Простой терморегулятор своими руками

Огромное количество электрических приборов, используемых в быту и промышленности, основывают свою работу на определении уровня температуры окружающей среды. Измерительный элемент в них представляет собой датчик температуры, срабатывающий при нагревании или охлаждении до установленного уровня. Их можно приобрести в большинстве магазинов, ими комплектуются духовки, контроллеры и прочие устройства, но гораздо интереснее изготовить терморегулятор своими руками.

Пример простого терморегулятора

Далее мы рассмотрим принцип действия и варианты изготовления такой самоделки.

Немного теории

Любой терморегулятор конструктивно включает в себя три основных блока:

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.

Обзор схем

В зависимости от типа элементов, входящих в состав терморегулятора, различают механические и цифровые терморегуляторы. Работа первых основана на срабатывании реле, вторые имеют электронный блок, управляющий процессами. Примеры работы нескольких схем рассмотрим далее.

Рис. 3. Схема терморегулятора №1

На приведенной схеме измерение происходит за счет резисторов R1 и R2, при температурных колебаниях переменный резистор R2 изменит величину падения напряжения. После чего через усилитель терморегулятора, представленный парой транзисторов, начнется протекание электротока через катушку реле K1.

Когда величина тока в соленоиде создаст магнитный поток достаточной силы, сердечник притянется и переключит контакты в другое положение. Недостатком такого терморегулятора является наличие магнитопроводящих частей, которые из-за гистерезиса вносят дополнительную поправку на температуру помимо измерительного органа.

Рис. 4. Схема терморегулятора №2

Данный терморегулятор, в отличии от механического термостата, не использует подключение реле, поэтому является более точным. Его применение оправдано в тех ситуациях, когда несколько градусов могут сыграть весомую роль, к примеру, при контроле температуры нагрева двигателя или в инкубаторе.

Здесь изменение температурного режима фиксируется резистором R5, благодаря которому терморегулятор изменяет электрические параметры работы. Для сравнения и усиления разницы поступающего с полуплеч электрического параметра применяется микросхема К140УД7.

Для контроля нагрузки в схеме устанавливается тиристор VS1, в данном примере терморегулятора ограничение составляет 150Вт, но при желании может подбираться и другой параметр. Но следует учитывать, что эксплуатация тиристора в качестве ключа приводит к его нагреванию, поэтому с увеличением мощности необходимо установить радиатор для лучшей теплоотдачи.

Создаем простой терморегулятор

При ремонте бытовой электротехники вы могли сталкиваться с ситуацией, когда со строя выходил терморегулятор. Хоть это и небольшая микросхема, устанавливаемая для контроля величины нагрева или охлаждения чего-либо.

Увы, стоимость такого элемента заводского изготовления довольно высока, поэтому куда выгоднее собрать терморегулятор самому. Схема достаточно простого самодельного терморегулятора приведена на рисунке ниже.

Рис. 5. Схема простейшего терморегулятора

Для его изготовления вам понадобится:

• понижающий трансформатор с 220 на 12 В;
• шесть диодов (в рассматриваемом примере используются IN4007);
• конденсаторы на 47 мкФ, 1 мФ и 2 мФ;
• микросхема для стабилизатора на 5В;
• транзистор (в рассматриваемом примере это КТ814А);
• стабилитрон с регулируемым параметром (TL431);
• резистивные элементы на 4,7; 160, 150 и 910 кОм;
• резистор с изменяемым сопротивлением на 150 кОм;
• термозависимый резистор 50 кОм;
• светодиод;
• электромагнитное реле 100 мА с питающим напряжением 12В (в рассматриваемом примере используется автомобильный вариант);
• кнопка и корпус.

Процесс изготовления состоит из таких этапов:

• При помощи паяльника соберите вышеперечисленные детали на печатную плату, как показано на схеме выше.
• После этого выведите измерительный орган для терморегулятора на открытое пространство, чтобы установить в нужную локацию.

Рис. 6. Выведите измерительный элемент

• Установите переменный резистор на жесткий каркас и нанесите градуировку температурных режимов для настройки прибора.

Рис. 7. Установите регулятор на каркас и нанесите градуировку

• На клеммник подключите шнур питания.

Подключите питающий шнур к клеммнику

В данном случае клеммник взят со старого прибора, располагавшегося в корпусе.

• Подключите все отдельно размещенные элементы к плате и закройте корпусом.

После сборки терморегулятора его можно установить в любое место, к примеру, для обогрева и подключить в цепь питания электрического котла. В случае, когда радиаторы отопления нагреют помещение до установленной температуры, контакты реле разорвут цепь и прекратят электроснабжение. При остывании цифрового термометра, снова произойдет включение отопления и снова пойдет нагрев. Если вас не устраивает температурный режим, его можно изменить настройкой датчика.

Видео по теме

Самостоятельное подключение терморегулятора для теплого пола

Обогрев помещений посредством систем теплого пола считается наиболее комфортным для человека. Управляются они с помощью терморегулятора или термостата, контролирующего степень нагрева поверхности пола или воздуха, и по мере необходимости, снижающего ее интенсивность.

Сенсорный программируемый терморегулятор

Установка данного прибора является обязательной, в противном случае система теплого пола будет нагреваться до максимальной температуры, а это угрожает обитателям дома, бетонной стяжке, финишному покрытию пола, да и самому устройству обогрева. А подключить его можно, при наличии определенных знаний, своими руками.

Функции терморегулятора

Работа терморегулятора возможна лишь при установке датчика температуры, измеряющего интенсивность нагрева поверхности пола или воздуха. Сам же терморегулятор призван поддерживать заданные параметры нагрева, своевременно включая и отключая греющие элементы.

Основные функции и панель управления терморегулятора

Таким образом, термостат препятствует не только перегреву системы теплого пола, но и способствует существенной экономии потребления электроэнергии. Ведь включение устройства обогрева осуществляется лишь при снижении температуры. Несмотря на достаточно высокую стоимость контролирующего устройства, в процессе эксплуатации напольного отопления оно сполна себя окупает экономией на оплату электроэнергии.

Терморегулятор теплого пола

Виды терморегуляторов

Разнообразие моделей терморегуляторов позволяет подобрать прибор, соответствующий любым потребностям владельцев квартиры или дома. В целом существует три вида термостатов.

Основные виды терморегуляторов

• Электромеханический. Данный тип оснащен механическим переключателем, позволяющим вручную устанавливать нужную температуру нагрева. Такие устройства наиболее просты в эксплуатации и отличаются доступной стоимостью.
• Цифровой. Стоимость таких моделей гораздо выше, а управление ими осуществляется при помощи кнопок. Вся информация о задаваемых параметрах выводится на сенсорный дисплей.
• Программируемый. Данные модели самые дорогостоящие, так как, по сути, являются целыми системами, позволяющими устанавливать требуемую интенсивность нагрева по часам, дням или даже неделям. Некоторые модели оснащены пультом дистанционного управления, и позволяют контролировать работу теплого пола через персональный компьютер.

Характеристика электромеханического терморегулятора

Выбор того или иного устройства зависит от финансовых возможностей владельцев жилья и требуемого функционала.

Однако специалисты не рекомендуют устанавливать в ванных комнатах цифровые и программируемые устройства, так как в этих помещениях преобладает повышенная влажность воздуха, способствующая быстрому выходу электроники из строя.

Целесообразнее отдать предпочтение электромеханическому варианту. Если же предпочтение отдается более дорогостоящим моделям, то их можно поместить в специальный шкаф или вынести за пределы помещения.

Термостат должен контролировать работу теплого пола в одном помещении. Подключение двух помещений к одному устройству возможно, однако в данном случае придется в обоих помещения поддерживать одинаковую температуру нагрева, что может быть не совсем комфортно. В данном случае можно приобрести двухканальный терморегулятор, позволяющий управлять одновременно двумя контурами.

Терморегулятор THERMOREG TI 950 для теплого пола

Виды термодатчиков

Как уже говорилось выше, терморегулятор управляет системой теплого пола на основании показаний, передаваемых термодатчиком. От этого же устройства зависит, какую именно температуру будет поддерживать термостат – интенсивность нагрева поверхности пола или воздуха. Это означает, что выбор типа термодатчика зависит от условий эксплуатации системы электрообогрева.

• Датчик измерения температуры поверхности пола устанавливается, если данное отопление является лишь вспомогательным. В этом случае целесообразно просто поддерживать комфортный обогрев именно внизу помещения.
• Датчик измерения температуры воздуха применяется, если электрообогрев выступает в качестве основного источника тепла. Тогда необходимо поддерживать требуемую температуру воздуха. Такой датчик очень часто располагается непосредственно на корпусе термостата.

Схема расположения датчика измерения температуры поверхности пола

Для поддержания наиболее комфортной температуры могут применяться оба датчика. Причем в первом случае датчик является выносным, подключаясь к клеммам, расположенным на корпусе термостата. А само устройство, по сути, является электрическим кабелем, на конце которого располагается контролирующий элемент. Располагается он между петлями греющего кабеля на расстоянии от стены, составляющем не меньше 0,5 метра.

Схема подключения терморегулятора с датчиком в систему отопления теплый пол

Датчик измерения температуры воздуха можно устанавливать только в местах, соответствующих определенным условиям:

• на устройство не должны попадать прямые солнечные лучи, так как его нагрев приведет к искажению информации;
• устройство должно устанавливаться в местах, где отсутствуют сквозняки;
• рядом с термодатчиком не должны находиться бытовые приборы, выделяющие тепло, к примеру, холодильник.

Схема устройства датчика для измерения температуры воздуха

Параметры выбора терморегулятора

Предельная нагрузка терморегулятора должна соответствовать мощности системы теплого пола. Большинство моделей рассчитаны на 16 А, что соответствует 3,7 кВт.

Технические данные терморегуляторов

Наиболее комфортным в использовании считается термостат с двумя встроенными датчиками температуры, однако зачастую в комплекте с данными устройствами поставляется лишь один термодатчик. Хотя их подключение своими руками производится идентично, у терморегулятора, оснащенного измерителем температуры воздуха, на две клеммы меньше.

При выборе устройства следует обратить внимание на его тип:

Схема подключения инфракрасных обогревателей и терморегулятора

В первом случае для установки прибора требуется ниша в стене, куда он помещается в монтажной коробке. Накладные разновидности крепятся непосредственно на стену, однако имеют непривлекательный внешний вид.

Этапы монтажа

Поместив прибор в монтажную коробку, или закрепив его непосредственно на стене, приступают к проделыванию канавок. Штробы необходимо делать не только на стене, но и в полу. Канавка может быть одна, либо несколько. Если штроба одна, то ее необходимо делать шире, чтобы можно было поместить в нее провода теплого пола и термодатчик. Каждый провод желательно предварительно помещать в гофрированную трубу.

Установка терморегулятора DEVIreg Touch

Длина канавки, проделанной в полу, должна составлять не меньше 0,5 метра. В нее помещается один конец термодатчика, который следует тщательно заизолировать во избежание попадания раствора или влаги. Другой конец устройства заводится в терморегулятор.

Как подключить терморегулятор: схема

Способ подключения терморегулятора указан в инструкции, приложенной производителем, и зависит от типа прибора.

Схема подключения терморегулятора

• Приборы со встроенным датчиком измерения температуры воздуха снабжены 4-мя клеммами. Две из них предназначены для проводов, идущих от греющих элементов. При этом в отсек L (фаза) подключается коричневый провод, а в отсек N (ноль) – синий. Подключение к электрической сети также производится в соответствие с полярностью.
• Если на устройстве 6 клемм, значит термодатчик не встроенный, но входит в комплектацию. В этом случае его подсоединение производится в разъемы, указанные в инструкции производителем.
• Если прибор снабжен 7 клеммами, это означает, что одна из них предназначена для заземления, то есть к ней необходимо подсоединить желто-зеленый провод. Если на приборе нет такой клеммы, а заземление в доме есть, то подключение производится вне корпуса устройства. Если же заземления в доме нет, то соответствующий провод зануляется.

После подключения прибора своими руками можно опробовать систему на работоспособность. О ее исправности свидетельствует щелчок, обозначающий, что контур подключился. Если через несколько минут греющие элементы начали излучать тепло, можно выключать систему и приступать к заливке стяжки и укладке финишного покрытия.

Видео: Монтаж и подключение терморегулятора Devireg 535