Термореле с выносным датчиком температуры: принцип работы

Устройство и принцип действия

Удобство пребывание в помещениях во многом зависит от применяемой системы отопления. Контроль над температурой водяного теплого пола производится с использованием специальных приборов – терморегуляторов.

Применяются множество конструкций таких систем, но в большинстве случаев в них используется всего несколько принципиально различных способов регулировок.

Смотреть видео – процесс настройки

Но, прежде чем рассмотреть принцип работы и устройство терморегуляторов, нужно понять объект регулирования.

Что такое разводка отопления

Обогрев помещения водяным полом может осуществляться различными способами. Одним из них является использование тепла подогретой воды, выполняющей роль теплоносителя. Передача производится по трубам. Раньше в отоплении в основном использовали стальные трубы, сейчас им на смену пришли современные из пластиковых материалов.

Греющий контур может располагаться вдоль стен в виде радиаторов, а может располагаться под поверхностью пола, нагревая его и воздух в помещении.

Горячая вода или антифриз нагревается в котле, после чего, с использованием циркуляционного насоса подается в греющий контур водяного пола.

Проходя по его трубам, теплоноситель отдает тепло в закрытое окружающее пространство, нагревая поверхность. Охлажденная жидкость возвращается в систему котельной. В зависимости от температуры «обратки» в узле подмеса производится ее подогрев, либо охлаждение подмешиванием более холодной воды из бака.

В контурах с теплыми полами, который подключаются отдельным контуром, терморегулятор устанавливается для каждого из них, поскольку все они имеют собственный тепловой режим. А контуры радиаторного отопления нагреваются до температуры, практически вдвое выше, чем для теплого пола.

Как работает принцип регулирования температурного режима

Основными элементами регулировки нагрева является сервоприводы,  датчики температуры и терморегуляторы. Такой состав оборудования позволяет производить регулировку температуры водяного теплого пола бесступенчато в непрерывном автоматическом режиме. Происходит это следующим образом:

1. Если с термодатчика приходит сигнал о недостаточной температуре, сервопривод открывает вентиль и в контур отопления поступает больше горячей воды.
2. При перегреве теплоносителя открывается вентиль подмеса охлажденной воды, снижая степень нагрева в контуре.
3. Однако возможна регулировка и в ручном режиме путем установки крана в определенное положение. Но такой способ требует постоянного визуального контроля, поскольку факторы, от которых зависит режим отопления, в течение суток изменяются неоднократно. При относительной дешевизне таких устройств, они очень неудобны в эксплуатации, поскольку за каждым имением условий в помещении требуется вмешательство в работу отопления.

Параметры регулировки

Смотреть видео – регулировка мощности блока термодатчика

1. Степень нагрева напольного покрытия. В таком случае датчик нагрева устанавливается в непосредственной близости от него. Такое устройство теплого пола лучше всего подходит для небольших помещений и маломощных отопительных контурах, которые используются только в качестве вспомогательных, в частности для теплого пола.
2. Температура воздуха в помещении – при такой схеме контроля используются датчики, вмонтированные непосредственно в корпусе терморегулятора. Корректной работы такого прибора можно добиться только, если выполняются все требования к утеплению обогреваемого здания. В противном случае эффективной работы отопления добиться сложно – значительные потери энергии неизбежны. Правильно построенный дом с обширной отопительной системой и терморегулятором может дать до 30% экономии ресурсов.
3. Комбинированные системы регулирования, при которой датчики температуры водяного теплого пола устанавливаются и в отапливаемом помещении и на системе узла подмеса. Параметры настраиваются из соображений максимально комфортной температуры в доме. Такая аппаратура с терморегулятором используется в обширных помещениях. Для управления могут использоваться оба датчика одновременно или один из них.

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.

Из Википедии — свободной энциклопедии

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

Разновидности приборов

Механический терморегулятор с выносным датчиком

На рынке встречаются термореле с разным внешним видом, конструкционными особенностями и характеристиками. В зависимости от способа монтажа подобные устройства бывают стационарными и розеточными (переносными). Первая разновидность термореле устанавливается непосредственно в стену. Переносные варианты имеют возможность быстрого подключения, что привлекает многих пользователей.

По месту расположения датчиков выделяют:

• термореле с выносным датчиком температуры;
• агрегаты со встроенным датчиком.

В первом случае датчик размещают на конце кабеля, отходящего от температурного реле. Его длина может быть разной – от 10-20 см до нескольких метров.

Преимуществом устройства называют то, что их чувствительные элементы разрешается устанавливать на улице, в погребе и различных подсобных помещениях. Во время работы таких контролеров практически исключены ошибки. Единственным недостатком реле с выносным датчиком называют появление сбоев при исчезновении электричества.

Механические варианты

Подобные датчики температуры и реле считаются самыми доступными и простыми в использовании. Они работают благодаря присутствию в конструктивной схеме биметаллической пластинки. Отключение и настройка рабочих параметров устройства осуществляется при помощи рычага и поворотного колеса.

Недостатком механических моделей называют сложность их монтажа. Они устанавливаются в углубление в стене и напрямую подключаются к сети.

Электронные модели

Электронный регулятор температуры со встроенным датчиком

Популярностью пользуются и электронные термореле и датчики. Они точнее измеряют климатические параметры помещения благодаря наличию в составе конструкции полупроводниковых деталей, работающих от тока 24 В. Подобные устройства могут подключаться напрямую к электрической сети или применяются батарейки.

Электронное термореле оснащено монитором. Это облегчает выполнение настройки устройства, оповещает пользователя о результатах последнего замера климатических параметров.

Что это такое?

Терморегулятор для обогревателя представляет собой специальное устройство, которое позволяет поддерживать заданную температуру воздуха в помещении. Во многих современных моделях обогревателей такой термостат уже встроен производителем. Если же его нет, то можно приобрести прибор и отдельно. При этом есть виды, которые как подключаются к самому отопительному прибору, так и к электрической розетке.

Внешний вид этого приспособления в зависимости от его типа и производителя может существенно разниться. Но, как правило, это небольшая квадратная или прямоугольная коробочка с дисплеем, на котором и отображаются параметры работы, заданные пользователем. Терморегулятор позволяет не только более безопасно и удобно использовать обогреватель, но и существенно сэкономить на оплате электроэнергии. Дело в том, что приборы без термостата потребляют примерно на 40% больше электричества, чем модели, имеющие такой термостат.

Параметры

Рассмотрим основные технические характеристики таких реле для контроля температуры: ДТКБ 5, Т32М, ТЛ 3 1 и прочих.

ДТКБ 5:

Т32М-01:

ТЛ-3 1 кВт. Бытовой терморегулятор для аквариумов, также подходит для подключения к теплицам:

Реле-регулятор температуры с термопарой ТХК ОВЕН ТРМ502:

Модель выпускается с различными модификациями, очень известно ТРМ – это устройство с релейным таймером времени.

ТАМ103-01.1.1 (аналог ТАД):

RT-820 M Danfoss (РТ-820):

Это очень удобное реле, т. к. его замена или ремонт легко производится собственноручно. Чаще всего размещается снаружи емкости или помещения.

Купить реле для контроля температурных изменений можно в любом городе. Наиболее доступными и надежными считаются отечественные (ТДС-102, ТР-101), Юрюзань, Норд (для холодильников, производитель Германия), ТР ОМ-5-06, ТС-2 и ТУДЭ-1М1. Продажа производится в любом городе (Москва, СПб и прочих), цена варьируется от нескольких долларов до сотни в зависимости от назначения и типа.

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.

Виды терморегуляторов

На рынке представлено несколько модификаций термостатов, отличающихся по своему строению и принципу работы, однако все они выполняют одинаковые функции.

Механический регулятор

Механические термостаты предусматривают ручную регулировку степени нагрева радиаторов. Стоят они недорого, надежны в работе, просты в настройке и практически никогда не дают сбоев, так как вся их работа основана на механических законах физики. На самом кране имеется градуировка в степенях, что позволяет с достаточно высокой точностью выполнять регулировку нагрева. Однако такая установка осуществляется опытным путем – вы не можете просто задать нужное количество градусов, что можно отнести к недостатку прибора.

Механический регулятор

В механическом терморегуляторе имеется три основные рабочие части – сильфон (газовый или жидкостный), привод и сам регулятор. Наполненный сильфон (вещество в нем) играет решающую роль в автоматической подстройке прибора. Когда мы поворачиваем рычаг термостата, содержимое переходит в золотник, влияя на положение штока.

Сам шток при давлении на него опускается и частично перекрывает проход для теплоносителя. Ограничивая его прохождение. На схеме ниже показано более подробное строение такого термостата.

Строение механического терморегулятора

Электронный термостат

Второй вид терморегуляторов является электронным. Внутри него установлен микропроцессор, отвечающий за регулировку нагрева батарей. Безусловно, в пользовании такие устройства очень удобны, так как позволяют выполнить поградусную настройку.

Электронный термостат

Управляется термостат обычно при помощи кнопочной панели, что достаточно надежно и удобно. Некоторые модели умеют одновременно управлять котлами, насосами и даже смесителями. Стоят они немало, что и не удивительно.

Электронный термостат также имеет механическую рабочую часть, которая практически ничем не отличается от описанного выше варианта. Сильфон в этом случае идет цилиндрический, а стенки его сделаны в виде гофры. Внутри сильфона находится вещество, которое реагирует на окружающую температуру.

Электронный термостат выглядит очень технологично

Такое вещество при нагревании начинает расширяться, внутри прибора растет давление, оказывающее влияние на положение штока, который также регулирует объем проходимого через прибор теплоносителя. При понижении температуры происходит обратный процесс. Такой терморегулятор очень надежный, сильфон способен без проблем выдерживать десятки тысяч сжатий и расширений, его ресурса хватит более чем на 10 лет, главное, чтобы электроника не подвела.

Среди электронных термостатов можно выделить два отличающихся вида приборов – закрытые и открытые. Первые не могут определять температуру автоматически, поэтому все настройки пользователь должен производить самостоятельно. Преимущество его перед ручным прибором состоит в том, что вы можете выставлять температуру по градусам, а не градуированной шкале больше-меньше.

Открытые являются сложными электронными устройствами с возможностью программирования. Например, при повышении температуры до определенного порога, прибор автоматически меняет режим своей работы на выбранный.

Для питания электронной части нужны батарейки

Работают такие термостаты от сменных элементов питания – батареек. Энергии не потребляется много, поэтому частая замена не требуется – за весь отопительный сезон вы можете сделать это 1-2 раза. Также есть модели, в которых установлен заряжаемый аккумулятор – в комплекте с ним поставляется зарядное устройство.

Инновационный монитор

Есть еще и полуэлектронные приборы. Их принцип работы также схож с механическими, но есть несколько важных отличий. Сильфонная головка ориентируется на температуру в помещении, поэтому она достаточно габаритная. Датчик у них выносной, который соединяется с рабочей частью капиллярной трубкой.

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.