Термореле с выносным датчиком температуры: принцип работы

Как выбрать терморегуляторы с датчиком температуры воздуха

Для начала, определитесь между электронным и механическим прибором. Первый вариант является более оптимальным и удобным, но если у вас дома или в офисе бывают периодические проблемы с электричеством, то отдайте предпочтение механическому устройству

Далее обратите внимание на пределы регулирования, способ монтажа (чем проще, тем лучше) и степень пыле- и влагозащиты

Особенно экономным покупателям лучше приобрести программируемый термостат. Связано это с тем, что конкретный температурный режим нужен в доме не круглосуточно. В рабочее время помещения пустуют, поэтому, потратив деньги один раз на программируемый прибор, вы существенно сэкономите на коммунальных платежах в дальнейшем. Можно запрограммировать ослабление нагрева, например, с 10 до 16 часов.

Как выбрать терморегуляторы с датчиком температуры воздуха

При выборе терморегулятора руководствуются несколькими факторами:

• способ отопления помещений;
• вид тепловой установки;
• тип обогревателей;
• количество помещений и площадь обогрева;
• время, когда в доме будут отсутствовать люди;
• финансовые возможности.

Рассматривая эти условия, потребитель может выбрать механический или электрический ТР. Если нужно регулировать отопление в 2-3 помещениях, то можно установить электронный регулятор и поместить датчики в каждой комнате. Для особняков в 2-3 этажа подойдёт климатическая система с универсальным программируемым терморегулятором.

Основные функции

К основным функциональным возможностям регуляторов температуры воздуха в помещениях можно отнести следующие:

• Экономия расхода топливных ресурсов. Воздушные термостаты «следят» за уровнем прогрева воздуха, не допуская перерасхода тепловой энергии. Система выключения и включения отопления срабатывает при выходе уровня температуры из заданного диапазона.
• Создание комфортных условий пребывания людей внутри жилых домов и зданий различного назначения.
• Несколько датчиков регулирования температуры воздуха в отдельных помещениях могут корректировать температурные режимы в каждом из них.
• Во время отсутствия людей термостат может значительно понижать нагрев тёплых полов, включать экономный режим работы электрического котла, водонагревателя либо другой системы отопления.
• Безопасность эксплуатации системы обогрева при перегреве или отключении источника тепловой энергии обеспечивается автоматическим звуковым или электронным сигналом термореле.

Важно! Режим работы системы терморегуляции может быть задан удалённо через интернет. Хозяин жилья до прихода домой по смартфону устанавливает настройку нужной степени прогрева воздуха в помещениях

Основные параметры термореле

Таких параметров несколько. Вот самые важные из них:

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

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.

Пояснение к уставке и гистерезису

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.

Термореле с переключением диапазонов

Виды терморегуляторов

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

Механические термостаты

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

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

Механический регулятор

Биметаллические пластины

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

Работа биметаллической пластины

Газонаполненные датчики

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

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

Восковые терморегуляторы

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

Электронные термостаты

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

Электронный прибор

Двухзонные термостаты

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

Область применения

Термореле на 12 вольт часто входит в состав конструктивной схемы систем отопления. Пользователю необходимо контролировать температуру в котле и контурах с учетом климатических показателей помещения. Также устройство позволяет регулировать объем воды в системе. При наличии температурного реле удается своевременно выявить любые неисправности в работе котла.

В конструкции бытовых обогревателей также могут присутствовать термостаты, включаемые через розетку. Такие устройства просты в использовании и подключении, универсальны и высокоэффективны. Подобные термореле совместимы с электрическими чайниками, нагревательными приборами, светотехникой.

Термореле для теплого пола

Схема установки термореле для теплого пола

Существуют специальные контролеры, предназначенные для регулировки работы системы «теплый пол». Они подсоединяются к нескольким деталям – датчикам, нагревательным элементам и электросети. После включения термореле получает информацию о температурных показателях системы, после чего сравнивает их с заданными пользователем настройками.

При необходимости контролер включает или отключает нагревательные элементы, делая это циклично. Поэтому теплый пол без трудностей обеспечивает в помещении стабильную температуру воздуха.

Для инфракрасных обогревателей

Приборы получили большое распространение из-за способности передавать тепловую энергию на значительные площади. При установке термостата удастся повысить эффективность работы таких устройств. Используя программируемые накладное термореле, легко настроить функционирование инфракрасного обогревателя на длительный период времени.

Для сауны и бани

Рекомендуется использовать контролеры, способные работать при температуре от +50°С. С их помощью функционирование сауны или бани будет происходить автономно с учетом параметров, заданных пользователем.

Что такое терморегуляторы с датчиком температуры воздуха

Терморегулятор (он же термостат), имеющий датчик температуры воздуха в помещении, является специальным контроллером, который представляет собой важнейшую деталь управления обогревательного устройства. Основная задача устройства заключается в поддержке температуры теплоносителя на конкретном уровне для охлаждения или обогрева помещения. В большинстве случаев настройка нужной температуры производится вручную, после чего термостат в автоматическом режиме регулирует работу котла или конвектора.

Основные функции

Иногда терморегулятор является составной частью климатической техники, например, электрокотла, кондиционера. Он, прежде всего, необходим для повышения уровня комфорта. Благодаря регулятору температуры нет нужды в постоянном отключении и включении котла, измерении перепадов температуры в помещении – все описанные функции выполняются устройством автоматически. Кроме того, оно необходимо для:

• Обеспечения безопасности. Если котел по какой-то причине не отключился после автоматического сигнала регулятора или произошел перегрев, то термостат оповестит владельца об этом с помощью звукового сигнала.

• Экономии. Терморегулятор поможет сэкономить на системе обогрева или охлаждения за счет контроля температуры воздуха, благодаря которому уменьшится потребление газа или электроэнергии.

Принцип работы

Механический или электронный регулятор температуры воздуха с помощью термостата котла собирает информацию о текущих температурных показателях непосредственно в теплоносителе. Комнатные датчики при этом замеряют их внутри помещения. Затем вся собранная информация поступает в блок управления устройством или на автоматической регулятор для дальнейшего хранения и использования. После сверки полученных от датчиков показаний регулятор в соответствии с настройками либо уменьшает, либо увеличивает температуру котла. При необходимости он отключает систему обогрева.

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.

Термореле в корпусе для DIN-рейки

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.

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 в системе теплого пола

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.

Пример установки выносного датчика

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.

Установка регулятора температуры отопления пошаговая инструкция

Вначале подготовьте все, что потребуется в работе:

1. болгарку или электрический лобзик;
2. сантехническую пасту;
3. гаечные ключи;
4. клуппы для труб.

Все это нужно приготовить заранее, дабы в процессе установки не отвлекаться. Сам монтаж предельно прост – процедура состоит из четырех основных этапов.

Вначале подготовьте батарею к проведению монтажных работ. Отключите ее, слейте всю рабочую жидкость. Если имеет место вентиль, то снимите его.

Отметим, что в системах однотрубного типа в обязательном порядке имеется байпас – специальная перемычка, благодаря которой жидкость будет циркулировать по магистрали даже при отключении одного из приборов. В таком случае вы не сможете нарушить обогрев других помещений в доме.

Монтаж терморегулятора. При этом вы будете использовать резьбовое соединение, причем саму резьбу обязательно следует уплотнить посредством сантехнического льна, заранее пропитав последний краской. Вначале вкрутите устройство в отверстие радиатора, которое предназначается для ввода рабочей жидкости. Не переусердствуйте с нажимом, иначе можете повредить прибор.

Обратите внимание! На клапане вы сможете увидеть маркировку, выполненную в виде стрелки. Следите, чтобы она указывала в том направлении, в котором будет двигаться теплоноситель. Установите термостатический элемент – устройство, определяющее температуру воздуха в комнате

Другой его функцией является контроль работы запорного механизма. Фиксируйте его только горизонтально! Также следите за тем, чтобы тепло, выделяемое батареей, не воздействовало непосредственно на термодатчик

Установите термостатический элемент – устройство, определяющее температуру воздуха в комнате. Другой его функцией является контроль работы запорного механизма. Фиксируйте его только горизонтально! Также следите за тем, чтобы тепло, выделяемое батареей, не воздействовало непосредственно на термодатчик.

Но если по тем или иным причинам горизонтальная установка невозможна, то советуем не делать «как попало», а приобрести специальный прибор с выносным термодатчиком. Такой прибор можно устанавливать и в двух метрах от отопительного радиатора, а порой даже больше.

Есть ряд требований, касающихся установки температурного датчика. Вот они.

1. Устройство следует устанавливать минимум в 80-ти сантиметрах от поверхности пола, поскольку холодный воздух, как мы помним из уроков физики, скапливается именно снизу. И если датчик будет контактировать с этим воздухом, то его показания могут быть неточными.
2. Не закрывайте термодатчик шторами, мебелью и другими предметами интерьера.
3. Избегайте того, чтобы на него воздействовали прямые солнечные лучи.
4. Наконец, не допускайте того, чтобы на прибор воздействовали прямые потоки нагретого воздуха, который, стоит заметить, может исходить не только от батареи, но и от разного рода бытовой техники.

Обратите внимание! Если датчик выносной, то его крепление осуществляется скобами

Также важно, чтобы место для монтажа было подобрано правильно

Если будут соблюдены все эти требования, то регулятор температуры отопления будет работать исправно и эффективно.

Настройте термостат и подготовьте его к эксплуатации. Включив систему отопления в первый раз, произведите настройку и калибровку прибора. Делайте это в полном соответствии с инструкцией производителя к конкретной модели, поскольку данный процесс может отличаться для разных устройств. Хотя есть и общее правило: начинать настройку можно исключительно после того, как каждый из отопительных приборов системы хорошенько прогреется.

Как видим, в монтаже регулятора температуры ничего сложного нет. Разобравшись в его устройстве и выполнив все так, как сказано в инструкции, в будущем вы сможете контролировать интенсивность обогрева помещения, благодаря чему энергоресурсы будут расходоваться предельно рационально. А это, в свою очередь, поможет существенно сэкономить на отоплении.

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:

Схема самодельного термореле

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.

Что такое термостат

Термостат – это дискретный механический прибор, который при достижении заданной уставки по температуре, изменяет своё состояние или состояние своих электрических контактов.

Эти контакты, например, могут использоваться в релейных электросхемах, запуская или останавливая различные агрегаты или передавать информацию о достижении температуры в систему автоматизации АСУТП. Само слово происходит от двух греческих слов: «θερµο-», что означает тепло и «στατός» — стоячий, неподвижный.

В отличие от аналоговых датчиков температуры, таких как термопара или термометр сопротивления, термостат не покажет истинное значение температуры в определённый момент времени. Задача его заключается лишь в том, чтобы при выставленном заранее значении температуры «сработать», то есть изменить своё состояние. После этого в зависимости от типа термостата выполняются требуемые при регулировании действия.

Термостаты применяют в устройствах или системах, которые что-либо нагревают или охлаждают до заданных температурных значений. Например, в холодильниках, отопительных приборах, системах охлаждения автомобильных двигателей, промышленных печах и др.

Из чего состоит термостат и какой у него принцип работы

Устройство термостата и его принцип работы зависят от используемого типа чувствительного элемента. Это могут быть биметаллические пластинки или металлические капсулы с капиллярными трубками, заполненные жидкостью или газом.

Биметаллическая пластина представляет собой две разнородные металлические полоски с разными коэффициентами теплового расширения, которые сваривают вместе. Во время нагрева одна из металлических пластин расширяется больше, что приводит, при достижении заданной температуры, к её изгибанию или выпрямлению.

Механически передвигаясь таким образом, биметаллическая пластина может замкнуть или разомкнуть электрические контакты или, например, открыть клапан охлаждающей жидкости.

Ещё один из распространенных видов термостата – капиллярный. Его работа основана на первом законе термодинамики, согласно которому при изменении температуры в термодинамической системе, она должна выполнять механическую работу до тех пор, пока не придет в равновесное состояние.

Капиллярный термостат включает в себя следующие элементы:

• металлическую капсулу, содержащую рабочую жидкость (например, гликоль);
• капиллярную трубку, соединяющий датчик с регулирующим блоком термостата;
• регулирующий блок или электромеханическое реле, при помощи которого задаётся уставочное значение температуры.

При нагреве металлической капсулы изменяется объём её содержимого, которое через капиллярную трубку давит на мембрану реле и при достижении заданной температуры происходит замыкание или размыкание его контактов.

У всех типов термостатов задание температуры происходит механически, поворачивая регулировочный винт, либо жёстко задано производителем на определённую температуру.

Назначение термостата

Как было сказано выше, основной задачей термостата является контроль за температурным режимом. Сфера использования термостатов очень широкая: от утюга в маленькой квартире до огромных печей на промышленных объектах. Они применяются в различной технике, отопительных системах, кондиционерах и бытовых приборах.

Термостат делает их использование безопасным и в то же время комфортным, поскольку регулирование температуры осуществляется автоматически.

Термостаты могут быть уже встроенными или применяться дополнительно, например, в смесителях для воды, для корректировки работы газовых котлов или подогрева пола.

Автомобильный термостат – обязательный компонент для системы охлаждения двигателя. Он помогает поддерживать необходимую температуру, не допуская перегрева.

Как сделать простой терморегулятор своими руками

Для изготовления устройства понадобятся три элемента:

• термопара;
• операционный блок;
• исполнительный механизм.

Термопара

Деталь представляет собой спайку проводников из двух разнородных металлов. При изменении температуры воздуха в соединении металлов меняется сопротивление, что вызывает изменение характеристики протекающего в нём электрического тока.

Операционный блок

Блок – это есть сам терморегулятор, который, реагируя на изменение характеристики тока в термопаре, передаёт сигнал в исполнительный механизм.

Исполнительный механизм

Это реле, которое включает и выключает обогреватели. При понижении температуры воздуха механизм замыкает контакты питания системы обогрева. По достижении нужного температурного уровня реле размыкает цепь питания.

Схемы самодельных регуляторов температуры публикуются в интернете. Термопару можно использовать, взятую из какого-нибудь старого прибора (холодильника, СВЧ печи и пр.). Таким же образом можно обзавестись реле.

Целесообразность установки терморегуляторов имеет смысл в домах индивидуальной застройки, где нет центрального отопления. Эксплуатация терморегулирующих систем приносит экономию энергоресурсов, что создаёт существенный экономический эффект.

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.