Как самостоятельно сделать и подключить терморегулятор: принцип работы, инструкция, схема + фото лучших самодельных терморегуляторов

Термодатчик своими руками

Простая схема термодатчика

Эта простая схема термореле, выполненная всего на двух транзисторах, может быть использована как сигнализатор повышения температуры или как регулятор температуры ( например, включать вентилятор для охлаждения какого-либо контролируемого объекта).

Рис.1 Схема электронного термореле

Работа схемы заключается в следующем. При нормальной температуре, транзистор T1 закрыт, транзистор T2 также закрыт, соответственно, реле Re обесточено. При повышении температуры сопротивление терморезистора Th падает, при определенном его значении, напряжение на базе транзистора T1 достигает значения, при котором он открывается, также открывается транзистор T2, реле Re срабатывает, включая нагрузку.

Настройка. Вы должны настроить резистор P1 так, чтобы напряжение на базе транзистора T1 было на 0.5V меньше, чем напряжение на эмиттере, при температуре немного ниже требуемой температуры срабатывания.

Если вы хотите использовать термореле в качестве сигнализатора понижения температуры или как термореле для нагревателя(контактная группа электромагнитного реле должна соответствовать токовой нагрузки нагревателя), Th1 и P1 меняются местами.

В схеме используется термистор с отрицательным ТКС (температурный коэффициент сопротивления). Сопротивление подстроечного резистора P1 должно быть близким по значению к номинальному сопротивлению термистора Th. Сопротивление обмотки реле Re должно быть около 200 Ом, если использовать в качестве T2- bc574 (КТ3102- его отечественный аналог, для bc557 аналог- КТ3107).

Терморегулятор на 12 В своими руками

• Сначала необходимо подготовить корпус. Лучше всего в этом качестве использовать старый электрический счетчик, такой, как «Гранит-1»;
• На базе этого же счетчика более оптимально собирать и схему. Для этого, к входу компаратора (он обычно помечен «+») нужно подключить потенциометр, который дает возможность задавать температуру. К знаку «-», обозначающему инверсный вход, нужно присоединить термодатчик LM335. В этом случае, когда напряжение на «плюсе» будет больше, чем на «минусе», на выход компаратора будет отправлено значение 1 (то есть высокое). После этого регулятор отправит питание на реле, которое в свою очередь включит уже, например, котел отопления. Когда напряжение, поступающее на «минус» будет больше, чем на «плюсе», на выходе компаратора снова будет 0, после чего отключится и реле;
• Для обеспечения перепада температур, иными словами для работы терморегулятора, допустим при 22 включение, а при 25 отключение, нужно, используя терморезистор, создать между «плюсом» компаратора и его выходом, обратную связь;
• Чтобы обеспечить питание, рекомендуется делать трансформатор из катушки. Её можно взять, к примеру, из старого электросчетчика (он должен быть индуктивного типа). Дело в том, что на катушке можно сделать вторичную обмотку. Для получения желанного напряжения в 12 В, будет достаточно намотать 540 витков. При этом, чтобы они уместились, диаметр провода должен составлять не более 0.4 мм.

Настройка:

Нужно отметить, что указанный в нашей статье вариант терморегулятора, созданного из датчика LM335, нет необходимости настраивать.

Достаточно лишь знать точное напряжение, которое будет подаваться на «плюс» компаратора. Узнать его можно с помощью вольтметра.

Нужные в конкретных случаях значения можно высчитать используя для этого формулу, такую как: V = (273 + T) x 0.01. В этом случае Т будет обозначать нужную температуру, указываемую в Цельсии. Поэтому для температуры в 20 градусов, значение будет равняться 2,93 В.

Во всех остальных случаях напряжение будет необходимо проверять уже непосредственно опытным путем. Чтобы это сделать, используется цифровой термометр такой, как ТМ-902С. Чтобы обеспечить максимальную точность настройки, датчики обоих устройств (имеется ввиду термометра и терморегулятора) желательно закрепить друг к другу, после чего можно проводить замеры.

Описание

Реле или датчик температуры (ДРТ) – это устройство, которое предназначено для контроля и регулировки температуры в помещении или емкости, где оно установлено. Главным образом, этот прибор необходим для поддержания определенной температуры в помещении.

Чувствительными элементами служат специальные датчики или баллоны, которые быстро распознают малейшее изменение окружающей среды. Помимо такой классификации приборы разделаются по месту установки. Они могут быть монтированы на стены или потолок, установлены непосредственно в среде изменения (земле, воде) и использоваться как портативные датчики.

Рассмотрим принцип действия термореле на примере кондиционера, в который встроен классический термостат. При изменении температуры и давления, чувствительная биметаллическая пластина изменяет свое положение. К примеру, если она нагреется до 5 градусов, то её размер увеличится, и она повернет рычаг, подключенный к рабочим частям кондиционера.

Фото — датчик для котлов

После этого контрольный термостат продолжает контролировать работу системы охлаждения. Когда температура окружающей среды опустится до определенной величины, пластина остынет и повторно повернет рычаг. Так будет продолжаться бесконечное число раз. Прямо пропорционально работает термостат в системе отопления, как и морозильник, она включается при изменениях температуры (её снижении) и отключается после повышения градуса. Эта система широко применяется для контроля работы котла.

При этом для контроля холодильника используется терморегулятор, у которого внутри установлен баллон с жидкостью

Для работы его очень важно правильно установить. Сам накладной регулятор устанавливается вне контролируемого объекта, в то время, как камерный баллон монтируется на испарителе

Аналогично описанному выше принципу работы действует и это реле. При нагревании жидкости она меняет кондицию, превращаясь в пар. Меняется положение баллона, во время смены позиции он поворачивает рычаг, который в зависимости от потребности включает или отключает температуру.

Фото — ДРТ-1

При установке любого типа реле возле него монтируется комнатный термометр. Дело в том, что многие модели могут иметь некоторые погрешности в измерении. Считается, что нормальным показателем является отклонение 2 градуса, в идеале его быть не должно. Если манометрический или цифровой датчик температуры ошибается на 5 и более градусов, то ему срочно требуется настройка. Подробная инструкция указывается на коробке прибора и в брошюре производителя.

Фото — КР75 empty

Его аналог – это капиллярный датчик-реле.

Где используется:

1. В системах кондиционирования и отопления;
2. В различных охлаждающих установках (для холодильника, морозильника);
3. В агропромышленной сфере для определения температуры в грунте, теплице, воде, инкубаторе;
4. В производственных и технологических условиях.

Общее понятие о температурных регуляторах

Приборы, фиксирующие и одновременно регулирующие заданное температурное значение, в большей степени встречаются на производстве. Но и в быту они также нашли своё место. Для поддержания необходимого микроклимата в доме часто используются терморегуляторы для воды. Своими руками делают такие аппараты для сушки овощей или отопления инкубатора. Где угодно может найти своё место подобная система.

В данном видео узнаем что из себя представляет регулятор температуры:

В действительности большинство терморегуляторов являются лишь частью общей схемы, которая состоит из таких составляющих:

1. Датчик температуры, выполняющий замер и фиксацию, а также передачу к регулятору полученной информации. Происходит это за счёт преобразования тепловой энергии в электрические сигналы, распознаваемые прибором. В роли датчика может выступать термометр сопротивления или термопара, которые в своей конструкции имеют металл, реагирующий на изменение температуры и под её воздействием меняющий своё сопротивление.
2. Аналитический блок – это и есть сам регулятор. Он принимает электронные сигналы и реагирует в зависимости от своих функций, после чего передаёт сигнал на исполнительное устройство.
3. Исполнительный механизм – некое механическое или электронное устройство, которое при получении сигнала с блока ведёт себя определённым образом. К примеру, при достижении заданной температуры клапан перекроет подачу теплоносителя. И напротив, как только показания станут ниже заданных, аналитический блок даст команду на открытие клапана.

Преимущества покупки в компании DigiTOP

• Изготавливаются из качественных комплектующих.
• Отличаются компактностью, простотой настройки и монтажа.
• Имеют доступную стоимость, не зависящую от наценок посредников.
• Дают возможность сэкономить ресурсы за счет низкой потребляемой мощности и оптимальной регулировки режима работы отопительных и охлаждающих систем.
• Широкая линейка моделей позволяет купить прибор, точно соответствующий необходимым требованиям.
• Устройства универсальны: совместимы с современными и устаревшими климатическими установками.

Продажа оборудования компании DigiTOP осуществляется по всей стране (Москва и регионы) с помощью российского представителя фирмы (ООО «Росток-Электро»). При оптовой закупке возможно предоставление дополнительных скидок, поэтому цена устройств может стать значительно меньше заявленной на сайте.

Соблюдение температурного режима является очень важным технологическим условием не только на производстве, но и в повседневной жизни. Имея столь большое значение, этот параметр должен чем-то регулироваться и контролироваться. Производят огромное количество таких приборов, имеющих множество особенностей и параметров. Но сделать терморегулятор своими руками порой куда выгоднее, нежели покупать готовый заводской аналог.

Создайте терморегулятор своими руками

Печатная плата и конструкция

Для схемы была разработана миниатюрная печатная плата. Хочу заметить что здесь использован только один операционный усилитель микросхемы — выводы 1-3, а также для питания — 4, 8.

Рис. 4. Расположение компонентов на печатной плате термореле (вид со стороны деталей насквозь с отображением дорожек).

Рис. 5. Трафарет печатной платы термо-реле для печати (вид со стороны доррожек, зеркальный).

Печатная плата была изготовлена методом ЛУТ. Ниже приведено фото готового термо-реле (терморегулятора):

Рис. 6. Фото готового блока термореле на микросхеме LM358.

Для питания я применил миниатюрный трансформатор мощностью 4 Ватт и с двумя обмотками по 6В, которые соединил последовательно. Все компоненты вместе с печатной платой устройства размещены на кусочке стеклотекстолита (не фольгированного).

Зачем нужен комнатный термостат

Казалось бы, зачем усложнять схему и цеплять дополнительный прибор? Ведь в любом котле отопления есть собственный регулятор температуры. В простых моделях это механическая крутилка с цифрами 1, 2, 3… В котлах подороже стоит более современная автоматика, позволяющая задавать температуру с точностью до одного градуса. Однако, в обоих случаях речь идет о температуре (воды в системе отопления), а не воздуха. Чем это плохо?

В качестве примера возьмем мою «трешку» в обычной хрущевке, где два окна выходят на север и два — на юг. Что происходит в ясный день? Даже зимой солнце ощутимо прогревает южные комнаты, а возле окна вообще становится жарковато. Естественным путем тепло распространяется на большую часть квартиры и необходимость во включенном отоплении пропадает на несколько часов.

Все это время газовый котел, расположенный на северной стороне, продолжает работать. Ведь тепло туда не доходит, а вода в контуре охлаждается довольно быстро, давая котлу команду включиться. Поскольку воды в системе отопления немного, он ее быстро нагревает и снова отключается.

Таким образом, работа котла без комнатного термостата у меня выглядела следующим образом: включился, поработал 2-3 минуты, отключился, через 10-15 минут включился снова. Стоит ли говорить, что такой режим негативно сказывается как на экономии газа, так и на ресурсе самого котла. Поэтому несколько лет назад был приобретен

Разновидности устройства

Разработчики управляющих термостатов предлагают датчики разных типов, которые отличаются принципом работы, конструкционным устройством, способом передачи информации и другими характеристиками. Простейшим элементом принято считать термодатчик для котла, который преобразует температурное значение в электрическое сопротивление. В сущности, это терморезисторы, которые внешне напоминают проводниковые элементы, за что их и считают простейшими индикаторами. К недостаткам таких моделей относят невысокую точность и проблематичность при организации стабильного взаимодействия с термостатами. Более технологичные исполнения термодатчиков демонстрируют газовые и электрохимические чувствительные элементы.

Кроме этого, сенсоры бывают проводными и беспроводными. Широкими возможностями инсталляции отличается терморегулятор с выносным датчиком температуры, работающий по радиосигналу. Такие модели при необходимости можно устанавливать и на улице. Проводные же устройства при монтаже ограничиваются расстоянием кабеля, длина которого обычно составляет 20-30 м.

Принципиальная схема

Схема устройства очень простая, по сути это — аналоговый компаратор напряжения на операционном усилителе (ОУ), в качестве которого применена микросхема LM358. Рассмотрим построение схемы по порядку, слева — направо.

На входы ОУ подаем два сигнала для сравнения:

• от резистивного делителя напряжения с регулировкой (эталон);
• от резистивного делителя напряжения с терморезистором (измерение).

Конденсаторы С2 и С3 нужны для защиты входов ОУ от помех. Конденсатор C1 плавно заряжается при увеличении сопротивления терморезистора (охлаждение), а при уменьшении сопротивления (нагрев) происходит разряд до определенного значения, таким образом удается получить плавный переход между значениями напряжения на входе ОУ при резком изменении температуры термодатчика.

На выходе к ОУ подключен электронный ключ на транзисторе, который управляет питанием обмотки электромагнитного реле, а также свечением светодиода для индикации состояния. Диод D1 служит для защиты ключа на транзисторе Q1 от обратного тока, поступаемого с катушки реле.

Рис. 1. Принципиальная схема простого самодельного термореле (термостата) на ОУ LM358.

Светодиод D3 служит индикатором питания устройства. Конденсаторы С4 и С5 нужны для фильтрации питания, которое поступает на схему после стабилизации микросхемой U2. На компонентах D4-D7 и C6 собран выпрямитель напряжения со сглаживающим конденсатором.

Виды термореле

Самый простой (он же самый дешёвый) регулятор температуры имеет вид небольшого электронного блока с ручкой задания температуры, установленного на стене и соединённого с исполнительным устройством проводами. По функциональным возможностям регуляторы подразделяются на следующие виды:

1. С возможностью программирования. Они оснащены жидкокристаллическими дисплеями, а с объектом регулирования могут соединяться проводами или поддерживать беспроводную связь. Программу можно составлять таким образом, что на время отсутствия людей температура будет снижаться, а за час до их возвращения — повышаться.
2. Программируемые с модулем GSM , который позволяет дистанционно управлять работой установки с помощью SMS -сообщений. У продвинутых моделей имеются специальные приложения для установки на смартфоны.
3. Регуляторы с питанием от батареек, то есть обладающие полной автономией. Недостатком является необходимость регулярной смены батареек.
4. Беспроводные с датчиками измерения наружной температуры. Считаются наиболее эффективными, так как обеспечивают принцип регулирования с учётом изменения температуры снаружи.

По назначению терморегуляторы классифицируются как:

1. Комнатные модели. Эта группа приборов монтируется в любых помещениях, так как требований к ним нет. Однако высота установки должна быть не менее 0,8м от пола. Температура у пола заметно ниже, тем более, если открыта форточка или дверь в неотапливаемое помещение. На прибор не должны попадать потоки тёплого воздуха от нагревательных приборов, в том числе от задней панели холодильника. Панель терморегулятора должна располагаться в затенённом месте, чтобы солнечные лучи не влияли на её работу. Если регулятор работает от выносного датчика, то вышеперечисленные требования должны выполняться для него, а панель монтируется в любом месте.
2. Температурные реле вентильные (ТРВ) используются при двухконтурном котле и предназначены для управления вентилями, установленными на отопительных трубах. Это позволяет регулировать степень нагрева радиаторов отопления в каждом помещении и получать экономию энергоресурсов.
3. Защитные термостаты защищают систему отопления от попадания в неё теплоносителя с высокой температурой. Это необходимо в тех случаях, когда для строительства системы отопления были использованы пластиковые трубы или старые чугунные элементы. Высокая температура может стать причиной их деформации и разрыва. Термостат автоматически отключает котёл при превышении заданной предельной температуры.
4. Зональные термостаты предназначены для контроля и регулирования температуры на больших площадях, например, в универмагах, поэтому в частном секторе практически не используются. Они работают совместно с системой вентиляторов по принципу распределения теплового потока, позволяя поддерживать заданную температуру в каждой секции.