Терморегулятор в розетку для бытовых обогревателей: виды, устройство, советы по выбору. Терморегулятор для котла отопления (регулятор температуры) Преимущества покупки в компании DigiTOP

Термореле с выносным датчиком температуры — это устройство для поддержания температуры в заданных пределах. Без него нельзя обойтись в системах отопления, микроклимата и теплицах. Подобные устройства различаются, как характеристиками, так ценой и надежностью. Сделать правильный выбор можно после получения общей информации о таких устройствах.

Что делает термореле

Устройства рассматриваемого типа относятся к классу термостатов. Например, таким считается термореле с выносным датчиком температуры. Это значит, что реле поддерживает температуру в заданных границах. Когда температура выходит за эти границы, реле переключает устройство нагрева: котел, теплый пол, обогреватель или тэн. Переключение делается таким образом, чтобы температура вернулась в заданные границы.

В самом простом случае термостат включает нагреватель, когда температура понизилась и стала меньше требуемой, и выключает, когда температура поднялась выше требуемой. Сложные терморегуляторы могут подключать и отключать несколько секций нагревателей или плавно регулировать мощность.

Термореле состоят из двух обязательных частей: датчика температуры и исполнительного устройства — это часть, которая замыкает контакты в силовой цепи. Эти части совмещаются в одном устройстве или соединяются с помощью кабеля. В каждом из этих случаев, реле работает правильно только тогда, когда датчик расположен там, где выдерживается задаваемая температура.

Кроме датчика и контактов выхода термореле часто содержат также устройство для установки желаемой температуры. В старых устройствах такое устройство выглядело как поворотная ручка или диск с шкалой, наносимой по радиусу указывающего клювика или метки. Новые, современные устройства, в большинстве цифровые и содержат несколько клавиш и дисплей. Но в некоторых моделях температура задается по прежнему, поворотной ручкой, что предпочитают потребители, в основном пожилые люди, с устоявшимися привычками. Выбор на рынке достаточен.

Основные параметры термореле

Таких параметров несколько. Вот самые важные из них:

• диапазон рабочих температур;
• точность уставки;
• гистерезис;
• мощность нагрузки.

Задаваемая для работы реле температура называется уставкой. Уставка лежит в диапазоне рабочих температур, с которыми работает температурное реле.

Гистерезисом называется промежуток температур устойчивого состояния реле, когда реле поддерживает нагрузку во включенном состоянии. Уставка может занимать любое положение на этом промежутке, но принадлежит этому промежутку. Гистерезис не есть плохое качество реле, часто нормируется, даже отдельно регулируется и помогает избежать слишком частого переключения в цепи нагревателей, которое будет сокращать срок службы тэнов.

В домашних устройствах положение уставки характеризуется как “плюс-минус”. Так проще считать. Например, комнатная температура комфортна для человека в пределах 18-20 градусов Цельсия. Если гистерезис регулятора составляет 1 градус, то уставка в этом случае составит 19 градусов. Если при этом точность термореле составляет 0,5 градусов, то температура будет поддерживаться в пределах 17,5 … 20,5 градусов. Говоря точнее, будет срабатывать термореле, а истинная температура будет определяться мощностью нагревателя, который работает совместно с этим реле.

Мощность нагрузки выражается через ток, который реле способно переключать. Известно, что электронагреватели потребляют наибольшую мощность среди остальных потребителей энергии. Значит, таким нагревателям необходим достаточный ток и реле должно обеспечить этот ток своими контактами. Если токовая нагрузка слишком велика для контактов реле, то используют промежуточное реле: магнитный пускатель или электронный силовой ключ. Иначе контакты реле быстро подгорят и реле выйдет из строя.

Виды термореле и его устройство

Применяются такие типы термореле, которые отличаются друг от друга принципами работы:

1. Реле с биметаллической пластиной.
2. Реле с термосопротивлением.
3. Реле с термопарой.
4. Реле с цифровым датчиком.

Рассмотрим каждый из видов этих реле подробнее. Такие термореле продаются и потребителю следует иметь о них достаточное представление.

C биметаллической пластиной

Эти реле стали применяться одними из первых и для своего времени были лучшими. В реле с биметаллической пластиной датчик температуры и контакты внешней цепи расположены рядом. Как основная деталь используется биметаллическая пластина. Ее изготавливают из двух металлов с различными коэффициентами теплового расширения. При нагреве, металл с большим коэффициентом расширяется сильнее другого. Это приводит к тому, что деталь, изготовленная из такой пластины, начинает изгибаться с постоянной зависимостью от температуры.

Изгибающаяся пластина действует на механическую часть с контактами, которые замыкаются и размыкаются под действием температур. Для добавления гистерезиса в механическую часть добавлено упругое коромысло, придающее механизму триггерный эффект для четкого переключения. На этот механизм также производится регулирующее действие со стороны винта, связанного со шкалой, размеченной в градусах или условных знаках.

На рисунке выше показан пример биметаллического реле (клапана) для водяной системы отопления. В настоящем реле вместо штока или плунжера усилие передается на электрические контакты. Подобное устройство использовалось в старых электроутюгах, тепловых реле магнитных пускателей, и до сих пор используется (в нерегулируемом исполнении) для защиты электрочайников от включения без воды. Но не только. Ему находилось применение в промышленности. У лучших образцов достигалась хорошая точность, но за счет усложнения и высокой цены.

Для чего нужен терморегулятор на батарею отопления, как он устроен, как им пользоваться и как самому смонтировать – обо всем этом мы расскажем в

В биметаллических реле, чтобы управлять уставкой и гистерезисом одновременно, часто применялось сразу два реле, перекидные контакты которых соединялись в соответствии с требуемой логикой. Такое реле показано на рисунке выше. На нем видна одна из двух биметаллических пластин, которую для большей чувствительности свернули в спираль. Одна шкала использовалась для уставки включения, а другая — для уставки выключения и гистерезис выбирался произвольно.

Преимуществами биметаллических термореле является их дешевизна и надежность, а недостатками — чувствительность к толчкам и ударам, а также невысокая точность и невозможность использовать выносной датчик.

Реле с термосопротивлением

Термореле с сопротивлением использует зависимость электрического сопротивления проводника или полупроводника от окружающей температуры. Этот тип реле распространился в 1970-х годах в промышленности, когда стали использоваться операционные усилители. Датчик в таком реле можно выносить на достаточное расстояние, а сам датчик может иметь миниатюрные размеры.

В качестве датчика в промышленных термореле использовались стандартные медные или платиновые сопротивления, заключаемые в герметичный корпус из нержавеющей стали. Такие датчики взаимозаменяемы. В простых и дешевых моделях, в частности бытовых, где не требуется высокая точность и стабильность контроля, применяется термисторный датчик.

Обратите внимание! Термистор (полупроводниковый терморезистор) имеет хороший отклик на изменение температуры, но недостатком термистора является нелинейность зависимости сопротивления от температуры. Из-за этого, каждый прибор может работать только с одним типом датчика и даже одним экземпляром. При замене на однотипный может потребоваться повторная калибровка.

Электронная часть термостатов описываемого типа состоит из делителя напряжения, одним плечом которого используется термистор, а другим — сопротивление с малым температурным коэффициентом. Получаемый сигнал усиливается и управляет электромагнитным реле. Улучшенные схемы используют мостовое включение датчика, усилитель сигнала с моста и компаратор с регулируемым опорным (сравнивающим) напряжением. Уставка задается величиной опорного напряжения, а гистерезис — либо подбором усиления сигнала (в дешевых устройствах), либо применением двух компараторов.

Реле с термопарой

Этот тип устройств близок к предыдущему, работающему на термосопротивлениях. Разница состоит в том, что для регистрации температуры используется не изменение сопротивления датчика, а термо э.д.с. (электродвижущая сила). Э.д.с. возникает в сплаве (спае) двух изолированных проволок из разных металлов. Такие датчики имеют хорошие характеристики, но требуют компенсации для второго спая. Так как на практике его обычно нет, то эта компенсация создается искусственно, причем “холодный спай” считается имеющим температуру в 20 градусов Цельсия, стандартную нормальную (комнатную) температуру.

Примечание! “Холодный спай” назван так не за свою температуру, а за то, что он, в противоположность “горячему”, не участвует в измерениях.

Обратите внимание! Для приборов изготовленных в США для внутреннего рынка, нормальной температурой считается 27 градусов Цельсия.

Термопары стандартизованы и взаимозаменяемы, но только на оригинальный тип, на который настроен используемый прибор. Подключение термопар иногда может использовать три клеммы, к одной из которых подключается компенсирующий термистор. Это используется при повышенных требованиях к точности и малом рабочем диапазоне.

Обратите внимание! При подключении термопар требуется соблюдать правильную полярность. Это важно учитывать при ремонте после обрывов!

Реле с цифровым датчиком

Это самый современный тип термореле для диапазона температур от -50 до +100 градусов, то есть, близкого к сфере деятельности человека и окружающей среды.

В качестве датчика используется полупроводниковый кристалл большой интегральной схемы (меньше спичечной головки), содержащей полупроводниковый датчик и микропроцессор для обработки данных сигнала. Для связи с остальной частью реле используется три провода: земля, питание и однопроводный интерфейс.

Особенность таких датчиков — они могут соединяться параллельно “гирляндой”, до 64 датчика и работать независимо в одной сети на одной шине. Для работы с ними разработан специальный протокол: контроллер передает адрес датчика, вслед за чем получает от него ответ. Благодаря этому можно получать продвинутые устройства контроля температуры с гибкими конфигурациями и минимальным расходом проводов и кабелей.

На рисунке выше показана плата одноканального термореле с дисплеем. Три кнопки предназначены управления режимом работы. Одной кнопкой реле переводится в режим задания уставки, а две другие кнопки используются для “прокрутки” значений на дисплее. Затем устройство переходит в режим поддержания температуры. Это пример самого простого цифрового термореле для бюджетных применений.

Цифровое термореле не обязательно использует цифровые датчики температуры. Такое реле может быть изготовлено для аналоговых датчиков с оцифровкой входного сигнала в самом реле, но датчик будет выносным. В устройстве может быть расположен датчик, измеряющий его внутреннюю температуру.

Видео — Терморегуляторы с датчиком температуры воздуха

Реле на DIN-рейку

Модули, собираемые на DIN-рейку, теперь окончательно вытеснили старый щитовой монтаж оборудования в шкафах, очень неудобный для обслуживания и ремонта. Защелкивание на рейку занимает секунды. Провода прокладываются в кабельных лотках в пределах шкафа и зажимаются винтовыми клеммами в точках подключения при их полной доступности для монтажа и освещенности.

Таким способом собирается электротехническое оборудование промышленного, коммунального и бытового назначения. Не составляют исключение и термореле, которые тоже выпускают в корпусе под крепление на DIN-рейку.

При установке в шкаф или бокс исчезает необходимость портить стены и внешний вид помещений. Датчики реле выводятся в контролируемую зону, а сами реле стоят с остальным оборудованием в шкафу.

В исполнении для DIN-рейки выпускаются термореле большинства типов. Интернет-магазины предлагают потребителям большой выбор. Некоторые модели содержат интерфейс для подключения по кабелю, например, для устройства беспроводной связи, если есть необходимость управлять реле удаленно с мобильника или смартфона.

Термореле своими руками

Для тех, кто умеет мастерить: работать с паяльником, имеет достаточный минимум знаний в области электротехники, есть варианты самостоятельного изготовления термореле. Из имеющегося разнообразия лучше выбирать не архаичные схемы прошлых десятилетий, а вариант, близкий к современности. Легче найти современные комплектующие, надежные в работе и точнее старых. Электрические схемы также стали проще, благодаря высокой степени интеграции новых чипов. Вот вариант с полупроводниковым аналоговым датчиком:

Датчик U1 выпускается в корпусе TO-92 или TO-220. В первом случае он годится только для измерения температуры воздуха. Второй корпус подходит для крепления к металлическим пластинам, например, для измерения температуры батарей или труб. Переменный резистор R5 должен быть с линейной характеристикой, так как датчик LM35 сам имеет хорошую линейность. Компаратор U2 сравнивает образцовое напряжение с ползунка резистора R5 и от датчика.

Выходной сигнал компаратора усиливается по току транзистором T1 и дальше поступает на базу транзистора T2, ключа, который включает реле K1. Диод D1 обязательно должен быть использован, для защиты транзистора T2 от электрического пробоя при самоиндукции катушки реле. Контакты нагрузки должны быть рассчитаны на ток 2-5 А. Если мощность нагрузки больше 400-1000 Вт, что соответствует выбранному реле, то следует применять промежуточный магнитный пускатель или симистор.

Таблица 1. Замена транзисторов и диодов

Датчик можно выносить за пределы платы устройства на расстояние 5-10 метров. Но в этом случае провод от вывода 2 должен быть в металлической оплетке (экранирован). Оплетка соединяется с выводом 3 (земля), а питание подается отдельным проводом. Резистор R1 и конденсатор C2 также требуется выносить вместе с датчиком и помещать в его собственный корпус. Устройство питается от источника напряжения постоянного тока 12 В.

Шкалу нужно отградуировать по показаниям образцового термометра, который поместите близко к датчику. Изменяя температуру, надо выждать 2-3 минуты, чтобы показания датчика и термометра уравнялись между собой.

Заключение

Термореле — терморегулятор, реле температуры, термостат, синонимы устройства. Развиваясь от простых электромеханических, с биметаллической пластиной или сильфоном, до современных цифровых устройств термореле претерпели большие улучшения показателей в сторону точности и надежности. При этом их цена остается невысокой, доступной для потребителей, а сами устройства — необходимыми для бытового кондиционирования, микроклимата, кухонной техники и тепличного хозяйства.

Перед приобретением термореле желательно ознакомиться с перечисленными здесь параметрами, чтобы выбрать подходящее устройство, а также учитывать особенности купленного прибора для надежной и долговечной работы. И еще надо помнить, что термореле – управляющий прибор, исправность которого влияет на другое оборудование или имущество, и оно должно быть всегда работоспособно и исправно.

Видео — Беспроводной термостат для котла отопления

Эффективное управление отоплением является жизненно важной частью рациональной работы котла и системы отопления дома. Грамотное использование элементов управления снизят потребление энергии агрегатом, при создании комфортной температуры в каждой комнате дома, избегая перегрева помещений. А управляет работой котла термостат (или программатор) в зависимости от температуры в помещении.

До 20% объёма потребляемых энергоносителей можно экономить применяя такого рода автоматику. А цены на энергоносители достаточно велики и желание каждого нормального человека снизить свои расходы.

Рассматриваем ситуацию, когда котёл рассчитан правильно, необходимое утепление помещений выполнено, а система отопления функционирует нормально.

Основные виды котлов и регулирование температуры

Существует несколько типов котлов: твердотопливные, газовые, электрические и работающие на жидком топливе.

Котлы получили широкое распространение по всему миру. Есть отечественные образцы, есть котлы и импортного изготовления. Материал изготовления сталь или чугун. Простой в эксплуатации, экономичный, с функцией регулировки температуры теплоносителя. В более дешёвых моделях эта функция реализуется с помощью специального устройства – термоэлемента.

Конструктивно термоэлемент представляет собой металлическое изделие, геометрические размеры которого под воздействием температур уменьшается либо увеличивается (в зависимости от степени нагрева). А от этого меняется, в свою очередь, положение специального рычага, который закрывает и открывает заслонку тяги. На фотографии показан образец такого регулятора:

Чем больше открыта заслонка, тем сильнее процесс горения, и наоборот. Таким образом, объём воздуха, который поступает в камеру сгорания закрытого типа, полностью контролируется термостатом, и при необходимости его подача прекращается и процесс горения затухает. В более современных моделях установлены контроллеры, которые в зависимости от заданных тепловых режимов управляют потоком воздуха, включая (или отключая) специальный вентилятор (смотри фото ниже):

Газовые котлы — самые распространённые и дешёвые в эксплуатации агрегаты. Котлы бывают одноконтурные и двухконтурные. Одноконтурные котлы имеют один теплообменник и предназначены только для отопления. Схема включения представлена на рисунке ниже:

Двухконтурные котлы имеют два теплообменника и предназначены для отопления и получения горячей воды. Схема включения котла представлена ниже:

Некоторые котлы имеют отдельные регуляторы для температуры отопления и горячей воды.

Электрические котлы

Достаточно распространённая альтернатива газовым и твердотопливным котлам. Масса преимуществ, большой КПД, но большой срок окупаемости. Подключение простое, как и у газовых котлов, но без подвода холодной воды. Предусмотрено регулирование температуры и защита от перегрева.

При помощи простого механического таймера электрического котла возможны три варианта запуска системы центрального отопления :

1. Котёл выключен;
2. Котёл подаёт тёплую воду;
3. Котёл включается и выключается в установленное время.

Механические таймеры обычно имеют большой круглый циферблат с 24-часовой шкалой в центральной части. Поворачивая диск, можно установить нужное время, а затем оставить его в таком положении. Включение котла будет происходить в нужное время. Внешняя часть состоит из набора вкладок 15-минутного периода, которые вставлены для удобства регулировки работы и настройки режимов. Возможна экстренная перенастройка, которая выполняется при включённом в сеть котле.

Механические таймеры просты в настройке, но при этом котёл всегда включается и выключается в то же время каждый день, а это может не удовлетворить хозяев, если семья большая, и банные процедуры проводятся несколько раз в день в разное время.

Виды терморегуляторов

По виду функций их можно разделить на несколько групп:

— с одной функцией (поддержание температуры);

— с большим количеством функций (программируемые).

По исполнению терморегуляторы делятся на типы: беспроводные и с проводами для связи с котлом. Устанавливают терморегуляторы в удобное место, подключают температурный датчик, соединят с системой управления котла и пользуются.

К комнатным термостатам нужен постоянный приток воздуха для нормальной и правильной работы, поэтому они не должны быть закрыты шторами или заблокированы мебелью. Соседние с электрическим терморегулятором приборы могут мешать корректной работе устройства: светильники, телевизоры, отопительные приборы, находящиеся рядом.

Программируемый электронный комнатный термостат позволяет выбрать нужную и комфортную температуру в любое время, его легко перенастраивать и менять режим работы. Таймер времени позволяет установить другой шаблон для отопления в будние и выходные дни. Некоторые таймеры позволяют устанавливать различные параметры для каждого дня недели, это может быть полезно для людей, работающих неполный рабочий день или посменно. Такими термостатами оснащены многие модели Terneo и КЧМ.

Программируемый комнатный термостат позволяет установить индивидуальные нормативы отопления на каждый день в соответствии с образом жизни и поддерживать температуру дома все время, независимо от присутствия или отъезда хозяев.
Видео: Подключение комнатного термостата к газовому котлу

Если за систему отопления отвечает котёл с радиатором, как правило, нужен только один программируемый комнатный термостат для управления всем домом. Некоторые шаблоны должны быть скорректированы весной и осенью, когда часы ушли вперёд и назад, или произошла определенная смена климатических условий. Также рекомендуем менять настройки температур при смене дня и ночи.

Такой контроллер климата имеет несколько опций, которые расширяют его возможности:

• «Партия», которая прекращает отопление на несколько часов, после возобновляет;
• «Перекрыть» позволяет временно изменить запрограммированные температуры во время одного из настроенных периодов;
• «Праздник», увеличивает интенсивность нагрева либо уменьшает её в течение определённого количества дней.

Центральный терморегулятор

Такой терморегулятор расположен далеко от вашего котла и обычно позволяет включать или выключать отопление во всём доме. Старые версии соединены проводами с котлом, более новые системы, как правило, посылают сигналы в командный пункт устройства. Именно приспособлениями нового типа оснащены довольно дорогие, но эффективные приборы: котлы двухконтурные Ferroli, Beretta и отечественные АОГВ.

Наиболее известны комнатные терморегуляторы для двухконтурного котла торговой марки Gsm и Protherm. У них встроенный дилатометрический терморегулятор для котла, который в зависимости от модели, может работать дистанционно, часто эта технология используется для электрического котла либо твердотопливных агрегатов.

Комнатный термостат отключает нагрев системы по мере необходимости. Он работает путём измерения температуры воздуха, и включения отопления, когда температура воздуха падает ниже установки термостата, и его выключения, когда установленная температура будет достигнута.

Советы:

1. Рекомендуется установка термостата на 20 ° С;
2. В ночное время устанавливаемая температура должна быть в пределах 19-21° С.
3. Желательно, чтобы в детской комнате было около 22 ° С.
4. Температура не должна опускаться ниже 22 ° C в помещении для пожилых людей и людей с ограниченными возможностями.

Как правило, только на одном микроконтроллере климата в системе отопления основана температура всего дома, либо отдельных помещений. Лучший вариант его расположения в гостиной или спальной комнате, которые, вероятно, должны быть самым посещаемым местом в доме.

Комнатным термостатам нужен свободный поток воздуха для измерения температуры, поэтому они не должны быть закрыты шторами или заблокированы мебелью. Соседние с электрическим терморегулятором приборы могут мешать корректной работе устройства. К ним относятся лампы, телевизоры, соседские котлы через стену, сенсорные выключатели.

Термостатические регулирующие клапаны

Термостатический клапан простое решение задачи получения теплоносителя заданной температуры за счёт осуществления подмеса более холодной воды к более тёплой. Вид трехходового клапана представлен ниже:

Термостатический клапан радиатора позволяет контролировать температуру в комнате путём изменения потока горячей воды через радиатор. Они регулируют поток горячей воды через радиатор, но не управляют котлом. Такие устройства должны быть установлены, чтобы настраивать температуру, которая нужна в каждой отдельной комнате.

Эта идея должна рассматриваться как дополнение к установке терморегулирования. Также подобные устройства нуждаются в периодической переналадке и регулярной проверке работоспособности (каждые полгода во время смены режимов работы).

Самодельный внешний терморегулятор для котла: инструкция

Ниже представлена схема устройства самодельного терморегулятора для котла, которая собрана на микросхемах Atmega-8 и серии 566, жидкокристаллическом дисплее, фотоэлементе и нескольких температурных датчиков. Программируемая микросхема Atmega-8 и отвечает за соблюдение заданных параметров уставок терморегулятора.

Собственно говоря, данная схема включает или выключает отопительный котёл при понижении (повышении) температуры наружного воздуха (датчик U2), а также выполняет эти действия при изменении температуры в комнате (датчик U1). Предусмотрена корректировка работы двух таймеров, которые позволяют регулировать время указанных процессов. Кусок схемы с фоторезистором влияет на процесс включения котла по времени суток.

Датчик U1 стоит непосредственно в комнате, а датчик U2 на улице. Подключается к котлу и устанавливается рядом с ним. При необходимости можно добавить электрическую часть схемы, позволяющую включать отключать агрегаты большой мощности:

Ещё одна схема терморегулятора с одним параметром регулирования на базе микросхемы К561ЛА7:

Собран терморегулятор на базе микросхемы К651ЛА7 отличается простотой и лёгкостью при регулировке. Наш термостат – это специальный терморезистор, который значительно уменьшает сопротивление при нагревании. Данный резистор включён в сеть делителя напряжения электричества. В этой цепи также расположен резистор R2, при помощи которого мы и можем устанавливать необходимую температуру. На основе такой схемы можно сделать термостат для любого котла: Бакси, Аристон, Эвп, Дон.

Еще одна схема на терморегулятора на базе микроконтроллера:

Устройство собрано на базе микроконтроллера PIC16F84A . Роль датчика выполняет цифровой термометр DS18B20. Малогабаритное реле управляет нагрузкой. Микропереключатели задают температуру, которая высвечивается на индикаторах. До сборки потребуется запрограммировать микроконтроллер. Сначала сотрите все с чипа и потом перепрограммируйте, а далее произведите сборку и пользуйтесь на здоровье. Устройство не капризное и работает нормально.

Стоимость деталей 300-400 рублей. Аналогичная модель регулятора стоит в пять раз дороже.

Несколько советов напоследок :

• хоть к большинству моделей и подходят разные варианты термостатов, все же желательно, чтобы терморегулятор для котла и сам котёл были произведены одним производителем, это значительно упростит монтаж и сам процесс эксплуатирования;
• перед покупкой такого оборудования нужно просчитывать площадь помещения и необходимую температуру, чтобы избежать «простоев» техники, и смены проводки в связи с подключением приборов более высокой мощности;
• перед установкой оборудования нужно позаботиться о теплоизоляции помещения, иначе высокие теплопотери будут неизбежны, а это дополнительная статья расходов;
• если, неуверены, что нужно приобретать дорогостоящую технику, то можно провести потребительский эксперимент. Приобрести более дешёвый механический термостат, отрегулировать его и посмотреть результат.

1. Электромагнитные реле и их подключение к терморегулятору
   (какие бывают, чем отличаются и главное как их подключать к терморегулятору)

Электромагнитные реле.

Что это за приборы? Для чего они нужны? Как их правильно выбрать?

Главная составляющая часть любого релейного прибора — это электрические контакты или контактные группы, которые коммутируют цепи освещения, нагрева и охлаждения, проветривания и увлажнения, а так цепи включения приводов разнообразных исполнительных устройств и механизмов. Причем инициирующим воздействием для коммутации может быть как электрический сигнал, так и различные физические явления как например изменение давления или температуры. Но сейчас мы рассмотрим только релейные приборы с переключением, происходящим за счет подачи на них напряжения определенной величины, называемого «напряжением срабатывания». Это электромагнитные реле, контакторы и пускатели.

Электромагнитные реле.

Принцип работы электромагнитных реле состоит в том, что при подаче напряжения на обмотку электромагнита возникает магнитное поле, притягивающее к сердечнику электромагнита металлическую деталь под названием «ярмо». Эта деталь воздействует на подвижные контакты контактных групп. Надо отметить, что в зависимости от типа реле, этих контактных групп может быть несколько. Чаще всего от одной до шести.

А теперь более детально об элементах конструкции реле

Обмотка катушки электромагнита реле.

Электромагнит как правило выполняется по классической схеме. На металлический сердечник одет каркас, а на этом каркасе намотана катушка. Количество витков этой катушки и некоторые другие параметры определяют напряжения срабатывания реле.

Для реле наиболее важными параметрами являются напряжение срабатывания и род тока, постоянного или переменного, на которые она рассчитана. Эти параметры обозначена на корпусе реле или непосредственно на его обмотке. Для напряжения постоянного тока это может быть например = 12 В или 12 VDC (DC - direct curren), . А для переменного тока ~ 220 B или 220 VAC (AC - alternating current). Иногда на обмотке указывают электрическое сопротивление для расчета силы тока в цепи обмотки по закону Ома:

Сила тока (в Амперах) прямо пропорциональна напряжению (в Вольтах) и обратно пропорциональна сопротивлению (в Омах). I=U/R.

Смысл этой формулы в том, что при увеличении напряжения на электрической цепи сила тока увеличивается, а при увеличении сопротивления в цепи — уменьшается. Следует отметить, что понимание закона Ома очень важно для понимания практически всех электрических процессов.

Для некоторых типов реле постоянного тока бывает существенной полярность подключения обмотки электромагнита. Эта особенность обозначается символом <+> около одного из контактов.

Необходимо добавить, что если напряжение управления подается на обмотку реле через транзистор, тиристор, микросхему или другой электронный компонент, надо не забывать о защитном диоде, подавляющем ЭДС самоиндукции катушки. Диод нужно подключить параллельно обмотке в обратном включении (катод к плюсу, анод к минусу). В противном случае управляющий электронный компонент выйдет из строя. Надо отметить, что некоторые типы реле уже имеют диод в своем составе. В этом случае на его корпусе можно увидеть символ этого диода с привязкой анода и катода к контактам обмотки.

Контактные группы.

Контактные группы вторичной цепи могут быть нормально разомкнутыми и замыкающие вторичную электрическую цепь после подачи напряжения на обмотку реле, нормально замкнутыми выполняющими размыкание цепи и переключающимися.

Коммутирующая способность реле.

Наиболее важным параметром контактных групп является номинальная сила тока, на которую рассчитаны контакты.

Для примера на фотографии, слева, приведены два очень похожих реле. У них одинаковые контактные группы в виде двух переключающихся контактов, но разные обмотки. У верхнего рабочее напряжение обмотки 220 В переменного тока, а у нижнего, 12 В постоянного тока. А справа представлен простой терморегулятор с миниатюрным низковольтным реле, управляемым 12 VDC и предназначенным для коммутации низкого напряжения 115 VAC или 14 DAC.

Этот ток зависит от многих конструкционных факторов. Но главным из них можно назвать площадь контактов, соприкасающихся в замкнутом состоянии. Чем «пятачки» больше, тем больше допустимый ток. И конечно, этот параметр написан на корпусе реле. Второй важный параметр — это максимальное напряжение в коммутируемой цепи. Оно так же зависит от ряда факторов, в данном случае могущих быть исключенных из рассмотрения. Для примера, на корпусе может быть надпись 10 А 240VAC , или 10 A 28 VDC. Следует отметить, что допустимое напряжение постоянного тока ниже, чем допустимое напряжение постоянного тока. Поэтому, род тока смотреть нужно внимательно.

Для чего нужно реле.

Используя реле мы можем преследовать три главных цели.

Во первых, это управление нагрузкой, потребляемый ток которой, и соответственно потребляемая мощность, выше возможностей управляющего устройства.

Во-вторых, управление устройствами с разными напряжениями питания. Это возможно, поскольку обмотка и контактные группы реле полностью изолированы друг от друга. (Эта особенность называется гальванической развязкой цепей).

Ниже приведена условная функциональная схема включения-выключения исполнительного устройством с учетом этих возможностей. Так же эта схема иллюстрирует применение защитного диода, упомянутого выше и очень важного в данном случае.

Эту схему следует применять для исполнительных устройств и механизмов работающих в режиме включено — отключено. К таким устройствам можно отнести различные насосы, компрессоры, нагреватели, различные световые приборы с управляемым режимом работы, фитосветильники.

Управление исполнительными устройствами производится через контакты электромагнитного реле. В качестве примера исполнительные устройства выбраны с напряжением питания 220 вольт переменного тока. А на обмотку реле подается управляющее напряжение 12 вольт.

Для нормальной работы схемы необходимо обеспечить, чтобы номинальное рабочее напряжение контактов реле было равно или выше, чем напряжение электросети. А номинальный рабочий ток был выше тока, потребляемого нагрузкой в пиковых режимах. При управлении лампами накаливания следует учитывать, что в холодном состоянии сопротивление ее нити накала в 10 раз меньше, чем после выхода на режим свечения.

Можно добавить, что вместо биполярного транзистора NPN структуры можно применять полевые MOSFET транзисторы с каналом N-типа, или маломощное первичное реле.

Строим терморегулятор.

За основу возьмем самый простой терморегулятор TR-12V. Это недорогой бескорпусной терморегулятор позволяющий управлять нагревом ТЭНа через встроенное малогабаритное реле.

Этот вариант схемы рассчитан на подключения низковольтного ТЭНа, питаемого от того же источника питания, что и сам регулятор. Подключения ТЭНа с питанием от электрической сети 220 вольт нежелательно в связи с тем, что на некоторые экземпляры терморегулятора завод-изготовитель устанавливает электромагнитное реле с максимальным напряжением 125VAC.

В качестве нагревателя, ТЭНа, используем специальный нагревательный провод из углеволокна.

Зачистка концов нагревателя для подключения к клеммам весьма проста. После зачистки изоляции кончик этого провода становится похож на пушистую кисточку, состоящую из множества тоненьких волосков.

А для подключения к устройству управления эту кисточку можно обжать обжимным наконечником и подсоединить к обычным винтовым клеммам. Именно такие клеммы применены в терморегуляторе и в источнике питания.

Удельное сопротивление, измеренное омметром, имеет величину порядка 20 Ом на погонный метр. (Отрезок длиной около 300 мм имеет сопротивление чуть больше 6 Ом).

Таким образом, полуметровый отрезок нагревательного провод при 12 вольтовом питании выделяет тепловую мощность около 15 ватт. Два, три или четыре таких отрезка соединенные параллельно, выделяют 30, 45 или 60 ватт соответственно. Естественно мощность источника питания 12 VDC должна быть больше мощности выделяемой ТЭНом.

Углеродное волокно — это современный материал, состоящий из тонких углеродных нитей диаметром от 5 до 15 мкм , образованных преимущественно атомами углерода . Атомы углерода объединены в микроскопические кристаллические структуры, выровненные параллельно друг другу. Выравнивание этих структур придает волокну большую прочность на растяжение.

Нагреватель из углеродного волокна очень удобен для системы нагрева с высокой точностью поддержания температуры. Равномерное распределение выделяемой тепловой мощности, небольшой удельный вес позволяющей температуре на поверхности нагревателя изменяться очень быстро, позволяющая конфигурировать любую форму нагревателя гибкость, все это способствует эффективности применения данного вида нагревателя.

В следующих статьях мы расскажем Вам о множестве других электрических и электронных устройств, которые могут быть интересны фермеру.

Комплектация современного отопительного оборудования редко обходится без температурных регуляторов. Такие приборы позволяют без лишних манипуляций настраивать агрегат на подходящий режим эксплуатации в соответствии с текущими запросами. Более того, управление производится в автоматическом режиме, не требуя участия самого владельца. Как же такая система принимает решения во время самостоятельного контроля? Все довольно просто. для команд эксплуатируемому оборудованию выступают термодатчики на включение, выключение и другие функции. Это чувствительные элементы, которые фиксируют значения микроклимата и передают их на термореле, непосредственно управляющее системой отопления.

Общие сведения о термодатчиках

Основной управляющий комплекс представляет собой контроллер, через который подаются сигналы на целевой объект в виде котла, бойлера, радиатора или другой отопительной установки. К слову, терморегуляторы используются не только в системах отопления, но и в вентиляции, холодильных установках и т. д. В любом случае термодатчики на включение/выключение отопления выступают в качестве источника сигнала о параметрах обслуживаемой среды. Дело в том, что котел или другой прибор обогрева должен поддерживать определенной зоны. В зависимости от текущих показателей на данном участке меняются и рабочие параметры котла. Соответственно, для этого оборудование должно получать информацию от источника в виде датчика о том, какой на данный момент режим температуры будет оптимальным.

При этом надо разграничивать функции термодатчика и контроллера. Чувствительный элемент всего лишь выступает индикатором температуры и отправляет соответствующие данные на контроллер. И уже микропроцессор контроллера посылает соответствующие команды котлу. Но перед этим информация, которую отсылают термодатчики на включение/выключение или другие задачи, обрабатывается в соответствии с заложенной пользователем программой.

Разновидности устройства

Разработчики управляющих термостатов предлагают датчики разных типов, которые отличаются принципом работы, конструкционным устройством, способом передачи информации и другими характеристиками. Простейшим элементом принято считать термодатчик для котла, который преобразует температурное значение в электрическое сопротивление. В сущности, это терморезисторы, которые внешне напоминают проводниковые элементы, за что их и считают простейшими индикаторами. К недостаткам таких моделей относят невысокую точность и проблематичность при организации стабильного взаимодействия с термостатами. Более технологичные исполнения термодатчиков демонстрируют газовые и электрохимические чувствительные элементы.

Кроме этого, сенсоры бывают проводными и беспроводными. Широкими возможностями инсталляции отличается терморегулятор с выносным датчиком температуры, работающий по радиосигналу. Такие модели при необходимости можно устанавливать и на улице. Проводные же устройства при монтаже ограничиваются расстоянием кабеля, длина которого обычно составляет 20-30 м.

Монтаж и подключение датчика

Для начала следует выбрать подходящее место, где должна замеряться температура. Далее протягивается трасса кабеля, по всей длине которой желательно избегать контактов с металлическими элементами, слишком теплыми или холодными поверхностями. При установке важно учитывать, что поток замеряемой среды воздуха и электроразъем элемента должны иметь встречное направление. После фиксации контура можно подключать термодатчик для котла к предустановленному реле. Это делается с помощью комплектной фурнитуры. Как правило, черный провод подается на «минус» термореле, а красный - на «плюс».

Дополнительные компоненты

В своих комплектах производители иногда предусматривают адаптеры и предохранители, которые также подключаются через соответствующие разъемы. Адаптер, к примеру, служит для реализации переходных точек и разветвлений между датчиками, реле и контроллерами. Но это относится к сложным схемам промышленного назначения. Что касается предохранителя, то он обеспечивает электрозащиту управляющей оснастки. Важным компонентом, которым дополняются современные термодатчики на включение/выключение, также является антисипатор. Это специфическое тепловое устройство, которое корректирует температурные показатели, обеспечивая более высокую скорость изменения нагрева. Иными словами, антисипатор делает чувствительный элемент датчика более восприимчивым к изменению температуры окружающего воздуха, что положительно сказывается на точности подаваемых сигналов.

Инструкция по эксплуатации

Начинается работа с на подходящий режим работы. Далее следует удостовериться, что датчик термореле показывает корректные данные и готов к использованию. К этому моменту соединение должно быть организовано и протестировано. Чтобы устройство показывало верные значения, следует его надежно оберегать от внешних физических воздействий. Желательно предусмотреть прочный корпус, но без герметичной изоляции.

Свидетельством о том, что датчик взаимодействует с реле и контроллером, будет отражение конкретных температурных показателей на панели управления. Некоторые термодатчики на включение-выключение отопления также могут отправлять информацию о влажности и скорости ветра - при условии установки элемента на улице.

Как выбрать оптимальный термодатчик?

Специалисты рекомендуют приобретать датчики уже в едином комплекте с отопительным оборудованием и терморегулятором. Хотя часто бывает, что тот же котел по характеристикам соответствует требованиям, а датчик с терморегулятором - не подходят. В этом случае приобретать нужно отдельные устройства, полностью ориентируясь на условия применения. Также следует учитывать функциональную направленность прибора. Базовый вариант представляет термодатчики на включение/выключение, показания которого не позволят контроллеру принимать более сложные решения. Многофункциональные же датчики обеспечивают возможность тонкой автоматической настройки с точностью до 1-2 ºC.

Заключение

Многие пользователи домашнего отопительного оборудования рассматривают управляющую электронику как бесполезный функционал и лишнюю статью энергозатрат. На деле же это не так. Разумеется, такая оснастка стоит денег, но качественные термодатчики, цены на которые варьируются в пределах 2-3 тыс. руб., смогут вернуть затраченные вложения уже в первые месяцы эксплуатации. Дело в том, что регулятор является не просто средством эргономического обеспечения, которое делает эксплуатацию системой отопления удобной для пользователя. Это еще и эффективный инструмент оптимизации энергозатрат, поскольку закладываемые программы контроля вполне могут исключать напрасное использование ресурсов оборудования не по назначению.

Промышленная и бытовая автоматика управления системами отопления обязательно комплектуется различными термореле регулирования температуры, которое производит включение выключение нагревателей или исполнительных устройств. В результате поддерживается температура в доме на заданном уровне. Такой режим работы оборудования позволяет получить значительную экономию энергоресурсов при комфортном микроклимате в доме.

Виды термореле

Самый простой (он же самый дешёвый) регулятор температуры имеет вид небольшого электронного блока с ручкой задания температуры, установленного на стене и соединённого с исполнительным устройством проводами. По функциональным возможностям регуляторы подразделяются на следующие виды :

1. С возможностью программирования. Они оснащены жидкокристаллическими дисплеями, а с объектом регулирования могут соединяться проводами или поддерживать беспроводную связь. Программу можно составлять таким образом, что на время отсутствия людей температура будет снижаться, а за час до их возвращения — повышаться.
2. Программируемые с модулем GSM , который позволяет дистанционно управлять работой установки с помощью SMS -сообщений. У продвинутых моделей имеются специальные приложения для установки на смартфоны.
3. Регуляторы с питанием от батареек, то есть обладающие полной автономией. Недостатком является необходимость регулярной смены батареек.
4. Беспроводные с датчиками измерения наружной температуры. Считаются наиболее эффективными, так как обеспечивают принцип регулирования с учётом изменения температуры снаружи.

По назначению терморегуляторы классифицируются как:

Основные характеристики терморегуляторов

Регуляторы бывают регулируемые и с жёсткой настройкой на заданные параметры. Встречаются модели, работающие как сигнализаторы, то есть подающие сигнал при достижении указанной температуры. При покупке терморегулятора следует учитывать особенности имеющейся системы отопления - тип котла и место его размещения, величина отапливаемой площади, есть ли необходимость одновременного обогрева всех помещений и пр. Опираясь на эти критерии нужно подобрать термореле с необходимыми параметрами :

• показатель срабатывания — это значение температуры, при котором замкнутся или разомкнутся контакты реле;
• показатель возврата характеризуется значениями, при которых устройство переходит в исходное состояние;
• дифференциал — это диапазон значений температуры, в котором не меняется состояние регулятора после срабатывания;
• значение коммутируемого тока и напряжения определяет возможность подключения к прибору исполнительных устройств определённой мощности;
• величина сопротивления контактов;
• время срабатывания;
• погрешность может доходить до 10% в обе стороны от заданного значения.

Выбор оптимального терморегулятора

Лучшим вариантом, конечно, будет регулятор, входящий в комплект котла, однако, часто случается, что его параметры не соответствуют предъявляемым условиям. В огромном ассортименте моделей и цен, где представлены модели от простейших механических до систем, работающих через компьютер, трудно сделать правильный выбор.

По функционалу для домашней автоматизации отлично подойдёт термореле kit bm4022. С его помощью можно контролировать и регулировать температуру не только воздуха в помещении, но и теплоносителя в системе отопления, если использовать выносной датчик. Возможен вариант включения вентилятора для охлаждения какого-либо объекта, если он нагрелся до установленной температуры. Возможность регулировки порога срабатывания в диапазоне от 0 до 150° C позволяет поддерживать температуру на заданном уровне. Мощное электромагнитное реле может напрямую управлять нагревательными приборами мощностью до 2 кВт. При покупке возможен подбор комплектации под определённые требования.

Подключение терморегулятора

После установки регулятора к нему нужно подвести электропитание с отдельного автомата, установленного в распределительном щитке. Для этого используется двухпроводный кабель, который подключают к входным клеммам регулятора «ноль» и «фаза». Если величина тока, коммутируемая прибором, соответствует мощности подключаемого обогревателя, то провода от него подключаются к выходным клеммам «плюс» и «минус». Сечение проводов лучше выбирать с запасом, чтобы они не грелись при прохождении через них максимального тока.

В случае если ток, потребляемый обогревателем, превышает предельные параметры термореле к выходным клеммам нужно подключить магнитный пускатель с соответствующим током нагрузки . Пускатель потребуется также для подключения нескольких обогревателей к одному регулятору. Корпус обогревателя необходимо обязательно заземлить. Для заземления используется отдельный провод с небольшим сопротивлением. После этого регулятор можно включать в работу.

Если нет хотя бы минимальных навыков работы с электрооборудованием, то во избежание неприятностей лучше пригласить квалифицированного электрика.