Терморегулятор своими руками. Самодельный регулятор температуры для котла

принцип работы, схемы устройств, как настроить и проверить, основные неисправности

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.

Принцип работы терморегулятора

Терморегулятор — это устройство, способное реагировать на изменения температурного режима. По типу действия различают терморегуляторы триггерного типа, отключающие или включающие нагрев при достижении заданного предела, или устройства плавного действия с возможностью тонкой и точной настройки, способные контролировать изменения температуры в диапазоне долей градуса.

Существуют две разновидности терморегуляторов:

Механический. Представляет собой устройство, использующее принцип расширения газов при изменении температуры, или биметаллические пластины, изменяющие свою форму от нагревания или охлаждения.
Электронный. Состоит из основного блока и датчика температуры, подающего сигналы об увеличении или понижении заданной температуры в системе. Используется в системах, требующих высокой чувствительности и тонкой регулировки.

Механические устройства не позволяют обеспечить высокой точности настройки. Они являются одновременно и датчиком температуры, и исполнительным органом, объединёнными в единый узел. Биметаллическая пластина, используемая в нагревательных устройствах, представляет собой термопару из двух металлов с разным коэффициентом теплового расширения.

Главное предназначение терморегулятора — автоматическое поддержание необходимой температуры

Нагреваясь, один из них становится больше другого, отчего пластина изгибается. Контакты, установленные на ней, размыкаются и прекращают нагрев. При охлаждении пластина возвращается в изначальную форму, контакты вновь замыкаются и нагрев возобновляется.

Камера с газовой смесью — чувствительный элемент термостата холодильника или отопительного терморегулятора. При изменениях температуры меняется объём газа, что вызывает перемещение поверхности мембраны, соединённой с рычагом контактной группы.

В терморегуляторе для отопления используется камера с газовой смесью, работающая по закону Гей-Люссака — при изменении температуры меняется объём газа

Механические термостаты надёжны и обеспечивают устойчивую работу, но настройка режима работы происходит с большой погрешностью, практически «на глазок». При необходимости тонкой настройки, обеспечивающей регулировку в пределах нескольких градусов (или ещё тоньше), используются электронные схемы. Датчиком температуры для них служит терморезистор, способный различить мельчайшие изменения режима нагрева в системе. Для электронных схем ситуация обратная — чувствительность датчика слишком высока и её искусственно загрубляют, доводя до пределов разумного. Принцип действия состоит в изменении сопротивления датчика, вызванном колебаниями температуры контролируемой среды. Схема реагирует на смену параметров сигнала и повышает/понижает нагрев в системе до получения другого сигнала. Возможности электронных блоков контроля намного выше и позволяют получить настройку температуры любой точности. Чувствительность таких термостатов даже избыточна, поскольку нагрев и охлаждение — процессы, обладающие высокой инерционностью, которые замедляют время реакции на смену команд.

Область применения самодельного устройства

Изготовление механического терморегулятора в домашних условиях достаточно сложно и нерационально, поскольку результат будет работать в слишком широком диапазоне и не сможет обеспечить требуемой точности настройки. Чаще всего собирают самодельные электронные терморегуляторы, которые позволяют поддерживать оптимальный режим температуры тёплого пола, инкубатора, обеспечивать желаемую температуру воды в бассейне, нагрев парилки в сауне и т.д. Вариантов применения самодельного терморегулятора может быть столько, сколько систем, подлежащих настройке и регулировке температурного режима, имеется в доме. Для грубой настройки с помощью механических устройств проще приобрести готовые элементы, они недороги и вполне доступны.

Преимущества и недостатки

Самодельный терморегулятор обладает определёнными достоинствами и недостатками. Плюсами устройства являются:

Высокая ремонтопригодность. Терморегулятор, сделанный самостоятельно, легко отремонтировать, поскольку его конструкция и принцип работы известны до мелочей.
Расходы на создание регулятора намного ниже, чем при покупке готового блока.
Существует возможность изменения рабочих параметров для получения более подходящего результата.

К недостаткам следует отнести:

Сборка такого устройства доступна только людям, имеющим достаточную подготовку и определённые навыки работы с электронными схемами и паяльником.
Качество работы устройства в большой степени зависит от состояния использованных деталей.
Собранная схема требует настройки и юстировки на контрольном стенде или с помощью эталонного образца. Получить сразу готовый вариант устройства невозможно.

Основной проблемой является необходимость подготовки или, как минимум, участие специалиста в процессе создания прибора.

Как сделать простой терморегулятор

Изготовление терморегулятора происходит поэтапно:

Выбор типа и схемы устройства.
Приобретение необходимых материалов, инструментов и деталей.
Сборка прибора, настройка, запуск в эксплуатацию.

Стадии изготовления прибора имеют свои особенности, поэтому их следует рассмотреть подробнее.

Необходимые материалы

В число необходимых для сборки материалов входят:

Фольгированный гетинакс или монтажная плата;
Паяльник с припоем и канифолью, в идеале — паяльная станция;
Пинцет;
Пассатижи;
Лупа;
Кусачки;
Изолента;
Медный соединительный провод;
Необходимые детали, согласно электрической схемы.

В процессе работы могут понадобиться и другие инструменты или материалы, поэтому данный список не следует считать исчерпывающим и окончательным.

Схемы устройств

Выбор схемы обусловлен возможностями и уровнем подготовки мастера. Чем сложнее схема, тем больше нюансов возникнет при сборке и настройке устройства. В то же время самые простые схемы позволяют получить лишь наиболее примитивные приборы, работающие с высокой погрешностью.

Рассмотрим одну из несложных схем.

В данной схеме в качестве компаратора используется стабилитрон

На рисунке слева изображена схема регулятора, а справа — блок реле, включающий нагрузку. Датчик температуры — это резистор R4, а R1 — переменный резистор, используемый для настройки режима нагрева. Управляющим элементом является стабилитрон TL431, который открыт до тех пор, пока на его управляющем электроде имеется нагрузка выше 2,5 В. Нагрев терморезистора вызывает снижение сопротивления, отчего напряжение на управляющем электроде падает, стабилитрон закрывается, отсекая нагрузку.

Другая схема несколько сложнее. В ней использован компаратор — элемент, производящий сравнение показаний термодатчика и эталонного источника напряжения.

Подобная схема с компаратором применима для регулировки температуры тёплого пола

Любое изменение напряжения, вызванное увеличением или уменьшением сопротивления терморезистора, создаёт разницу между эталоном и рабочей линией схемы, вследствие чего на выходе устройства генерируется сигнал, вызывающий включение или отключение нагрева. Подобные схемы, в частности, используются для регулировки режима работы тёплого пола.

Пошаговая инструкция

Порядок сборки каждого устройства имеет свои особенности, но некоторые общие шаги выделить можно. Рассмотрим ход сборки:

Готовим корпус прибора. Это важно, поскольку оставлять плату незащищённой нельзя.
Готовим плату. Если используется фольгированный гетинакс, придётся травить дорожки при помощи электролитических методов, предварительно нарисовав их нерастворимой в электролите краской. Монтажная плата с готовыми контактами значительно упрощает и ускоряет процесс сборки.
Проверяем с помощью мультиметра работоспособность деталей, при необходимости заменяем их на исправные образцы.
По схеме собираем и соединяем все необходимые детали. Необходимо следить за точностью соединения, правильной полярностью и направлением установки диодов или микросхем. Любая ошибка может привести к выходу из строя важных деталей, которые придётся приобретать снова.

После окончания сборки рекомендуется ещё раз внимательно осмотреть плату, проверить точность соединений, качество пайки и прочие важные моменты.
Плата помещается в корпус, производится пробный запуск и настройка работы устройства.

Как настроить

Для настройки прибора необходимо либо иметь эталонное устройство, либо знать номинал напряжений, соответствующих той или иной температуре контролируемой среды. Для отдельных устройств существуют собственные формулы, показывающие зависимость напряжения на компараторе от температуры. Например, для датчика LM335 такая формула имеет вид:

V = (273 + T) • 0,01,

где Т — требуемая температура по Цельсию.

В других схемах настройка производится путём подбора номиналов регулировочных резисторов при создании определённой, известной температуры. В каждом конкретном случае могут быть использованы собственные методики, оптимальным образом подходящие к имеющимся условиям или используемому оборудованию. Требования к точности прибора также отличаются друг от друга, поэтому единой технологии настройки не существует в принципе.

Основные неисправности

Наиболее распространённой неисправностью самодельных терморегуляторов является нестабильность показаний терморезистора, вызванная низким качеством деталей. Кроме того, нередко встречаются сложности с настройкой режимов, вызванные несоответствием номиналов или изменением состава деталей, необходимых для правильной работы устройства. Большинство возможных проблем напрямую зависят от уровня подготовки мастера, производящего сборку и настройку прибора, так как навыки и опыт в этом деле значат очень много. Тем не менее, специалисты утверждают, что изготовление терморегулятора своими руками — полезная практическая задача, дающая неплохой опыт в создании электронных устройств.

Если уверенности в своих силах нет, лучше использовать готовое устройство, которых достаточно в продаже. Необходимо учитывать, что отказ регулятора в самый неподходящий момент может стать причиной серьёзных неприятностей, для устранения которых потребуются усилия, время и деньги. Поэтому, принимая решение о самостоятельной сборке, следует подойти к вопросу максимально ответственно и тщательно взвесить свои возможности.

Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

kotel.guru

Терморегулятор своими руками: применение, советы по настройке

Как изготовить терморегулятор своими руками

Эффективный контроль над отоплением является очень важной частью качественной работы системы центрального отопления и котла. Умное пользование элементами управления может помочь уменьшить потребление энергии для обеспечения каждого помещения комфортной температурой, избегая переохлаждения или перегрева. Для этого придуман терморегулятор для котла отопления. Простой терморегулятор своими руками собрать несложно.

Контроль над системой центрального отопления существенно уменьшит потребление электроэнергии, поможет избежать переохлаждения или перегрева.

Термостат своими руками

У некоторых котлов есть отдельные регуляторы для температуры горячей воды и отопления, такое устройство называют внешний водяной термостат. Термостат обычно состоит из таких элементов, как нагреватель и реле.

Это устройство позволяет установить температуру таким образом, чтобы вода при выходе из котла обогревала помещение. Весьма удобно, если необходимо гарантировать эффективную работу прибора, нагревать, насколько это возможно, жидкость (при уменьшении температуры) либо ускорить процесс остывания радиаторов (при увеличении температуры).

Рекомендации по улучшению качества работы котла:

Схема терморегулятора

Задайте температуру котла до 82°С в зимнее время (между горячим и средним) и проведите регулировку, если данного тепла недостаточно.
Задайте температуру котла до 65°C летом (между низким и средним) и проведите регулировку, если вода слишком горячая.
Регулировать температуру горячей воды необходимо для семьи с детьми, которые желают оградить их от вероятных ожогов.Этот контроль также ускоряет нагревание воды и в целом помещения и экономит газопотребление и электроэнергию.

Механический таймер котла своими руками

С помощью обычного механического таймера электрокотла возможно три варианта запуска центрального отопления своими руками:

Котел подает теплую воду.
Котел выключен.
Котел выключается и включается в установленное время.

Механические таймеры просты в настройке, имеют три варианта запуска центрального отопления.

Механические таймеры зачастую имеют круглый большой циферблат с 24-часовой шкалой по центру. Вращая диск, возможно установить необходимое время, а затем оставить его выключать и включать воду и питание в необходимый момент. Показатели меняются в зависимости от воздействия на чувствительный элемент температурного фона.

Внешняя часть состоит из набора вкладок 15-минутного периода, вставленных для удобства контроля работы и конфигурации режимов. Возможна экстренная перенастройка, выполняющаяся при котле, включенном в сеть.

Просты в настройке механические таймеры, но котел при этом всегда включается и выключается каждый день в одно и то же время, а это может не подходить хозяевам, если семья большая и ванные процедуры проходят несколько раз в день в различное время. При этом самый подходящий вариант — терморегулятор для угольного котла.

Суть работы термостата твердотопливного котла своими руками

Принцип работы термостата твердотопливного котла.

Во время установки в стену вставляется специальное устройство — термоэлемент, рабочий узел которого способен изменять положение в отношении котла, соответственно с температурой устройства. Данный термоэлемент являет собой металлический стержень (зачастую он выполнен из меди, латуни или бронзы), его длина под воздействием температур увеличивается либо уменьшается (форма пружины). В зависимости от этого, изменяется положение специального рычага, закрывающего и открывающего заслонку тяги. Чем сильнее открыта заслонка, тем больше процесс горения, и наоборот. Поэтому воздух, поступающий в камеру сгорания закрытого типа, контролируется полностью термостатом и его подача при необходимости прекращается.

Чтобы установить термостат для твердотопливного котла, необходимо применять бойлер как переходной элемент, хотя его возможно успешно заменить обычным газовым агрегатом или твердотопливным.

Последний в данном соединении играет роль теплового генератора и проводника. Самое большое достоинство — то, что для образования такой отопительной системы нет надобности применять разделительный трансформатор (хотя это желательно), и то, что, в зависимости от потребностей, можно выбирать различные варианты топлива: твердое или жидкое. Схема также предусматривает наличие циркуляционного насоса и смесителя. Таким соединением в летнее время можно пользоваться просто как ГВС, без излишних материальных затрат. Нужно просто отключить функцию отопительной системы.

Центральный терморегулятор своими руками

Центральный терморегулятор управляет температурой помещения при помощи сигнала посылаемого в командный пункт устройства.

Данный терморегулятор располагается далеко от котла и позволяет обычно включить или выключить во всем доме отопление. Старые версии проводами соединены с котлом, более новые, как правило, посылают в командный пункт устройства сигналы. Именно средствами нового типа оснащены достаточно дорогие, но эффективные устройства: котлы двухконтурные Ferroli, Beretta и отечественные АОГВ.

teplomonster.ru

Как сделать простой терморегулятор своими руками | ENARGYS.RU

Самодельный температурный регулятор строится на основе работы термистора, имеющего отрицательный температурный коэффициент с сопротивлением резистора до 100 кОм типа 2322-640-54104 и осуществляющего работу в диапазоне рабочих температур от -40оС до +125оС с погрешностью около 2%. Параметры микросхемы (микроконтроллера) выбираются с целью дальнейшего развития функциональных возможностей прибора. Для запоминания показаний в микросхеме предусмотрен Capture-модуль, устройство обладает способностью запоминания 16-разрядных показателей во время прихода сигнала извне.

Замер производится за счет метода интегрирования и происходит за счет следующих действий:

При прохождении через резистор R2 подачи конденсаторного разряда от С1 посредством передачи логического нуля на выводRC2 DD1.
Происходит перевод RC0, RC1 в высокоимпендансное состояние (Z-состояние контакта логической схемы), RC2 может быть запрограммирован в виде входа Capture-модуля, в работу вступает внутренний счетчик прибора.
Показания счетчика запоминаются при вводе в работу Capture-модуля, при условии плавного повышения величины напряжения на конденсаторе и превышении величины напряжения границы предела на 3 В.
Подача лог.1 на RC0, заряда посредством температурного датчика.
Подача лог.1 на RC1, заряда посредством датчика перегрева.
По имеющимся данным о значении сопротивления резистора R1 происходит вычисление величины сопротивления терморезисторов RT1 и RT2.
Нелинейная характеристика терморезистора рассчитывается по формуле:

R=A х exp(B/T), где:А –постоянная на значении В с учетом сопротивления (R) при температуре 25о C = 100 кОм.R – Сопротивление резистора.Т – температура объекта.В – неизменная величина согласно паспортным данным неравна 4190.

Чтобы преобразовать значения сопротивления в температурное значение применяются табличные значения по 64 точкам с линейной интерполяцией в интервалах.

Рис. Схема простого терморегулятора

Прибор имеет несколько рабочих температурных величин: +3,5; +5,5; +7,5; +13; +22оС.

Гистерезис или точность регулирования прибора составляет +0,5оС

Перегрев устройства допускается до +70оС

Кнопка КN1 выставляет диапазон регулирования (циклическая прокрутка)

Кнопка КN2 осуществляет сброс сработавшейтепловой защиты устройства, показывает перегрев.

enargys.ru

Каталог товаров:

Контакты

Статистика сайта