Термореле с выносным датчиком температуры: принцип работы

Терморегуляторы для инфракрасных обогревателей

Появление инфракрасных обогревателей и их популярность объясняется способностью данных приборов быстро и эффективно прогревать большие по площади помещения. При установке термостата удаётся автоматизировать процесс, задавая требуемые показатели температуры в разных помещениях.

ИК-обогреватель за короткое время может прогреть большое по площади помещение

Установка специальных программируемых регуляторов позволит выставить значения работы на длительный период времени, что очень удобно для людей, имеющих загородную недвижимость, которые не могут ежедневно посещать свой дом.

Кроме того, монтаж терморегулятора позволит экономить на электроэнергии. Если загородный дом не используется зимой, то наличие соответствующей программы позволит просто не допустить его переохлаждения.

Для подключения допускается использовать как механические, так и электрические термостаты. Первый тип отличается длительным сроком эксплуатации, но при его применении не удается добиться разнообразия температурных режимов.

Для банного варианта термостата важна работа при повышенных температурах

Teplolux MCS 350 Wi-Fi

Терморегулятор, предназначенный для контроля температурного режима отопительных котлов. Одной из важнейших особенностей является поддержка протокола Wi-Fi и возможность управления со смартфона. Также к числу отличительных признаков можно отнести большой сенсорный экран. Во время бездействия клавиши блокируются. Стоимость устройства составляет 4551 рубль.

Teplolux MCS 350 Wi-Fi

Установка терморегулятора предоставляет возможность получения полного контроля над температурой, на величину которой влияет различное нагревательное оборудование. Приобретение устройства с выносным датчиком позволит повысить точность измерений. Ещё раз узнать о том, что это такое, можно из представленного видео.

Watch this video on YouTube

Предыдущая ИнженерияБиотуалет для дачи – современный подход к организации санитарной зоны
Следующая ИнженерияСигнализация GSM для дома, гаража и дачи — как защитить своё имущество дистанционно

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.

Датчик температуры воздуха для котла отопления

Подобные устройства актуальны для владельцев загородных домов, которым требуется полный контроль над работой всей отопительной системы, напрямую влияя на её «сердце» — котёл

Очень важно контролировать температурный режим в источнике и контурах. Именно для этих целей применяется измерительный датчик

В данном случае может применяться терморегулятор с датчиком температуры воды, позволяя отслеживать не только её изменение, но также увеличение объёма вследствие нагрева.

Внешний вид термостата для котла неважен, главное, чтобы он работал

Использование подобного устройства позволяет не только контролировать температурный режим работы котла, но также своевременно выявлять проблемы для их оперативного устранения.

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.

Автоматическая регулировка

Автоматическое поддержание температуры в помещении хорошо тем, что один раз выставив ручку регулятора в нужное положение, вы надолго избавитесь от необходимости что-то крутить и менять. Регулировка температуры радиаторов отопления происходит постоянно и непрерывно. Недостаток таких систем — значительная стоимость, и, чем больше функционал, тем дороже обойдется устройство. Есть еще некоторые особенности и тонкости, но о них ниже.

Регулировка радиаторов термостатами

Для поддержания постоянной заданной температуры в комнате (помещении) используют термостаты или терморегуляторы для радиаторов отопления. Иногда это устройство могут называть «терморегулирующий клапан», «термостатический вентиль» и т.п.  Названий много, но подразумевается одно устройство. Чтобы было понятнее, нужно объяснить, что термовентиль и термоклапан — это нижняя часть устройства, а термоголовка и термоэлемент — это верхняя. А все устройство целиком — радиаторный термостат или терморегулятор.

Так выглядит термостат на радиатор

Большая часть таких приборов не требует никакого источника питания. Исключение — модели с цифровым экраном: в них в термостатическую головку вставляются батарейки.  Но срок их замены достаточно длительный, потребляемые токи невелики.

Конструктивно радиаторный термостат состоит из двух частей:

• термостатический клапан (называют иногда «корпус», «термовентиль», «термоклапан»);
• термостатическая головка (называют еще «термостатический элемент», «термоэлемент», «термоголовка»).

Сам клапан (корпус) изготавливается из металла, чаще из латуни или бронзы. Его конструкция схожа с устройством ручного вентиля. Большинство фирм нижнюю часть радиаторного термостата делают унифицированной. То есть на один корпус можно устанавливать головки любого типа и любого производителя. Уточним: на один термоклапан можно ставить термоэлемент и ручного, и механического, и автоматического типа. Это очень удобно. Если вы захотели изменить способ регулировки, не нужно покупать все устройство. Поставили другой термостатический элемент и все.

Разница между ручным регулятором радиатора и автоматическим только в установленной термоголовке

В автоматических регуляторах отличается принцип воздействия на запорный. В ручном регуляторе его положение изменяется поворотом рукоятки, в автоматических моделях обычно стоит сильфон, который давит на подпружиненный механизм. В электронных всем управляет процессор.

Сильфон — это основная часть термоголовки (термоэлемента). Представляет собой небольшой герметичный цилиндр, в котором находится жидкость или газ. И жидкость, и газ, имеют одно общее свойство: их объем сильно зависит от температуры. При нагревании они значительно увеличивают свой объем, растягивая цилиндр-сильфон. Он давит на пружину, сильнее перекрывая поток теплоносителя. По мере остывания, объем газа/жидкости уменьшается, пружина приподнимается, увеличивается поток теплоносителя, снова происходит нагрев. Такой механизм, в зависимости от калибровки, позволяет поддерживать заданную температуру с точностью до 1oC.

Как работает терморегулятор, посмотрите в видео.

Радиаторный термостат может быть:

• с ручной регулировкой температуры;
• с автоматической;
  • со встроенным датчиком температуры;
  • с выносным (проводным).

Использование трехходовых клапанов

Трехходовой клапан для регулировки температуры батарей используют редко. У него немного иная задача. Но в принципе, это возможно.

Поставив со стороны подачи трехходовой клапан тоже можно регулировать температуру теплоносителя

Трехходовой клапан устанавливается на месте соединения байпаса и подающей трубы, идущей к радиатору. Для стабилизации температуры теплоносителя он должен быть оснащен терморегулирующей головкой (типа описанных выше). Если температура возле головки трехходового клапана поднимается выше заданной, поток теплоносителя на радиатор перекрывается. Он весь устремляется через байпас. После остывания, клапан срабатывает в обратном направлении, и радиатор снова нагревается. Такой способ подключения реализуется для однотрубных систем, причем чаще с вертикальной разводкой.

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.

Термостаты для сауны и бани

Особенностью термостатов, которые планируется устанавливать в бане или сауне, является их возможность работать при повышенных температурах. Рекомендуется выбирать модели, работающие в пределах от 60ºС до 120ºС. Наличие подобных приборов позволит контролировать показатели в парилке, выставляя нижний и верхний пороги. Возможность включения строго в определённое время также позволит сэкономить электрическую энергию.

Терморегулятор своими руками

Существует возможность сборки простейшего терморегулятора своими руками. Этот вариант рекомендуется тем, кто умеет читать принципиальные схемы и обладает достаточным знанием в электронике, поскольку требует определённой сноровки. Вся работа осуществляется в несколько этапов:

1. Размещение всех необходимых элементов на плате. При пайке необходимо следить за тем, чтобы не повредить иные детали сборки.
2. Протравка токопроводящих дорожек в соответствии со схемой.
3. Проверка работоспособности схемы посредством тестера.
4. Контроль полярности всех составляющих.

Упростить сборку термостата своими руками поможет заказ наполовину готового устройства

Обзор популярных моделей терморегуляторов

На рынке представлено большое количество разнообразных терморегуляторов. В число лучших попали модели, больше предназначенные для домашнего использования, поскольку именно это направление наиболее актуально для большинства пользователей.

Valtec – настоящее итальянское качество

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.

Устройство термоклапана и существующие виды

Клапан терморегулятора по своему строению, имеет сходство с обычным вентилем. В конструкции клапана предусмотрено седло и запорный конус, с помощью которого регулируется количество теплоносителя. За счет количества теплоносителя, протекающего через батарею за определенный промежуток времени, и регулируется температура радиатора.

Термостатический клапан в разрезе

Существует однотрубная и двухтрубная разводка системы отопления, при этом на каждую систему устанавливаются определенные модели регуляторов. Спутать модели невозможно, тем более что производитель должен указывать в паспорте, для какой системы отопления терморегулятор предназначается. Если установить не тот регулирующий элемент, то радиатор работать не будет. Вентили для однотрубных систем можно устанавливать в системах с естественной циркуляцией теплоносителя. Естественно, что установка таких устройств приводит к повышению гидравлического сопротивления, но в целом, система функционировать будет.

На корпусе терморегулятора имеется стрелка, указывающая на направление движения теплоносителя, поэтому при монтаже необходимо учитывать данное свойство терморегуляторов.

Как устроена термостатическая головка

Watch this video on YouTube

Материалы изготовления

Корпус устройства может изготавливаться из различных конструкционных материалов, устойчивых против коррозии. Поэтому терморегуляторы изготавливаются:

• Из бронзы, с последующим хромированием или никелированием.
• Из латуни, с покрытием слоем никеля.
• Из нержавеющей стали.

Естественно, что наиболее надежные и долговечные корпусы из нержавеющей стали, но цены на подобные устройства слишком большие, поэтому они недоступные для широкого круга потребителей. Бронзовые и латунные корпуса имеют практически одинаковый срок службы, но он в основном зависит от качества сплава. Как правило, известные производители со всей ответственностью относятся к выпуску своей продукции. Следует отметить, что на рынке подобной продукции достаточное количество неизвестных производителей, поэтому приобрести некачественное изделие вполне возможно. Несмотря на это, каждый производитель старается оказаться известным, поэтому следит за качеством своих изделий. В любом случае, нужно определить наличие стрелки на корпусе, что может оказаться свидетельством качества терморегулятора.

Варианты исполнения

Вариантов подключения радиаторов к системе отопления несколько, поэтому терморегуляторы выпускаются двух типов: прямые (проходные) и угловые. Выбирается тот тип исполнения, который больше подходит к конкретной системе отопления.

Прямой (проходной) клапан и угловой

Электронные датчики температуры

В эту группу приборов входит сразу несколько разновидностей датчиков: термоэлектрические, терморезистивные и полупроводниковые.

Термоэлектрические устройства известны также под названием термопара. Принцип работы заключается в образовании тока внутри замкнутого контура при изменении температуры в области спайки. При этом, один конец должен располагаться в среде измерения, а второй используется для фиксации значений.

Термопара – простейший тип датчика с большой погрешностью

Следующий тип – терморезистивные. Как следует из названия, для получения показателей используется принцип изменения сопротивления проводника при изменении температуры. В качестве последнего применяются платиновые пластины и никелевые контакты. Положительными сторонами является высокая точность измерений и чувствительность прибора.

Терморезистивный датчик прост, удобен и обладает высокой точностью

Последняя разновидность электрических датчиков – это полупроводниковые устройства. Принцип их работы заключается в фиксировании изменений характеристики p-n перехода при колебаниях температуры. Поскольку в данном случае действует правило зависимости, то подобные устройства обладают очень высокой точностью и демонстрируют линейность характеристик во всём диапазоне измерений.

Полупроводниковые датчики демонстрируют максимально высокую точность измерений

Запорные устройства

Краны, используемые для установки в систему обогрева помещения, следует условно разделить на две группы – запорные и регулирующие. Деление это во многом условно, поскольку и запорная арматура позволяет регулировать движение теплоносителя. Естественно, в этом случае точность регулировки получается довольно низкой, однако отсечь батарею от источника воды можно.

Схема шаровой конструкции

Самой простой и часто используемой разновидностью кранов являются шаровые:

Шаровой кран предназначен для отключения радиатора. Его конструкция позволяет устанавливать устройство либо в открытое, либо в закрытое положение, так что регулировка осуществляется довольно по принципу «есть тепло – нет тепла».

Шаровые краны для радиаторов отопления обеспечивают двухпозиционную регулировку

Обратите внимание! В принципе, можно зафиксировать вентиль и в промежуточном положении, но тогда скорость его износа возрастет многократно за счет трения взвешенных в воде частиц о запорный элемент. Так что лучше этого не делать без крайней необходимости

• Блокировка потока теплоносителя осуществляется за счет движения металлического шара с отверстием, соосным трубному просвету. При повороте рукоятки крана в действие приходит шток, который проворачивает сферу внутри корпуса, совмещая отверстие в ней с просветом трубы.
• Как правило, детали кранов производятся из стали, бронзы или латуни. За герметизацию соединений и запорной части отвечают фторопластовые прокладки, которые при необходимости можно заменить своими руками.
• Присоединение к радиатору осуществляется либо с помощью обычной гайки, либо с помощью «американки».

Шаровая конструкция с американкой

В отличие от шаровых кранов, конусные вентили дают возможность регулировать поток теплоносителя более плавно. Это обеспечивается особенностями их конструкции:

Устройство в разрезе

• Запорным элементом выступает конусный шток, на поверхность которого наносится резьба.
• Когда мы вращаем маховик, шток двигается по резьбе, смещаясь в вертикальной плоскости.
• В крайнем нижнем положении просвет трубы полностью перекрывается. Герметичность перекрытия обеспечивается эластичными прокладками, которые надеваются на кольцевые канавки штока.
• Поднимая запорную часть, мы приоткрываем просвет, и теплоноситель начинает поступать в радиатор.

Обратите внимание! Регулировать микроклимат в помещении можно лишь приблизительно, уменьшая или увеличивая количество горячей воды в каждой батарее

Модель в полипропиленовом корпусе

На практике чаще всего используются бронзовые или латунные конусные краны для радиаторов отопления: полипропиленом комплектуются только системы, часть труб в которых тоже сделана из пластика. Это объясняется сравнительно небольшой прочностью и износостойкостью полимеров по сравнению с сантехническими сплавами.

С другой стороны, полипропиленовые краны для радиаторов отопления стоят несколько дешевле, потому в условиях дефицита бюджета их вполне можно использовать.

Кран Маевского

При заливке теплоносителя в систему отопления внутрь вместе с водой или антифризом попадает и воздух.

Для его удаления используются специальные устройства – так называемые краны Маевского:

Устройство для выпуска воздуха

• Конструкция такого изделия достаточно проста: его основу составляет запорный шток, установленный в корпусе с резьбой под радиаторную пробку.
• Шток приводится в движение либо отверткой, либо специальным ключом, открывая просвет трубы в седловине.

Обратите внимание! Если есть возможность, покупайте вентили под отвертку, поскольку ключ вы будете регулярно терять, что и неудивительно – пользоваться им придется один-два раза в год. Нужно иметь в виду, что пропускная способность у такого крана невелика, так что, например, на расширительный бак его ставить не стоит: стравливать лишний воздух придется около часа. В такой ситуации больше подойдет обычный вентиль или водоразборный кран, установленный изливом вверх

В такой ситуации больше подойдет обычный вентиль или водоразборный кран, установленный изливом вверх

Нужно иметь в виду, что пропускная способность у такого крана невелика, так что, например, на расширительный бак его ставить не стоит: стравливать лишний воздух придется около часа. В такой ситуации больше подойдет обычный вентиль или водоразборный кран, установленный изливом вверх.

Фото установленного клапана

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

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.