Электронное термореле своими руками. Терморегулятор своими руками: схема и пошаговая инструкция по изготовлению самодельного устройства

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.

Российская зима отличается своей суровостью и сильными холодами, о чем известно всем. Поэтому помещения, в которых находятся люди, должны отапливаться. Центральное отопление является наиболее распространенным вариантом, а в случае его недоступности можно воспользоваться индивидуальным газовым котлом. Однако часто случается так, что ни то, ни другое недоступно, к примеру, в чистом поле находится небольшое помещение насосной водопроводной станции, в котором круглосуточно дежурят машинисты. Это может быть комната в каком-то большом необитаемом здании или караульная вышка. Примеров хватает.

Выход из ситуации

Все эти случаи вынуждают осуществлять устройство электрического отопления. При малых размерах помещения вполне можно обойтись обычным электрическим масляным радиатором, а в комнатах больших размеров чаще всего устраивают водяное отопление с использованием радиатора. Если не следить за температурой воды, то рано или поздно она может закипеть, из-за чего из строя выйдет весь котел. Для предохранения от таких случаев используются терморегуляторы.

Особенности устройства

В функциональном плане приспособление можно разделить на несколько отдельных узлов: компаратор, а также устройства управления нагрузкой. Далее будут описаны все эти части. Эта информация необходима для того, чтобы сделать терморегулятор своими руками. В данном случае предложена конструкция, в которой датчиком температуры служит обычный биполярный транзистор, благодаря чему можно отказаться от использования терморезисторов. Данный датчик работает на базе того, что параметры транзисторов всех полупроводниковых приборов в большей степени зависят от температуры среды.

Важные нюансы

Создание терморегулятора своими руками должно осуществляться с обязательным учетом двух моментов. Во-первых, речь идет о склонности автоматических устройств к автогенерации. В случае, когда между исполнительным устройством и датчиком термореле установлена слишком сильная связь, после срабатывания реле сразу же выключается, а затем снова включается. Это будет происходить в тех случаях, когда датчик находится в непосредственной близости к охладителю или обогревателю. Во-вторых, у всех датчиков и электронных устройств имеется определенная точность. К примеру, можно отслеживать температуру в 1 градус, но меньшие величины отследить намного сложнее. В таком случае простая электроника начинает часто ошибаться и принимать взаимоисключающие решения, особенно когда температура почти равна той, что установлена для срабатывания.

Процесс создания

Если говорить о том, как сделать терморегулятор своими руками, то стоит сказать, что датчик тут является терморезистором, уменьшающим свое сопротивление в процессе нагрева. Он включается в цепь делителя напряжения. В цепь также включается R2, посредством которого устанавливается температура срабатывания. С делителя напряжение поступает на элемент 2И-НЕ, который включен в режим инвертора, а после этого на базу транзистора, служащего в качестве разрядника для конденсатора С1. Он, в свою очередь, подключен к входу (S) RS-триггера, который собран на паре элементов, а также на вход еще одного 2И-НЕ. С делителя напряжение поступает на вход 2И-НЕ, который управляет вторым входом (R) RS-триггера.

Как это работает

Итак, мы рассматриваем, как создать простой терморегулятор своими руками, поэтому важно понять, как он работает в разных ситуациях. При высокой температуре терморезисторы характеризуются малым напряжением, поэтому на делителе присутствует напряжение, воспринимаемое логическими схемами как ноль. Транзистор при этом открыт, на входе S-триггера воспринимается логической ноль, а конденсатор C1 разряжен. На выходе триггера устанавливается логическая единица. Реле находится во включенном режиме, а транзистор VT2 является открытым. Чтобы точно понимать, как сделать терморегулятор, стоит отметить, что эта конкретная реализация реле ориентирована на охлаждение объекта, то есть оно включает вентилятор при высокой температуре.

Понижение температуры

Когда происходит снижение температуры, у терморезистора возрастает сопротивление, что приводит к повышению напряжения на делителе. В определенный момент происходит закрытие транзистора VT1, после чего начинается зарядка конденсатора C1 через R5. В конце концов наступает момент достижения уровня логической единицы. Именно она поступает на один из входов D4, а на второй вход данного элемента подается напряжение с делителя. Когда на обоих входах установятся логические единицы, а на выходе элемента появляется ноль, произойдет переключение триггера в противоположное состояние. В этом случае будет выключено реле, что позволит выключить вентилятор, если в этом есть необходимость, либо включить отопление. Так можно сделать терморегулятор для чтобы он включал и отключал вентилятор при необходимости.

Возрастание температуры

Итак, температура снова стала увеличиваться. Ноль на делителе появится сначала на одном из входов D4, он и снимет ноль на входе триггера, сменив его на единицу. Далее по мере увеличения температуры появится ноль на инверторе. После его смены на единицу будет открыт транзистор, что приведет к разрядке элемента C1 и установлению нуля на входе триггера, отключающего нагрев теплоносителя в системе водяного отопления либо включающего вентилятор. Такие своими руками сделанные, работают достаточно эффективно.

Блоки C1, R5 и VT1 предназначены для устранения автогенерации, благодаря тому, что на них устанавливается время задержки выключения. Оно может составлять от нескольких секунд до нескольких минут. Мы рассматриваем достаточно простой терморегулятор, своими руками созданный, поэтому указанный выше узел позволяет также устранить дребезг термодатчика. Даже при очень маленьком самом первом импульсе происходит открытие транзистора и моментальная разрядка конденсатора. Далее дребезг будет игнорироваться. При закрытии транзистора ситуация повторяется. Зарядка конденсатора начинается только после завершения последнего импульса дребезга. Благодаря введению триггера в схему удается обеспечить максимальную четкость срабатывания реле. Как известно, триггер может иметь лишь два положения.

Сборка

Чтобы сделать терморегулятор своими руками, можно воспользоваться специальной монтажной платой, на которой вся схема будет собрана навесным способом. Можно использовать и печатную плату. Питание можно использовать любое в пределах 3-15 вольт. Реле следует подбирать в соответствии с этим.

По аналогичной схеме можно сделать терморегулятор для аквариума своими руками, однако следует учесть, что он должен крепиться снаружи к стеклу, тогда проблем с его использованием не возникнет.

Описанное выше реле продемонстрировало в процессе эксплуатации весьма высокую надежность. Температура поддерживается с точностью до долей градуса. Однако она находится в прямой зависимости от задержки времени, определяемой цепью R5C1, а также реакцией на срабатывание, то есть мощность охладителя или нагревателя. Диапазон температуры и точность ее установки определяется подбором резисторов делителя. Если вы сделали такой терморегулятор своими руками, то он не нуждается в настройке, а начинает сразу же работать.

С ранней весны и до середины лета — пора инкубаторов . Почти все, имеющие в своём подворье птиц пользуются инкубаторами. С ним удобно в любой период времени вывести необходимое количество любой породы птицы. Не надо ждать когда сядет на гнездо наседка.

Неотъемлемая часть любого инкубатора — это терморегулятор! От его надёжности и точности зависит и вывод птицы.

Необязательно использовать программируемый цифровой дорогой терморегулятор. Со своей задачей отлично справляется терморегулятор, предложенный в этой статье. на одной простой и недорогой микросхеме К561ЛА7 предложена ниже.

Простая , потому что кучу транзисторов заменила одна микросхема.

Надёжная , потому что в схеме используются некоторые моменты:

Для падения напряжения с 220В до 9В используется резистор, а не конденсатор (как часто бывает в других схемах). Он намного надёжнее.
Лампы включены последовательно-параллельно, что тоже надёжнее чем просто параллельное включение.
При плохом контакте переменного резистора «температура» произойдёт отключение ламп, а не наоборот.
Микросхема К561ЛА7 (как показала практика) более надёжная чем ОУ или PIC.

На первом элементе DD1.1 собран пороговый элемент, который меняет с 1 на 0 свое положение на выходе при заданной температуре. Регулятором «Температура» меняется этот порог.

На втором элементе DD1.2 собран формирователь импульсов для правильной работы тиристора.

Третий элемент DD1.3 — сумматор.

Четвёртый элемент DD1.4 — свободен и может использоваться (в крайнем случае) для замены одного из остальных элементов в случае его выхода из строя.

Микросхему К561ЛА7 можно заменить её импортным аналогом CD4011B.

Ток потребления схемы по 9В — 5 мА, температура R13 примерно 60 - 70 гр. - это нормальный режим резистора.

Импульсы, поступающие на транзистор открывают его, что способствует в последствии открыванию тиристора.

Тиристор (Т122 или КУ202Н,М,Л) — мощный коммутирующий элемент схемы. Тиристор (если используется КУ202Н,М,Л) без радиатора способен коммутировать нагрузку до 300 Вт . Обычно это хватает. Если у вас нагрузка превышает данное значение, то тиристор необходимо поставить на радиатор. Максимальное значение 1000 Вт. А также можно установить более мощный тиристор — Т122.

Рассчитать нагрузку для инкубатора просто . Включаем нагреватели (лампы) через данный регулятор температуры на полную. И контролируем по термометру температуру. Даже на полную (лампочки не отключаются) температура в инкубаторе не должна подниматься выше 50 градусов.

Так как, в процессе эксплуатации нити ламп сильно провисают и перегорают. Есть опасность выхода из строя тиристора. Поэтому лампы рекомендуется соединять последовательно-параллельно, как указано на схеме, для большей продолжительности срока службы ламп и схемы.

Так как в инкубаторе очень высокая влажность на датчик температуры — терморезистор необходимо надеть кусочек трубочки и залить с двух сторон водостойким клеем или герметиком. Это лучше проделать несколько раз с периодом в несколько часов после высыхания. Торец терморезистора можно оставить на поверхности для большей чувствительности.

Схема универсальна к выбору терморезисторов. Номинал терморезистора подходит в широких пределах. Я пробовал от 1 кОма до 15 кОм, которые были у меня в наличии. Подойдут и другие. Правильный режим работы необходимо подобрать делителем на R2, R3. Подобрать R3 можно по таблице ниже.

Терморезистор	R3




15 кОм

Следует учитывать: чем больше сопротивление терморезистора или больше сопротивление R1 — R5, тем меньше диапазон регулирования переменными резисторами.

Можно использовать терморезисторы как с отрицательным, так и с положительным ТКС. С отрицательным ТКС, как сейчас на схеме, а с положительным терморезистор следует установить в низ делителя (например, в разрыв между R3 и R4).

Схема терморегулятора построена на логической микросхеме, а между уровнями логической 0 и 1 есть неопределенное состояние (см. рис), поэтому в данной схеме есть определенный гистерезис (запаздывание между включением и отключением).

Гистерезис очень сильно зависит от типа применяемого терморезистора.

Если Вам ненужно быстрое реагирование схемы на температуру, используйте терморезистор в металлическом корпусе. Типа MMT-4. Гистерезис в данном случае 2,5 — 3 гр.

Если нужна быстрая реакция схемы на температуру, то используйте терморезисторы в неметаллическом корпусе. Гистерезис 0,1 — 0,5 гр. Лампочки включаются и отключаются в несколько раз чаще.

Таблица напряжений по постоянному току микросхемы К561ЛА7

(измеряется цифровым мультиметром в рабочей схеме)

№ вывода	Нагреватель выкл / включен




7




14

Фото собранной платы

Примечание: маркировка некоторых деталей согласно схемы изменилась.

Фото печатной платы

Благодаря использованию резистора (R13, а не конденсатора) для понижения напряжения, стабилизации и фильтрации питающего микросхему напряжения, а также других «фишек» данная схема терморегулятора используется в инкубаторе более 10 лет и не разу не подвела!

А. Зотов. Волгоградская обл.

P.S. Если Вы решили сделать вышеизложенный терморегулятор, но у вас нет платы или некоторых эл. компонентов, то Вы можете приобрести у нас НАБОР ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ СБОРКИ ТЕРМОРЕГУЛЯТОРА ДЛЯ ИНКУБАТОРА.

Фото готовой платы, собранной из набора

Автономный обогрев частного дома позволяет выбирать индивидуальные температурные режимы, что очень комфортно и экономно для жильцов. Чтобы каждый раз не при смене погоды на улице не задавать другой режим в помещении, можно использовать терморегулятор или термореле для отопления, который можно установить и на радиаторы и на котёл.

Автоматическая регулировка тепла в помещении

Для чего это нужно

Самым распространённым на территории Российской Федерации является , на газовых котлах. Но такая, с позволения сказать, роскошь, доступна далеко не во всех районах и местностях. Причины тому самые банальные – отсутствие ТЭЦ или центральных котельных, а так же газовых магистралей поблизости.
Приходилось ли вам когда-либо побывать отдалённом от густонаселённых районов жилом доме, насосной или метеостанции в зимнюю пору, когда единственным средством сообщения являются сани с дизельным двигателем? В таких ситуациях очень часто устраивают отопление своими руками при помощи электричества.

Для небольших помещений, например, одна комната дежурного на насосной станции, достаточно – его хватит для самой суровой зимы, но для большей площади уже потребуется отопительный котёл и система радиаторов. Чтобы сохранить нужную температуру в котле, предлагаем вашему вниманию самодельное регулирующее устройство.

Температурный датчик

В этой конструкции не нужны терморезисторы или различные датчики типа ТСМ , здесь вместо них задействован биполярный обыкновенный транзистор. Как и всех полупроводниковых приборов, его работа в большой степени зависит от окружающей среды, точнее, от её температуры. С повышением температуры ток коллектора возрастает, а это негативно сказывается на работе усилительного каскада – рабочая точка смещается вплоть до искажения сигнала и транзистор попросту не реагирует на входной сигнал, то есть, перестает работать.

Диоды тоже относятся к полупроводникам , и повышение температуры отрицательно сказывается и на них. При t25⁰C «прозвонка» свободного кремниевого диода покажет 700мВ, а у перманентного – около 300мВ, но если температура повышается, то соответственно будет понижаться прямое напряжение прибора. Так, при повышении температуры на 1⁰C напряжение будет понижаться на 2мВ, то есть, -2мВ/1⁰C.

Такая зависимость полупроводниковых приборов позволяет использовать их в качестве температурных датчиков. На таком отрицательном каскадном свойстве с фиксированным базовым током и основана вся схема работы терморегулятора (схема на фото вверху).
Температурный датчик смонтирован на транзисторе VT1 типа КТ835Б , нагрузка каскада – резистор R1, а режим работы по постоянному току транзистора задают резисторы R2 и R3. Чтобы напряжение на транзисторном эмиттере при комнатной температуре было 6,8В, фиксированное смещение задаётся резистором R3.

Совет. По этой причине на схеме R 3 помечен знаком * и особой точности здесь добиваться не следует, только бы не было больших перепадов. Эти измерения можно провести относительно транзисторного коллектора, соединённым источником питания с общим приводом.

Транзистор p-n-p КТ835Б подобран специально, его коллектор соединяется с металлической корпусной пластинкой, имеющей отверстие для крепления полупроводника на радиатор. Именно за это отверстие прибор крепится к пластине, к которой ещё прикреплён подводной провод.
Собранный датчик крепиться к трубе отопления при помощи металлических хомутов , и конструкцию не нужно изолировать какой-либо прокладкой от трубы отопления. Дело в том, что коллектор соединён одним проводом с источником питания – это значительно упрощает весь датчик и делает контакт лучше.

Компаратор

Компаратор, смонтированный на операционный усилитель ОР1 типа К140УД608, задаёт температуру. На инвертируемый вход R5 подаётся напряжение с эмиттера VT1, а через R6 – на неинвертируемый вход поступает напряжение с движка R7.
Такое напряжение определяет температуру для отключения нагрузки. Верхний и нижний диапазон для установки порога на срабатывание компаратора задаются при помощи R8 и R9. Нужный постерезис срабатывания компаратора обеспечивает R4.

Управление нагрузкой

На VT2 и Rel1 сделано устройство управления нагрузкой и индикатор режима работы терморегулятора находится здесь же – красный цвет при нагреве, а зелёный – достижение необходимой температуры. Параллельно обмотке Rel1 включен диод VD1 для защиты VT2 от напряжения, вызванного самоиндукцией на катушке Rel1 при отключении.

Совет. На рисунке выше видно, что допустимая коммутация тока реле 16A, значит, допускает управление нагрузкой до 3кВт. Используйте прибор для мощности 2-2,5кВт, чтобы облегчить нагрузку.

Блок питания

Произвольная инструкция позволяет для настоящего терморегулятора в виду его небольшой мощности задействовать в качестве блока питания дешёвый китайский адаптер. Также можно самому собрать выпрямитель на 12В, с током потребления схемы не более 200мА. Для этой цели сгодится трансформатор мощностью до 5Вт и выходом от 15 до 17В.
Диодный мостик сделан на диодах 1N4007, а стабилизатор на напряжения на интегральном типа 7812. В виду небольшой мощности устанавливать стабилизатор на батарею не требуется.

Наладка терморегулятора

Для проверки датчика можно использовать самую обыкновенную настольную лампу с абажуром из металла. Как было отмечено выше, комнатная температура позволяет выдерживать напряжение на эмиттере VT1 около 6,8В, но если повысить её до 90⁰C, то напряжение упадёт до 5,99В. Для замеров можно использовать обычный китайский мультиметр с термопарой типа DT838.
Компаратор работает следующим образом: если напряжение термодатчика на инвертирующем входе выше напряжения на неинвертирущем, то на выходе оно будет равнозначным с напряжением источника питания – это будет логическая единица. Поэтому VT2 открывается и реле включается, перемещая релейные контакты в режим нагрева.
Температурный датчик VT1 греется по мере нагревания отопительного контура и с повышением температуры понижается напряжение на эмиттере. В тот момент, когда оно опускается немного ниже напряжения, которое задано на движке R7, получается логический ноль, что приводит к запиранию транзистора и отключению реле.
В это время напряжение на котёл не поступает и система начинает остывать, что также влечёт за собой остывание датчика VT1. Значит, напряжение на эмиттере повышается и как только оно переходит границу, установленную R7, реле запускается заново. Такой процесс будет повторяться постоянно.
Как вы понимаете, цена такого устройства невысока, зато позволяет выдерживать нужную температуру при любых погодных условиях. Это очень удобно в тех случаях, когда в помещении нет постоянных жителей, следящих за температурным режимом, или когда люди постоянно сменяют друг друга и к тому же заняты работой.

Работу газового или электрического котла можно оптимизировать, если задействовать внешнее управление агрегатом. Для этой цели предназначены выносные терморегуляторы, имеющиеся в продаже. Понять, что это за приборы и разобраться в их разновидностях поможет данная статья. Также в ней будет рассмотрен вопрос, как собрать термореле своими руками.

Назначение терморегуляторов

Любой электрический или газовый котел оборудован комплектом автоматики, отслеживающей нагрев теплоносителя на выходе из агрегата и отключающей основную горелку при достижении заданной температуры. Снабжены подобными средствами и твердотопливные котлы . Они позволяют поддерживать температуру воды в определенных пределах, но не более того.

При этом климатические условия в помещениях или на улице не учитываются. Это не слишком удобно, домовладельцу приходится постоянно подбирать подходящий режим работы котла самостоятельно. Погода может изменяться в течении дня, тогда в комнатах становится жарко либо прохладно. Было бы гораздо удобнее, если автоматика котла ориентировалась на температуру воздуха в помещениях.

Чтобы управлять работой котлав зависимости от фактической температуры, используются различные термореле для отопления. Будучи подключенным к электронике котла, такое реле отключает и запускает нагрев, поддерживая необходимую температуру воздуха, а не теплоносителя.

Виды термореле

Обычный терморегулятор представляют собой небольшой электронный блок, устанавливаемый на стене в подходящем месте и присоединенный к источнику тепла проводами. На передней панели есть только регулятор температуры, это самая дешевая разновидность прибора.

Кроме нее, существуют и другие виды термореле:

программируемые: ммеют жидкокристаллический дисплей, подключаются с помощью проводов либо используют беспроводную связь с котлом. Программа позволяет задать изменение температуры в определенные часы суток и по дням в течение недели;
такой же прибор, только снабженный модулем GSM;
автономный регулятор с питанием от собственной батареи;
беспроводное термореле с выносным датчиком для управления процессом нагрева в зависимости от температуры окружающей среды.

Примечание. Модель, где датчик расположен снаружи здания, обеспечивает погодозависимое регулирование работой котельной установки. Способ считается наиболее эффективным, так как источник тепла реагирует на изменение погодных условий еще до того, как они повлияют на температуру внутри здания.

Многофункциональные термореле, которые можно программировать, существенно экономят энергоносители. В те часы суток, когда дома никого нет, поддерживать высокую температуру в комнатах нет смысла. Зная рабочее расписание своей семьи, домовладелец всегда может запрограммировать реле температуры так, чтобы в определенные часы температура воздуха снижалась, а за час до прихода людей включался нагрев.

Бытовые терморегуляторы, укомплектованные GSM – модулем, способны обеспечить дистанционное управление котельной установкой посредством сотовой связи. Бюджетный вариант – отправка уведомлений и команд в виде SMS – сообщений с мобильного телефона. Продвинутые версии приборов имеют собственные приложения, устанавливаемые на смартфон.

Как собрать термореле самостоятельно?

Приборы для регулирования отопления, имеющиеся в продаже, достаточно надежны и нареканий не вызывают. Но при этом они стоят денег, а это не устраивает тех домовладельцев, кто хоть немного разбирается в электротехнике или электронике. Ведь понимая, как должно функционировать такое термореле, можно собрать и подключить его к теплогенератору своими руками.

Конечно, сделать сложный программируемый прибор под силу далеко не каждому. Кроме того, для сборки подобной модели необходимо закупить комплектующие, тот же микроконтроллер, цифровой дисплей и прочие детали. Если вы в этом деле человек новый и разбираетесь в вопросе поверхностно, то стоит начать с какой-нибудь простой схемы, собрать и запустить ее в работу. Достигнув положительного результата, можно замахнуться на что-то более серьезное.

Для начала надо иметь представление, из каких элементов должно состоять термореле с регулировкой температуры. Ответ на вопрос дает принципиальная схема, представленная выше и отражающая алгоритм действия прибора. Согласно схеме, любой терморегулятор должен иметь элемент, измеряющий температуру и отправляющий электрический импульс в блок обработки. Задача последнего – усилить либо преобразовать этот сигнал таким образом, чтобы он послужил командой исполнительному элементу – реле. Дальше мы представим 2 простые схемы и поясним их работу в соответствии с этим алгоритмом, не прибегая к специфическим терминам.

Схема со стабилитроном

Стабилитрон – это тот же полупроводниковый диод, пропускающий ток лишь в одну сторону. Отличие от диода заключается в том, что у стабилитрона имеется управляющий контакт. Пока к нему подводится установленное напряжение, элемент открыт и ток идет по цепи. Когда его величина становится ниже предельной, цепь разрывается. Первый вариант – это схема термореле, где стабилитрон играет роль логического управляющего блока:

Как видите, схема разделена на две части. С левой стороны изображена часть, предшествующая управляющим контактам реле (обозначение К1). Здесь измерительным блоком является термический резистор (R4), его сопротивление уменьшается с ростом температуры окружающей среды. Ручной регулятор температуры – это переменный резистор R1, питание схемы – напряжение 12 В. В обычном режиме на управляющем контакте стабилитрона присутствует напряжение более 2.5 В, цепь замкнута, реле включено.

Совет. Блоком питания 12 В может служить любой прибор из недорогих, имеющихся в продаже. Реле – герконовое марки РЭС55А или РЭС47, термический резистор – КМТ, ММТ или им подобный.

Как только температура возрастет выше установленного предела, сопротивление R4 упадет, напряжение станет меньше, чем 2.5 В, стабилитрон разорвет цепь. Следом то же самое сделает и реле, отключив силовую часть, чья схема показана справа. Тут простое термореле для котла снабжено симистором D2, что вместе с замыкающими контактами реле служит исполнительным блоком. Через него проходит напряжение питания котла 220 В.

Схема с логической микросхемой

Эта схема отличается от предыдущей тем, что вместо стабилитрона в ней задействована логическая микросхема К561ЛА7. Датчиком температуры по-прежнему служит терморезистор (обозначение – VDR1), только теперь решение о замыкании цепи принимает логический блок микросхемы. Кстати, марка К561ЛА7 производится еще с советских времен и стоит сущие копейки.

Для промежуточного усиления импульсов задействован транзистор КТ315, с той же целью в конечном каскаде установлен второй транзистор – КТ815. Данная схема соответствует левой части предыдущей, силовой блок здесь не показан. Как нетрудно догадаться, он может быть аналогичным – с симистором КУ208Г. Работа такого самодельного термореле проверена на котлах ARISTON, BAXI, Дон.

Заключение

Самостоятельно подключить термореле к котлу – дело несложное, на эту тему в интернете имеется масса материалов. А вот изготовить его своими руками с нуля не так и просто, кроме того, нужен измеритель напряжения и тока, чтобы произвести настройку. Покупать готовое изделие или браться за его изготовление самому – решение принимать вам.

Представляю электронную разработку - самодельный терморегулятор для электрического отопления. Температура для системы отопления, устанавливается автоматически исходя из изменения уличной температуры. Терморегулятору не нужно в ручную, вносить и менять показания для поддержания температуры в отопительной системе.

В теплосети, есть подобные приборы. Для них четко прописаны соотношение средне суточной температур и диаметра стояка отопления. На основании этих данных, задается температура для системы отопления. Данную таблицу теплосети взял за основу. Конечно, некоторые факторы мне неизвестны, здание может оказаться к примеру, не утепленным. Теплопотери такого здания будут большими, нагрева может оказаться недостаточным для нормального отопления помещений. В терморегуляторе есть возможность вносить корректировки для табличных данных. (дополнительно можно прочитать материале по этой ссылке).

Я планировал показать видео в работе терморегулятора, с эклектическим котлом (25Кв), подключенным в систему отопления. Но как оказалось, здание, для которого все это делалось, долгое время было не жилое, при проверке, отопительная система практически вся пришла в негодность. Когда все восстановят, не известно, возможно это будет и не в этом году. Так как в реальных условиях я не могу настраивать терморегулятор и наблюдать динамику изменяя температурных процессов, как в отоплении, так и на улице, то я пошел другим путем. Для этих целей соорудил макет отопительной системы.

Роль электрокотла, выполняет стеклянная пол литровая банка, роль нагревательного элемента для воды- пятьсот ватный кипятильник. Но при таком объема воды, данной мощности было в избытке. Поэтому кипятильник подключил через диод, понизив мощность нагревателя.

Соединенные последовательно, два алюминиевых проточных радиатора, выполняют отбор тепла из отопительной системы, образуя подобие батареи. При помощи кулера создаю динамику остывания отопительной системы, так как программа в терморегуляторе отслеживает скорость нарастание и спад температуры в отопительной системе. На обратке, расположен цифровой датчик температуры T1, на основании показаний которого поддерживается заданная температура в отопительной системе.

Чтобы система отопления начала работать, нужно чтобы датчик T2 (уличный) зафиксировал понижение температуры, ниже +10С. Для имитации изменения уличной температуры, сконструировал мини холодильник на элементе пельтье.

Описывать работу всей самодельной установки нет смысла, все заснял на видео.

Некоторые моменты о сборке электронного устройства:

Электроника терморегулятора, размещается на двух печатных платах, для просмотра и распечатки понадобится программа SprintLaut, не ниже версии 6.0. Терморегулятор для отопления крепится на дин рейку, благодаря корпусу серии Z101, но нечто не мешает расположить всю электронику в другой корпус подходящий по размерам, главное чтобы вас устраивало. В корпусе Z101 не предусмотрено окно для индикатора, так что придется самостоятельно разметить и вырезать. Номиналы радиодеталей указаны на схеме, кроме клеммников. Для подключения проводов я применил клеммники серии WJ950-9.5-02P (9шт.) но их можно заменить на другие, при выборе учитывайте чтобы шаг между ножками совпадал, также высота клеммника не мешала закрываться корпусу. В терморегуляторе применяется микроконтроллер, который нужно запрограммировать, конечно, прошивку я также предоставляю в свободном доступе (возможно в процессе работы придется дорабатывать). Прошивая микроконтроллер, установите работу внутреннего тактового генератора микроконтроллера на 8Мгц.