Андрей Смирнов
Время чтения: ~16 мин.
Просмотров: 1

Терморегулятор своими руками

Немного теории

Любой терморегулятор конструктивно включает в себя три основных блока:

  • измерительный;
  • логический;
  • исполнительный.

Теоретически температурный датчик можно представить набором из четырех сопротивлений, среди которых три резистора будут представлены элементами с постоянными электрическими параметрами, а четвертый переменным. Они собираются в схему измерительного полуплеча, приведенную на рисунке 1 ниже:

Рис. 1. Датчик из полуплеча резисторов

На схеме показан принцип соединения резисторов для получения температурного датчика. Как видите, сопротивление R2 является переменным и меняет физическую величину в соответствии с изменениями температуры окружающей среды. При подаче одного и того напряжения питания в терморегуляторе, при изменении сопротивления в плече будет возрастать ток в цепи.

На основании изменений происходит анализ температурных колебаний в результате которого рабочий орган вызывает срабатывание терморегулятора и последующее отключение или включение оборудования.

Для измерения сопротивления резисторов в качестве логического элемента устанавливается микросхема, работающая в режиме компаратора. Ее задача сравнить электрические сигналы в двух плечах. Пример схемы регулятора температуры приведен на рисунке:

Рис. 2. Принципиальная схема терморегулятора

Здесь блок микросхемы U1A принимает сигналы от измерителя температуры на входы 2 и 3. При достижении температуры срабатывания, в плечах начнет протекать разный ток, и компаратор выдаст на управляющий элемент электронного терморегулятора сигнал о включении.

При остывании датчика термометра ток в плечах терморегулятора уравняется, и электронный блок выдаст управляющий сигнал на отключение. Приведенная электронная схема  работает в двух устойчивых состояниях – отключенном и включенном, чередование рабочих режимов  происходит в соответствии с заданной логикой.

Эта схема терморегулятора используется в работе куллера персонального компьютера, получая электроснабжение от блока питания, происходит сравнение тока в плечах. Когда блок питания перегреется, терморегулятор переведет транзистор в противоположное состояние и вентилятор запустится.

Такой принцип может применяться не только в вентиляторах, но и в ряде других устройств:

  • для контроля работы электрического отопления по температурным показаниям в помещении;
  • для установки уровня температуры в самодельном инкубаторе;
  • при подключении теплого пола для контроля его работы;
  • для установки температурного диапазона работы двигателя,  с принудительным охлаждением или отключением системы при достижении граничного значения температуры;
  • для паяльных станций или ручных паяльников;
  • в системах охлаждения и холодильном оборудовании с логикой снижения температуры в определенных пределах;
  • в духовках, печах как бытового, так и промышленного назначения.

Сфера применения терморегулятора ничем не ограничена, везде, где вы хотите получить контроль уровня температуры в автоматическом режиме с управлением питания, такое устройство станет отличным помощником.

Тёплые полы

Основная функция таких греющих полов — обогрев непосредственно пола и/или помещения. Существует два вида подобных обогревателей: водяной и электрический. Первый подразумевает прокладку труб в основание пола, по которым пускается тёплая вода. Это более дешёвый и не совсем безопасный вариант, так как в случае повреждения труб не только придётся снимать всё покрытие, чтобы отремонтировать течь, но и существует вполне реальный риск загубить ремонт полностью.

Читать так же: об особенностях эксплуатации электрического теплого пола.

Что же касается электрической вариации, то здесь всё куда более благоприятно, хотя стоимость такого отопительного проекта будет дороже. Однако затраты быстро окупятся, ведь такая система:

  • безопасна;
  • очень удобна;
  • экономична;
  • в случае поломки ремонт значительно проще.

Некоторые боятся, что электрические варианты обогрева потребляют много электроэнергии, но на деле это не так. Ведь стоит учитывать, что основной расход приходится лишь на разогрев. Дальше электроэнергия требуется лишь для поддержания заданной температуры. А качественно и грамотно смонтированный и настроенный обогреватель не будет очень уж жадным потребителем.

Ещё больше понизить потребление электричества позволит смешанный тип отопления, то есть когда в помещении будет присутствовать и пол с обогревом, и основное отопление. Хотя и без последнего расход электроэнергии не станет большой проблемой.

В этом видео вы узнаете, как подключить кабельный теплый пол к терморегулятору:

Особенности устройства и монтажа

Несмотря на кажущуюся сложность устройства тёплых полов, в действительности оно крайне простое, как и сам монтаж. В основе его работы заключается превращение электроэнергии в тепловую посредством проводника, имеющего высокое сопротивление. В качестве такового может выступать кабель либо мат, которые подключаются к сети 220 вольт. Следит же за степенью нагрева и температурой терморегулятор.

Терморегулятор поможет поддержать необходимую температуру, не перегревая пол

Выбранный проводник укладывается на фольгу, которой покрывается черновая стяжка толщиной 1 см. Под ней, в свою очередь, находится теплоизолятор, класть который можно прямо на перекрытие. Сам провод закрепляют с помощью специальной монтажной ленты и подключают к терморегулятору. К нему же присоединяют и датчик температуры, который будет фиксировать степень нагрева.

После укладки и закрепления можно наносить основную стяжку толщиной от 2 до 5 см, на которую впоследствии будет уложено чистовое покрытие

При его выборе стоит обращать внимание на допустимость использования с системой «тёплый пол»

Таким образом, устройство отопления пола включает в себя:

  • нагреватель;
  • терморегулятор;
  • датчик температуры.

Все монтажно-наладочные работы сможет провести даже человек, не обладающий особыми знаниями в этой области.

Качественные материалы для выполнения работы

Вам потребуется:

  • потенциометр;
  • интегральный стабилизатор;
  • сетевой адаптер;
  • выходное устройство;
  • термостат.

В настоящее время любой прибор можно купить в магазине, но иногда дешевле сделать его своими руками. Естественно, для электроприборов паять запчасти не стоит, а вот сделать индивидуальный прибор, подходящий к параметрам вашего погреба, вполне возможно. Схема такого устройства проста. Определенная температура поддерживается благодаря включению\выключению теплонагревательного элемента (ТЭНа).

Температура поднимается до заданной отметки, срабатывает специальное устройство — компаратор, ТЭН выключается. В теории такой прибор сделать легко, но когда дело доходит до практического воплощения, становится понятно, что не все так просто. Раньше калибровку выполняли следующим образом: температурный датчик погружали сначала в лед, затем в кипяток.

Для измерения показаний брали вольтметр и градусник и настраивали нужную температуру срабатывания. Процесс отнимал достаточно много времени и давал не самые лучшие результаты. Сегодня покупка термодатчика не проблема. Их калибровка производится при изготовлении, так что никаких опытов проводить не придется. Современные технологии позволили создать такой температурный сенсор, который передает цифровую информацию. С помощью этих устройств возможно измерение температуры в различных точках квартиры — вы контролируете температуру не только за окном, но и внутри дома.

Терморегуляторы для инкубатора своими руками: схемы и особенности

Сделать регулятор температур своими руками непросто. Такой прибор будет менее совершенным, чем заводская модель.

Есть два варианта изготовления регулятора согласно схемам:

  • электротехнический (используется электротехническая схема прибора) – такой регулятор более точный, но его сборка своими руками требует определенных знаний в электромеханической сфере;
  • на основе б/у термостата – для этой сборки вам подойдет отработанный термостат от разных бытовых приборов, вариант простой и подойдет даже для новичков.

Рассмотрим схему сборки электротехнического регулятора температуры для инкубатора. Для работы вам будут нужны радиодетали:

  • стабилитроны любого типа для поддержания постоянного напряжения от 7 до 9 вольт;
  • два специальных транзистора;
  • тиристор серии КУ-201, КУ-202;
  • диоды КД-202 – 4 штуки, отмеченные буквами НС или Н, мощность – от 600 Вт и выше;
  • переменный резистор с сопротивлением от 30 до 50 кОм для регулировки режимов;
  • реле МКУ;
  • транзистор в качестве датчика температуры, установленный в стеклянной трубке, который укладывают на яичный лоток.

Когда регулятор включается в сеть, размыкаются контакты реле, вследствие чего инкубатор обогревается лампочками, подключенными к сети на 220 вольт. Когда он отключается от сети, контакты реле замыкаются, в работу включается аккумулятор и лампы обогрева.

С применением термостата прибор сделать гораздо проще. Берем использованный термостат, заполняем его корпус эфиром и хорошо запаиваем. Будьте внимательными при работе, поскольку эфир хорошо и оперативно испаряется и резко реагирует на смену наружной температуры, вследствие чего меняется состояние корпуса.

Винт, припаянный к корпусу, связывается прочно с контактами, вследствие чего в нужное время включается или отключается нагревательный элемент. Температура регулируется с помощью вращений винта.

Перед закладкой яиц в инкубатор, который оснащен таким самодельным терморегулятором, нужно прибор прогреть и настроить показатели.

Схемы терморегуляторов для разных моделей инкубаторов

Схемы конструкций отличаются друг от друга и в зависимости от модели инкубатора.

Схема терморегулятора для прибора «Квочка» включает полевые транзисторы и выпрямитель. Сам регулятор соединен с динистором. Конденсаторы нужны открытого типа. Для регулятора сборки своими руками по этой схеме нужен простой изолятор. В инкубаторе используется микросхема серии РР20.

Схема устройства для модели марки «Золушка» основана на поворотном регуляторе. Выпрямитель применяют с двумя контактами. Для сборки терморегулятора нужен один динистор, перегрузочный показатель прибора колеблется в пределах 2 А, входное напряжение цепи равно до 12 вольт. Допускается применение в системе резисторов подстроечного или полевого типа.

Схема прибора для инкубатора «Наседка» включает модульный выпрямитель, нужны трансиверы полевого типа. В цепи используется 3 конденсатора, емкость которых на входе равна 12 пФ. Чувствительность системы равна порядка 3 мк. Используется полупроводниковый расширитель, выходное напряжение составляет 10 вольт. Стабилизатор в этом случае не нужен.

Терморегулятор – неотъемлемая часть практически любого инкубатора, и его конструкция зависит от того, насколько он сложен и объемен. В зависимости от типа инкубатора такой прибор требуемой модификации можно приобрести в готовом виде или собрать своими руками.

Как выбрать термоголовку

Терморегулирующие приспособления выпускают многие производители.

Чтобы сделать правильный выбор, нужно руководствоваться следующими критериями:

Термоклапан, к которому головка будет крепиться

Поскольку соединение может быть клипсовое либо резьбовое, нужно обратить внимание на этот момент. Если производитель один и тот же, проблем не будет.
Вид резьбового соединения на самой головке. Оно может быть в виде гайки со шторками или просто круглое

В первом случае при монтаже нужен дополнительный инструмент для обжатия соединения. Во втором — все намного проще.
Наличие «юбки». С ней головка смотрится лучше, т.к. она закрывает рабочую область.
Материал изготовления. Наиболее дешевыми являются термоголовки в пластиковом корпусе. У дорогих моделей корпус металлический.
Качество пластика. Некоторые производители с целью удешевления своих изделий, используют самый дешевый вид пластика. От этого страдает прочность конструкции, а со временем пластик желтеет и теряет свой эстетический вид.
Тип рабочего элемента. Выбор придется делать между жидким, газовым, электронным и парафиновым.
Плавность вращения. Рукоятка должна вращаться плавно. Это является признаком хорошего качества. Всякие потрескивания, скрипы и заедания указывают на не совсем качественный продукт.
Градуировка и длина шкалы. У большинства моделей она находится в диапазоне +5 – +30 °C. Если шкала делений расположена по всему периметру головки, она может быстро стереться.
Наличие антивандального кожуха. Он защищает от несанкционированного доступа к настройкам.
Дизайн. Так как термоголовки в основном располагаются на виду, важен их внешний вид и цветовое решение.

Оно может быть в виде гайки со шторками или просто круглое. В первом случае при монтаже нужен дополнительный инструмент для обжатия соединения. Во втором — все намного проще.
Наличие «юбки». С ней головка смотрится лучше, т.к. она закрывает рабочую область.
Материал изготовления. Наиболее дешевыми являются термоголовки в пластиковом корпусе. У дорогих моделей корпус металлический.
Качество пластика. Некоторые производители с целью удешевления своих изделий, используют самый дешевый вид пластика. От этого страдает прочность конструкции, а со временем пластик желтеет и теряет свой эстетический вид.
Тип рабочего элемента. Выбор придется делать между жидким, газовым, электронным и парафиновым.
Плавность вращения. Рукоятка должна вращаться плавно. Это является признаком хорошего качества. Всякие потрескивания, скрипы и заедания указывают на не совсем качественный продукт.
Градуировка и длина шкалы. У большинства моделей она находится в диапазоне +5 – +30 °C. Если шкала делений расположена по всему периметру головки, она может быстро стереться.
Наличие антивандального кожуха. Он защищает от несанкционированного доступа к настройкам.
Дизайн. Так как термоголовки в основном располагаются на виду, важен их внешний вид и цветовое решение.

Готовый комплект, состоящий из термоклапана и термоголовки приобретать не обязательно. Эти устройства можно купить по отдельности.

Термоголовка, оснащенная автоматикой, во много выигрывает, но она не всегда эффективна. Нет смысла монтировать ее на чугунные радиаторы. Материал этот очень теплоемкий, а так как масса батареи большая, она обладает большой инертностью. Корректно работать здесь сможет работать только ручной тип головки.

Советы по выбору прибора

Мы считаем, устанавливать механические терморегуляторы на теплые полы бессмысленно. Эти устройства несколько устарели, число функций ограничено, точность поддерживаемой температуры оставляет желать лучшего. Приборы можно использовать в подсобных либо технических помещениях, где надо поддерживать +15…18 °C круглосуточно.

Тип микропроцессорного термостата выбираем в зависимости от способа нагрева, условий эксплуатации и собственных пожеланий:

Регулятор для электрического пола лучше брать вместе с нагревательным кабелем (пленкой) и датчиками у одного производителя. Например, фирмы Devi, Caleo и «Теплолюкс» продают собственные регулирующие устройства.
Если вам приходится покупать термостат для электрических ТП отдельно, следует выбрать любой двухконтактный прибор, оснащенный клеммами подключения внешнего датчика

Обратите внимание на показатель максимальной мощности, которую способен коммутировать регулятор (обычно лежит в пределах 2…4 кВт).

Под водяные теплые полы лучше взять универсальный (3-контактный) терморегулятор, внешний температурный датчик – по необходимости. Коммутируемая мощность роли не играет, поскольку сервоприводы потребляют 1…3 Вт электричества.
Количество дополнительных «наворотов» зависит от ваших потребностей и кошелька

Но если нужна реальная экономия энергоносителей, рассматривайте программируемые модели, включающие отопление по графику. В рабочее время либо ночью температуру в доме можно понизить до 18…20 °C.

Установка терморегуляторов предусматривается в каждой комнате. Значит, придется оттуда тянуть провода к гребенке ТП, где располагаются сервоприводы водяных контуров. Подобная «электрификация» неуместна в квартирах со свежим дизайнерским ремонтом. Решение: установите возле коллектора коммутационный блок с ресивером, а в помещениях – беспроводные термостаты на батарейках.

Как сделать терморегулятор своими руками

1. Вскрывается донор корпуса и силовой схемы — электронный таймер CDT-1G. На сером трехжильном шлейфе установлен микроконтроллер таймера. Отпаиваем шлейф от платы. Отверстия для проводов шлейфа имеют маркировку (+) — питание +5 Вольт, (О) — подача управляющего сигнала, (-) — минус питания. Коммутировать нагрузку будет электромагнитное реле.

2. Так как питание схемы от силового блока не имеет гальванической развязки от сети, то все работы по проверки и настройке схемы проводим от безопасного источника питания 5 вольт. Сначала на стенде проверяем работоспособность элементов схемы.

3. После проверки элементов схемы конструкция собирается на плате. Плата для устройства не разрабатывалась и собрана на куске макетной платы. После сборки также проводится проверка работоспособности на стенде.

4. Термодатчик R1 установлен снаружи на боковой поверхности корпуса блок- розетки, проводники изолированы термоусадочной трубкой. Для недопущения контакта с датчиком, но и сохранения доступа наружного воздуха к датчику сверху установлена защитная трубка. Трубка изготовлена из средней части шариковой авторучки. В трубке вырезано отверстие для установки на датчик. Трубка приклеена к корпусу.

5. Переменный резистор R3 установлен на верхней крышке корпуса, там же сделано отверстие для светодиода. Корпус резистора полезно для безопасности покрыть слоем изоленты.

6. Ручка регулировки для резистора R3 самодельная и изготовлена своими руками из старой зубной щетки подходящей формы:).

Необходимость настройки температурного режима возникает при использовании различных систем теплового или холодильного оборудования. Вариантов много, и все они требуют наличия управляющего устройства, без которого работа систем возможна либо в режиме максимальной мощности, либо на полном минимуме возможностей. Контроль и настройка производятся с помощью терморегулятора — устройства, способного воздействовать на систему через датчик температуры и включать или отключать её по необходимости. При использовании готовых комплектов оборудования блоки управления входят в комплект поставки, но для самодельных систем приходится собирать терморегулятор своими руками. Задача не самая простая, но вполне решаемая. Рассмотрим её внимательнее.

Программируемый комнатный термостат

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

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.

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.

Механический таймер котла

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.

Инструкция по сборке

Необходимые материалы, детали и инструменты:

  • лупа;
  • плоскогубцы;
  • паяльник;
  • изолирующая лента;
  • несколько отвёрток;
  • провода медные;
  • полупроводники;
  • стандартные красные светодиоды;
  • плата;
  • текстолит форгированный;
  • лампы;
  • стабилитрон;
  • терморезистор;
  • тиристор.
  • дисплей и генератор внутреннего типа мощностью в 4Мгу (для создания цифровых устройств на микроконстроллере);

Пошаговая инструкция:

  1. Прежде всего, необходима соответствующая микросхема, к примеру, К561ЛА7, CD4011
  2. Плату необходимо подготовить к прокладыванию путей.
  3. К подобным схемам неплохо подходят терморезисторы с мощностью 1 kOm до 15 kOm, и он обязан находиться внутри самого объекта.
  4. Нагревающий прибор обязан быть включен в цепь резистора, из-за того, что перемена мощности, напрямую зависящая от снижения градусов, оказывает влияние на транзисторы.
  5. Впоследствии, такой механизм будет согревать систему до того момента, пока мощность внутри термодатчика не возвратится к первоначальному значению.
  6. Датчики регулятора подобного плана нуждаются в настройке. Во время значительных перепадов в окружающей атмосфере, необходимо контролировать нагрев внутри объекта.

Сборка цифрового прибора:

  1. Микроконтроллер следует соединить вместе с датчиком температуры. Он должен иметь выходы портов, которые необходимы для установки стандартных светодиодов, работающих совместно с генератором.
  2. После подключения устройства в сеть с напряжением в 220V, светодиоды будут автоматически включаться. Это будет свидетельством о том, что прибор находится в рабочем состоянии.
  3. В конструкции микроконтроллера находиться память. Если настройки прибора сбиваются, память автоматически их возвращает в изначально оговоренные параметры.

Собирая конструкцию, нельзя забывать о техники безопасности. Во время применения термодатчика в водянистой или влажной атмосфере, его выводы обязаны герметично изолироваться. Значение терморезистора R5 может обозначаться от 10 до 51 кОм. При этом, сопротивление резистора R5 обязано иметь аналогичное значение.

Взамен обозначенных микросхемы К140УД6 можно использовать К140УД7, К140УД8, К140УД12, К153УД2. В роли стабилитрона VD1 можно внедрять любой инструмент с мощностью стабилизации 11…13 V.

В случае, когда нагреватель превышает напряжение в 100 ВТ, тогда диоды VD3-VD6 обязаны превосходить по мощности (к примеру, КД246 или их аналоги, с обратной мощностью минимум в 400В), при этом тринистор необходимо монтировать на маленькие радиаторы.

Значение FU1 также следует сделать более большим. Управление аппаратом сводится к подбору резистора R2, R6 с целью безопасного закрывания и открывания тринистора.

Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Максим Иванов
Наш эксперт
Написано статей
129
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации