Терморегулятор своими руками: схема и пошаговая инструкция

Немного теории

Любой термостат конструктивно включает в себя три основных блока:

• измерение;
• логичный;
• исполнительный.

Теоретически датчик температуры можно представить набором из четырех резисторов, среди которых три резистора будут представлены элементами с постоянными электрическими параметрами, а четвертый — переменными. Они собраны в схему измерительного полурычага, показанную на рисунке 1 ниже:

Датчик из полуплечих резисторов

На схеме показан принцип подключения резисторов для получения датчика температуры. Как видите, резистор R2 является переменным и меняет свое физическое значение в соответствии с изменением температуры окружающей среды. При подаче того же напряжения питания на термостат при изменении сопротивления в плече ток в цепи увеличится.

На основании изменений анализируются колебания температуры, в результате чего рабочий элемент заставляет работать термостат, а затем выключает или включает оборудование.

Для измерения сопротивления резисторов в качестве логического элемента установлена ​​микросхема, работающая в режиме компаратора. Его задача — сравнить электрические сигналы в двух плечах. Пример схемы регулирования температуры показан на рисунке:

Принципиальная схема термостата

Здесь блок микросхем У1А получает сигналы от датчика температуры на входы 2 и 3. При достижении температуры срабатывания в плечах начнут течь разные токи, и компаратор подаст сигнал на включение на элемент управления электронный термостат.

Когда датчик термометра остынет, ток в плечах термостата уравняется, и электронное устройство подаст управляющий сигнал на выключение. Вышеописанная электронная схема работает в двух устойчивых состояниях – включенном и выключенном, чередование режимов работы происходит в соответствии с заданной логикой.

Данная схема термостата используется при работе кулера персонального компьютера; получает ток от блока питания, ток в плечах сравнивается. При перегреве блока питания термостат переведет транзистор в противоположное состояние и запустится вентилятор.

Этот принцип можно использовать не только в вентиляторах, но и в ряде других устройств:

• контролировать работу электрообогрева по показаниям температуры в помещении;
• установить уровень температуры в самодельном инкубаторе;
• при подключении к полу с подогревом для контроля его работы;
• установить температурный диапазон работы двигателя, с принудительным охлаждением или отключить систему при достижении предела температуры;
• для паяльной станции или ручного паяльника;
• в системах охлаждения и охлаждающем оборудовании с логикой снижения температуры в определенных пределах;
• в духовках и плитах как бытового, так и промышленного назначения.

Область применения термостата ничем не ограничена; везде, где вы хотите контролировать уровень температуры в автоматическом режиме с регулировкой мощности, такой прибор станет отличным помощником.

Достоинства и недостатки

Оценены преимущества и недостатки отдельных схем с учетом реальных условий эксплуатации. Иногда выгодно потратить время и деньги на этапе внедрения, чтобы продлить срок службы готового продукта. Нет смысла делать самоделку, если заводской аналог с официальными гарантиями стоит дешевле.

Самодельный регулятор температуры

сделать функциональный термостат своими руками не так уж и сложно. Однако вам нужно реалистично оценивать свои способности. Следующие инструкции помогут вам принять правильное решение.

Простейшая схема

Чтобы исключить лишние трудности, используйте схему с блоком питания без трансформатора. Для выпрямления напряжения питания используется обычный диодный мост. Необходимый уровень постоянной составляющей поддерживается стабилитроном. Конденсатор исключает перенапряжения.

Типовой делитель подходит для регулирования напряжения. В одном плече установлен резистор, который реагирует на изменение температуры. Для управления приводом подойдет реле.

Прибор для помещения

Данное устройство можно использовать для поддержания температурного режима в мини-теплице или другом ограниченном объеме. Основным элементом является микросхема операционного усилителя, включенная в режиме сравнения напряжений. Точная и грубая регулировка порога срабатывания производится резисторами R5 и R4 соответственно.

На микросхеме LM 311

Этот вариант предназначен для подключения электрического теплого пола и других тяжелых нагрузок. Следует обратить внимание на повышенную надежность изделия, которая обеспечивается гальванической развязкой цепей со слабыми и сильными токами.

Фазировка на терморегуляторе

Частый вопрос: есть ли разница, куда подключать фазу на термостате, а куда подключать ноль?

Да, у меня есть. Это не влияет на логику работы устройства, но и на безопасность не влияет.

Если перепутать фазу и нейтраль, то при выключении термостата разорвется не фазный провод, а нейтраль. Таким образом, на кабеле теплого пола всегда будет присутствовать фаза, что, естественно, небезопасно.

В тех устройствах, которые имеют отдельный переключатель на корпусе, при его нажатии происходит разрыв одновременно двух проводников, как фазного, так и нейтрального. Но это в режиме ручного отключения и не во всех моделях.

Часто ноль подается прямо через щель. Я вошел в терминал и сразу пошел на теплый пол.

В этом случае сам выключатель отвечает только за прерывание подачи питания на плату управления. При автоматическом срабатывании датчика всегда разрывается только один провод.

Как отремонтировать

Восстановить самодельный датчик температуры своими руками несложно, поскольку технология проверки (регулировки) известна. Инструкцию по ремонту заводской продукции можно найти на официальном сайте производителя.

Подключение температурного датчика

Еще одна ошибка возникает при замене или подключении к одному и тому же регулятору датчиков разных производителей. Дело в том, что все они имеют определенное сопротивление, соответствующее определенной температуре.

А если поменять датчик температуры на другой, не меняя настроек, это может привести к некорректной работе отопления. Разница температур между зарегистрированной и фактической температурой может достигать 10 градусов!

Из-за другого сопротивления, меньшего заводского, контроллер воспримет это как слишком высокую температуру и подаст команду на досрочное выключение, даже несмотря на то, что теплые полы еще не будут достаточно теплыми.

Для теплого пола используются так называемые NTC-датчики – датчики отрицательного температурного коэффициента. Этот термин означает, что с повышением температуры окружающей среды их сопротивление уменьшается.

Еще есть PTC – положительный коэффициент сопротивления. С ними происходит обратный процесс.

Продвинутые устройства (Devireg Touch) в основном имеют несколько типов датчиков, включенных в программу настроек. На этапе установки вы просто выбираете нужный.

Если вы не знаете марку, необходимо вручную измерить сопротивление мультиметром.

Полученные данные сравниваются и проверяются, соответствуют ли они заводским настройкам или нет.

Самой правильной системой отопления считается та, которая имеет в каждой комнате свою зону управления. Что это значит?

Если в доме только один термостат, разброс температур в разных частях здания достигнет 5-6 градусов.

Поэтому вам нужно купить и установить не один, а несколько термостатов.

Вы можете установить отдельное управление для двух зон одновременно, изменяя при этом приоритет температуры. То есть установить его в термостат в одной комнате, а от него запустить выносной датчик в соседнюю комнату.

В этом случае необходимо выбрать в настройках, на какой элемент должен реагировать термостат – встроенный в дом или внешний. Вы не сможете добиться одинаковой температуры от одного агрегата.

Размещение термостатов во влажных помещениях запрещено. Они должны иметь соответствующий уровень защиты от влаги и устанавливаться в зоне 3.

Видео

 

Обзор схем

В зависимости от типа элементов, из которых состоит термостат, различают механические и цифровые термостаты. Работа первого основана на работе реле, второй имеет электронный блок, управляющий процессами. Ниже мы рассмотрим примеры работы нескольких схем.

Схема термостата №1

На приведенной схеме измерение происходит за счет резисторов R1 и R2; при колебаниях температуры переменный резистор R2 будет изменять величину падения напряжения. Затем через усилитель термостата, представленный парой транзисторов, электрический ток начнет течь через катушку реле К1.

Когда величина тока в соленоиде создаст магнитный поток достаточной силы, сердечник притянется и переключит контакты в другое положение. Недостатком такого термостата является наличие магнитопроводящих частей, которые за счет гистерезиса вносят дополнительную поправку на температуру помимо измерительного элемента.

Схема термостата №2

Этот термостат, в отличие от механического термостата, не использует релейное соединение, поэтому более точен. Его использование оправдано в ситуациях, когда несколько градусов могут иметь существенное значение, например, при контроле температуры нагрева двигателя или в инкубаторе.

Здесь изменение температурного режима регистрируется сопротивлением R5, благодаря чему термостат изменяет электрические параметры работы. Для сравнения и улучшения разницы электрического параметра, поступающего с полуплечей, использована микросхема К140УД7.

Для управления нагрузкой в ​​схеме установлен тиристор VS1; в данном примере термостата предел составляет 150 Вт, но при желании можно выбрать другой параметр. Но следует учитывать, что использование тиристора в качестве ключа приводит к нагреву, поэтому для лучшей теплоотдачи необходимо установить радиатор с увеличением мощности.

Отличие дорогих электронных термостатов от механических

Какие сверхзадачи решают умные термостаты, наполненные электроникой и дисплеем? Кажется, зачем покупать дорогое изделие, если можно купить регулятор с механическим колесиком и таким же образом установить себе нужную температуру?

И дело здесь в одной из основных проблем комфортной эксплуатации систем отопления – инерции.

Дело в том, что после установки приемлемой температуры теплых полов в диапазоне 23-25С, после ее достижения даже при выключенном обогревателе система все равно будет продолжать наращивать инерцию до определенного момента.

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

О сохранении комфортных условий при таких вариациях не может быть и речи. В умных электронных термостатах все это решается ШИМ-регулированием.

Этот термин пришел из радиоэлектроники. Где ШИМ — широтно-импульсная модуляция. При нагреве этот принцип заключается в изменении времени включения и работы ТЭНов.

Пока температура в помещении далека от желаемых параметров (выставлена ​​+25С, в комнате +18С), теплые полы включены постоянно (обогрев, обогрев и обогрев).

Но при достижении заданного значения (+25С) тепло начинает поступать небольшими, короткими импульсами (вкл-выкл). Благодаря этому температура точно поддерживается в комфортном диапазоне.

В этом случае можно забыть об инерционных процессах, связанных с перегревом или, наоборот, чрезмерным охлаждением. Ничего подобного вы не получите от термостата с колесиками.

Не работает термостат — как проверить?

В то же время не ждите серьезных изменений при замене термостата с одной модели на другую. Бытует мнение, что если теплый пол не греется, стоит поменять термостат на более дорогой, все изменится само собой.

Температура воздуха в помещении сразу повысится, и там, где раньше было холодно, станет тепло. Грубо говоря, термостат похож на спидометр в вашем автомобиле.

На спидометре можно тянуть 300-350 км/ч, но если двигатель не способен выдавать такую ​​мощность, этой скорости вы не увидите. Если что-то виновато в плохой работе полов с подогревом, то в первую очередь посмотрите датчик температуры.

Проверить работоспособность термостата очень легко. Подайте на него питание 220 В и подключите к выносному датчику.

Тогда вместо теплого пола подключите к термостату обычную лампу накаливания. Вы начинаете выключать ручку и менять температуру.

В определенное время должна загореться лампочка.

Затем держите датчик температуры в руке и ждите. Когда от вашего тела пойдет тепло, включится рабочий термостат и лампочка погаснет.

Если датчик спрятан глубоко в стяжке, можно прогреть участок феном и дождаться того же эффекта. Когда лампа вообще не реагирует, это говорит о неисправности устройства.

Самый быстрый способ ремонта в этом случае – передать работу с датчика пола на датчик воздуха, встроенный в дом.

Концы кабеля на устройстве от источника температуры пола необходимо открутить, а настройки самого устройства сбросить.

Все это будет работать корректно при условии, что терморегулятор установлен непосредственно в отапливаемом помещении.

Если у вас есть электронный термостат с ШИМ-управлением и вы используете описанный выше метод тестирования, не рекомендуется слишком быстро нагревать датчик с помощью внешнего источника тепла. Что это значит?

Во-первых, термостат сразу обнаружит аномальное увеличение тепла и сработает заранее. Во-вторых, «умные мозги» устройства принудительно отключат нагрев на ближайшие 20 минут.

В этом случае температуры экрана устройства уже через 5 минут будет достаточно для включения, а загрузки и контакта не произойдет. В результате у вас возникнут сомнения в корректной работе термостата.

Поэтому экспресс-тест на тепло идеально подходит для механических устройств, но будьте осторожны с электронными.

Нужна ли земля?

Также учтите, что защитное заземление непосредственно на сам термостат не заводится!

Это может быть отдельный, отдельный зажим, посредством которого экран греющего кабеля соединяется с защитным проводником.

На самих термостатах даже есть значок «квадрат в квадрате», обозначающий устройство с двойной изоляцией.

Эти отметки обычно встречаются на портативных инструментах, которым не требуется заземляющий штырь на шнуре питания.

Как грамотно установить

Чтобы продлить срок службы термостата, воспользуйтесь следующими рекомендациями:

• не устанавливайте электронику без дополнительной защиты на открытом воздухе или в помещениях с повышенной влажностью;
• при необходимости убрать датчик управления в неблагоприятную среду;
• исключить размещение регулятора напротив тепловых пушек или других «генераторов» холода или тепла;
• для повышения точности выбирайте место без активных конвекционных потоков.

Необходимые материалы и инструменты

В некоторых ситуациях необходимы навыки создания сложной печатной платы. Простейшие схемы собираются за несколько минут с помощью паяльника и технологии поверхностного монтажа. Перед проведением рабочих операций необходимо приобрести:

• компоненты;
• потребительские товары;
• измерительное оборудование.

Список покупок составляется на основе выбранной электрической схемы. Для защиты устройства от нежелательных внешних воздействий и улучшения его внешнего вида создается подходящий корпус.

Схема подключения теплого пола большой мощности

При подключении обязательно проверьте ток, который может пропустить термостат. Обычно он рассчитан на нагрузку не более 16А (3,7 кВт при напряжении 230В).

Это именно максимальное значение. Рекомендуется использовать устройство при постоянной нагрузке не более 70% от этой мощности.

В этом случае устройство прослужит долго и будет исправно работать. Переключатель, меняющий контакт, быстро выходит из строя при перегреве. А вместе с этим придется менять все устройство.

Для нагрузок более 3,7 кВт потребуется модульный контактор.

В этом случае форма подключения изменится на следующую.

Здесь вместо нагрузки провода от регулятора идут на контакты катушки выключателя (А1-А2), а сам нагревательный кабель подключается к силовым клеммам стартера (1-2 или 3-4).

Принцип работы

Любая термостатическая схема работает по одним и тем же принципам. Информация о температуре сравнивается с заданным значением. Пересечение определенного уровня активирует привод для корректировки контролируемого параметра по мере необходимости.

Понятие о температурных регуляторах

Товары этой категории используются для решения различных задач. При правильной установке температурного порога питание подается (выключается):

• отопление в подвале;
• нагрев паяльной станции;
• циркуляционный насос котла.

Из приведенных примеров ясны основные требования к точности, которым должна соответствовать подходящая термостатическая схема. В некоторых ситуациях необходимо поддерживать заданный уровень не ниже ±1С°. Для контроля рабочих параметров необходима индикация работы. Грузоподъемность имеет решающее значение.

Перечисленные функции поясняют назначение типовых функциональных блоков:

• значение температуры фиксируется специализированным датчиком (резистором, термопарой);
• показания анализируются микроконтроллером или другим устройством;
• сигнал привода подается на электронный (механический) переключатель.

К вашему сведению. Помимо рассмотренных деталей, схема теплового реле может содержать дополнительные компоненты для подачи питания на электронагреватель или другую мощную нагрузку.

Читайте также: Нормы давления в системе отопления: причины повышения и падения показателя в теплосетях многоквартирных и частных домов, рабочее, статическое и опрессовочное