с розеткой, к которому подключается нагревательное оборудование. Подобные системы нашли широкое применение и в террариумах, поскольку являются комбинированными.

Регуляторы температуры для инкубаторов и брудеров

Обычно такие электроприборы представляют собой блок питания с розеткой на корпусе, к которому подсоединяется выносной термодатчик на длинном проводе. Датчик температуры помещается в инкубатор или брудер, а на самом приборе выставляется необходимая температура, которую необходимо поддерживать постоянно. В розетку на корпусе терморегулятора подключается любой нагревательный элемент. В его качестве может применяться лампа накаливания, инфракрасный излучатель, электрический ТЭН и т.д.

Терморегуляторы для электрических систем отопления

Такое оборудованием чаще всего используется для обеспечения контроля за работой систем теплого пола. Терморегулятор этого типа может управлять инфракрасными пленками, нагревательным кабелем или любыми другими системами. Устройство может предлагаться в различном форм-факторе. Чаще всего параметры терморегулятора соответствуют размерам обыкновенного выключателя освещения. Такое устройство монтируется на стену в подрозетник. Также встречается аналогичное оборудование для наружного монтажа, что исключает необходимость сверления стен. Менее популярными являются терморегуляторы на din-рейке, которые прячутся в электрощитке.

Читайте также:  Скрытая проводка в бетонных стенах

На корпусе терморегулятора для систем электроотопления предусматривается 6 монтажных отверстий для подключения проводов. Два из них предназначены для присоединения устройства к электросети, следующие два для монтажа проводов от нагревательного оборудования, и оставшиеся для подключения термодатчика. Последний выполняет функцию контроля температуры нагревательного прибора, который располагается в отдаленности от терморегулятора.

Чтобы подключить терморегулятор для системы отопления нужно проложить его термодатчик непосредственно в зону, где осуществляется нагрев. К примеру, при монтаже теплого пола чувствительная головка датчика укладывается в штробу между витками нагревательного кабеля или под инфракрасную пленку. Обычно термодатчик прячется в гофрированной трубе, чтобы исключить контакт с бетоном или плиточным клеем, применяемым для заливки штробы. Кроме этого, в случае поломки, в последующем можно будет извлечь термодатчик по каналу трубы и сменить.

Что касается непосредственно функциональных возможностей электронных и механических терморегуляторов, то они существенно отличаются. Механические устройства предусматривают возможность настройки путем вращения колесика. Им устанавливается температура, которая будет поддерживаться постоянно. Электронные приборы предусматривают возможность более сложного программирования. На них можно осуществить настройку таким образом, чтобы нагревательное оборудование поддерживало комнатную температуру утром и вечером, когда дома присутствуют постояльцы. Ночью, а также днем, когда никого нет, терморегулятор держит более низкий нагрев, экономя тем самым электроэнергию.

Более совершенные электронные регуляторы способны осуществлять контроль не только за температурой нагревательного оборудования, но и воздуха. Это позволяет задать определенный нагрев отопительных поверхностей и желаемую температуру в помещении. Благодаря этому нагревательные элементы не будут чрезмерно горячими. Ограничение максимума позволяет исключить опасность ожога, что вероятно при использовании высокотемпературных инфракрасных пленок для сауны.

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:

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.

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.

Читайте также:  Стилизованный цветок оригами 1 класс

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.;

  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 голосового управления.

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.

Видео

В радиаторах и разного рода системах отопления с целью контроля температуры используются специальные электрические устройства. При проектировании или ремонте подобной системы нужно хорошо представлять себе, что такое терморегулятор, каковы его назначение и механизм действия, как подобрать подходящий термостат.

Необходимость и особенности терморегуляторов

Терморегулятор это средство регуляции температурного уровня, используемое в приборах, имеющих дело с теплом: в отопительном, охладительном оборудовании и системах контроля температуры в помещении. Регуляторы применяются и в сельском хозяйстве, например, в тепличных установках. Когда температура в помещении или установке в ту или иную сторону отклоняется от рамок, заданных в настройках, устройство дает команду включить или отключить нагревательные элементы. С его помощью можно контролировать степень нагрева не только воздуха и иных газообразных сред, но и жидкостей и твердых тел (например, поверхностей электроприборов).

Как устроен термостат

При подборе подходящего устройства потребители интересуются, как работает терморегулятор. Хотя эти приборы выпускаются с разными типами действующих блоков (электроника, механический узел и т.д.), принцип работы терморегулятора, независимо от его типа, базируется на считывании данных из среды, подлежащей температурному контролю. Базируясь на получаемых данных, устройство определяет, есть ли необходимость в задействовании дополнительных термических элементов или отключении имеющихся.

Читайте также:  Как сделать балкон в квартире фото

Важно! Для предотвращения выхода устройства из строя и минимизации вероятности ошибочных показаний термический датчик следует размещать как можно дальше от зоны непосредственного воздействия обогревателя, батарей и иного подобного оборудования.

Преимущества и недостатки

Свойства термостатических устройств, их сильные и слабые стороны напрямую зависят от типа конструкции. Наиболее важный показатель – минимизация погрешности считывания температурных данных. В принципе, высокая точность характерна для любых термостатов, имеющих электронные компоненты, тогда как в случае механических устройств именно меньшая точность (погрешность может достигать трех градусов) является основным минусом. Зато они просты в регулировке и обладают весьма демократичной ценой.

Важно! Наиболее сложными в управлении (и дорогостоящими) являются программируемые устройства. При всем при этом они весьма экономичны в отношении потребления электроэнергии, обладают большой гибкостью настроек. Приобретать такое устройство пользователю следует лишь при уверенности, что он сможет правильно программировать работу термостата.

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.

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.

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.

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.

Термостат 12 В

Использование терморегулятора 12 вольт практикуется в аквариумах, тепличных помещениях, при инкубации яиц. Прибор состоит из датчика и блока контроля. Температурные ограничения задаются самим пользователем. Как источник питания используется аккумулятор в 12 вольт. Преимущества такого устройства – несложное управление и низкая цена.

Применение регуляторов и датчиков температуры

Устройства устанавливаются как в жилых комнатах, так и в производственных помещениях. Если существует необходимость в регуляции работы теплого пола, можно купить прибор, снабженный двумя датчиками, один из которых монтируется на поверхность пола (будучи заточенным под считывание данных с твердых поверхностей), а другой – помещается на стену и работает с температурой воздуха. Терморегуляторы применяются и в бытовых приборах, работающих с температурными перепадами, а также в производстве автомобилей.

Без применения устройств контроля температуры не будет возможным слаженное функционирование систем и приборов, работающих с температурными перепадами. При выборе прибора нужно обращать внимание на то, насколько его конструкция и настройки подходят системе, в которой ему придется работать.

Видео

Комментировать
0 просмотров
Комментариев нет, будьте первым кто его оставит

Это интересно
No Image Строительство
0 комментариев
No Image Строительство
0 комментариев
No Image Строительство
0 комментариев
No Image Строительство
0 комментариев