Реле контроля температуры

Простые терморегуляторы

Температурное реле может быть создано на основе электронных схем, которые применяются для поддерживания заданного температурного режима компьютера, жилого помещения, инкубатора и т. д. Для этого может применяться терморегулятор, схема которого содержит датчик, состоящий из измерительного и опорного полуплеча с термистором R₂ и резисторами R₁, R₃, R₄.

При изменении температуры меняется величина сопротивления R₂. Сигнал рассогласования поступает с моста на вход микросхемы LM393. Она работает в режиме компаратора, где от аналогового сигнала на входе 3 происходит ее скачкообразный переход из выключенного состояния в рабочее. Сигнал с выхода микросхемы усиливается транзистором Q₁, после чего происходит запуск вентилятора. Он охлаждает термистор, после чего компаратор отключает вентилятор. Таким путем происходит управление температурным режимом с помощью воздушного охлаждения.

Принцип действия

Реле температуры функционирует по довольно простой схеме. Котлы, оборудованные данным конструктивным элементом, также оснащаются термодатчиком. Он собирает информацию относительно температуры теплоносителя, циркулирующего в системе. При этом комнатные датчики регистрируют климатические показатели в самом помещении. Собранная информация поступает на блок управления.

Принцип работы простейшего термореле заключается в том, что встроенный в устройство регулятор сверяет полученные данные с заданными пользователем настройками. В последующем он повышает мощность прибора или, наоборот, уменьшает ее.

Назначение терморегуляторов для теплоснабжения

Механические терморегуляторы

Прежде всего следует определиться с назначением этих устройств. Основополагающий принцип работы терморегулятора отопления заключается в ограничении притока теплоносителя в определенный участок системы – трубопровод, радиатор или батарею.

Несмотря на то, что программируемый терморегулятор для системы отопления отличается от механического аналога – для выполнения своих функций в обеих применяется принцип изменения проходного диаметра трубы. Для этого используется заслонка или игольчатый клапан. Функцию регулирования положения этих компонентов выполняет управляющий элемент. Он может быть как механический, так и электронный.

Установив терморегулятор для батареи отопления или аналогичный прибор для котла или коллектора можно добиться следующих улучшений в работе теплоснабжения:

• Возможность регулировки притока теплоносителя в батарею или отопительный контур. Таким образом можно контролировать степень нагрева воздуха в каждом помещении дома;
• Оптимизация затрат. Если же установить их на всех ответственных участках системы – можно добиться экономии в 25-30%;
• Автоматизация работы. В особенности это актуально для новаторских способов теплоснабжения. В обязательном порядке устанавливается терморегулятор для воздушного отопления на каждую заслонку для контроля притока горячего воздуха.

Однако есть определенные ограничения по применению этих устройств. Специалисты не рекомендует применять терморегулятор для котла отопления, так как он будет ограничивать приток теплоносителя для всей системы. Лучше всего установить несколько приборов на батареи, насос и коллектора.

Дополнительные функции

Владельцы частных домов с автономными системами отопления нередко монтируют терморегуляторы для поддержания оптимальной температуры в погребе. Хранение продуктов требует определённых условий, иначе они быстро портятся как при резком повышении показателей, так и при чрезмерном охлаждении. Измеритель необходимо смонтировать около продуктов на расстоянии примерно 5−6 см от уровня пола. Корректировка температурного режима позволит сохранить в идеальном состоянии все запасы, хранящиеся в погребе. Кроме того, устройства отлично зарекомендовали себя в работе с тёплым полом.

Что делает термореле

Устройства рассматриваемого типа относятся к классу термостатов. Например, таким считается термореле с выносным датчиком температуры. Это значит, что реле поддерживает температуру в заданных границах. Когда температура выходит за эти границы, реле переключает устройство нагрева: котел, теплый пол, обогреватель или тэн. Переключение делается таким образом, чтобы температура вернулась в заданные границы.

В самом простом случае термостат включает нагреватель, когда температура понизилась и стала меньше требуемой, и выключает, когда температура поднялась выше требуемой. Сложные терморегуляторы могут подключать и отключать несколько секций нагревателей или плавно регулировать мощность.

Термореле в системе теплого пола

Термореле состоят из двух обязательных частей: датчика температуры и исполнительного устройства — это часть, которая замыкает контакты в силовой цепи. Эти части совмещаются в одном устройстве или соединяются с помощью кабеля. В каждом из этих случаев, реле работает правильно только тогда, когда датчик расположен там, где выдерживается задаваемая температура.

Пример установки выносного датчика

Кроме датчика и контактов выхода термореле часто содержат также устройство для установки желаемой температуры. В старых устройствах такое устройство выглядело как поворотная ручка или диск с шкалой, наносимой по радиусу указывающего клювика или метки. Новые, современные устройства, в большинстве цифровые и содержат несколько клавиш и дисплей. Но в некоторых моделях температура задается по прежнему, поворотной ручкой, что предпочитают потребители, в основном пожилые люди, с устоявшимися привычками. Выбор на рынке достаточен.

Порядок настройки

Перед включением следует изучить руководство по эксплуатации.

Для управления настройками схема W1209 предусматривает три кнопки:

Все предусмотренные функции и возможности настраиваются путем нажатия на перечисленные кнопки.

Согласно инструкции к W1209, для изменения настроек необходимо войти в режим программирования. Для этого нажимают и удерживают в течение 5 секунд кнопку «Set». Когда на экране высветится номер пункта настройки, кнопку можно отпустить. Для перемещения по меню настроек используют кнопки «+» и «-».

Всего инструкция термостата W1209 предусматривает от 6 до 8 позиций, в зависимости от текущей прошивки встроенного микроконтроллера:

• Р0 – переключение контроля нагрева или охлаждения;
• Р1 – регулировка диапазона гистерезиса;
• Р2 – изменение максимального предела контроля температуры;
• Р3 – изменение минимального предела контроля температуры;
• Р4 – коррекция температурной погрешности измерений;
• Р5 – программирование времени задержки включения;
• Р6 – тревога (не используется в большинстве прошивок);
• Р7 – принудительное выключение при достижении верхнего порога регулирования;
• Р8 – сброс к заводским установкам (работает не на всех прошивках).

Типы схем работы термоэлемента

Тепловое реле действует по двум схемам:

• коммутирующие контакты обратно замыкаются принудительно;
• схема возвращается в исходное состояние самостоятельно.

Первый вариант относится к защитным тепловым реле (электромагнитные пускатели, автоматические выключатели и др.). Второй применяется в системах регулирования температурой объектов (холодильник, утюг, теплый пол и др.).

Биметаллическая пластина при прогибе действует на группу контактов, которыми размыкается электрическая цепь. Из-за низкой скорости срабатывания устройство не гасит электрическую дугу с должным эффектом. На современных реле применяются устройства, увеличивающие скорость разрыва цепи.

Инструкция по созданию устройства

Схема для создания регулятора температуры своими руками

Чтобы изготовить своими руками термореле, нужно придерживаться следующей схемы:

1. Подготовительные работы. На плате размещают все необходимые элементы и производят пайку. Для этого запрещено использовать кислоту, способную привести к порче мелких деталей. Специалисты рекомендуют применять канифоль.
2. Протравка дорожек. Выполняют с учетом схемы устройства.
3. Проверка работоспособности контролера. Для выполнения данной операции применяют тестер.
4. Проверка работоспособности полупроводников. Измеряют полярность триодов, диодов и прочих элементов.

Что делает термореле

Устройства рассматриваемого типа относятся к классу термостатов. Например, таким считается термореле с выносным датчиком температуры. Это значит, что реле поддерживает температуру в заданных границах. Когда температура выходит за эти границы, реле переключает устройство нагрева: котел, теплый пол, обогреватель или тэн. Переключение делается таким образом, чтобы температура вернулась в заданные границы.

В самом простом случае термостат включает нагреватель, когда температура понизилась и стала меньше требуемой, и выключает, когда температура поднялась выше требуемой. Сложные терморегуляторы могут подключать и отключать несколько секций нагревателей или плавно регулировать мощность.

Термореле в системе теплого пола

Термореле состоят из двух обязательных частей: датчика температуры и исполнительного устройства — это часть, которая замыкает контакты в силовой цепи. Эти части совмещаются в одном устройстве или соединяются с помощью кабеля. В каждом из этих случаев, реле работает правильно только тогда, когда датчик расположен там, где выдерживается задаваемая температура.

Пример установки выносного датчика

Кроме датчика и контактов выхода термореле часто содержат также устройство для установки желаемой температуры. В старых устройствах такое устройство выглядело как поворотная ручка или диск с шкалой, наносимой по радиусу указывающего клювика или метки. Новые, современные устройства, в большинстве цифровые и содержат несколько клавиш и дисплей. Но в некоторых моделях температура задается по прежнему, поворотной ручкой, что предпочитают потребители, в основном пожилые люди, с устоявшимися привычками. Выбор на рынке достаточен.

Области использования прибора

Электротепловые реле предназначены для предотвращения выхода из строя электромоторов от перегрузок по показателям рабочего тока, в результате которых происходит превышение нормативных показателей рабочей температуры последних. Любой электрический двигатель имеет номинальный рабочий ток. Критическое превышение этой технической характеристики в течение длительного времени приведет к перегреву обмоток силовой установки, разрушению изоляционного слоя и выходу из строя мотора в целом.

Устройство электротепловой защиты отключит электрический двигатель и не допустит аварии и выхода из строя электромотора. Термореле защиты от перегрузок применяются и в других сферах народного хозяйства, быту и производстве, но основное их предназначение — это защита электрических силовых установок от увеличения тока нагрузки до критических значений. Без этого прибора безопасно эксплуатировать электрические двигатели невозможно!

Виды и отличия

Температурные датчики классифицируются по типу установки, принципу работы и по назначению или эксплуатационным условиям.

По типу установки существует два вида датчиков датчика:

• встраиваемые;
• выносные.

Модели во страиваемым датчиком температуры применяются для контроля температуры перекачиваемой жидкости или газа внутри трубопровода. Изделия с выносным датчиком состоят из приемного и управляющего устройства, первое из которых устанавливается в любом удобном месте в помещении, фиксирует данные о температуре в помещении и передает их на плату управления дистанционно.

Классификация по принципу работы:

• манометрические;
• цифровые.

Датчик температуры манометрический Датчики температуры манометрические оснащаются стрелочным механизмом фиксации уровня нагрева. Как правило, такими измерительными приборами комплектуются биметаллические модели. Цифровые датчики более современные, они комплектуются информативным дисплеем, на который помимо рабочей температуры выводится также информация по другим рабочим параметрам, к числу которых может относится давление, скорость циркуляции, фактическое или предположительное время нагрева до заданного уровня.

По эксплуатационным параметрам термореле делятся на:

• бытовые – негерметичные модели с нормальным типом защиты от воздействия влаги, попадания пыли и конденсата;
• герметичные – изделия с более совершенными характеристиками корпуса, которые могут использоваться для температурного контроля в условиях агрессивной эксплуатации (в помещениях с повышенной влажностью или загрязненностью);
• взрывозащищенные – специальные устройства, применяемые для комплектации циркуляционных систем на объектах с повышенными требованиями к безопасности, в процессе разработки которых может образоваться взрыво- или пожароопасная смесь.

Для комплектации бытового оборудования, в том числе насосного, чаще всего применяется датчик реле температуры Т 35, он же реле температуры ТАМ 103 (02 22). Реле температуры Т 35 предназначен для работы в контролируемой воздушной, водной и лояльной к стали среде. В оснащении бытовых и общественных зданий также используются модели ТАМ 127-01, ТАМ 124, датчики реле температуры ТАМ 133.

Реле температуры ДТКБ 46

В бытовых и промышленных автоматических системах циркуляции неагрессивной газообразной среды, широко применимы датчики марки ДТКБ. Они используются для комплектации отопительных и кондиционирующих систем, при оснащении овощехранилищ, теплиц, гаражей, инкубаторов, комнат длительного хранения продукции. Из 16 доступных сегодня модификаций датчиков производства этого бренда пользуются популярностью датчики реле температуры ДТКБ 46, 49, 53, 57.

В промышленной отрасли востребованы такие модели, как датчик реле температуры ТР 200 М, РТ/РТК 303, 363 3787 02,РТ 820 М, RT 12-16. Эти изделия обладают широким температурным диапазонам перекачиваемой среды и стойкостью к износу в условиях эксплуатации при интенсивном нагреве.

Взрывозащищенные модели представлены такими изделиями, как реле температуры Т 21 ВМ и Т 419 М 1О М 5, которые в своем сегменте наиболее востребованы. Среди преимуществ этих моделей – взрывонепроницаемая оболочка, предотвращающая передачу давления и энергии в перекачиваемую взрывоопасную среду.

Виды тепловых реле

Тепловые реле выбираются по номинальной нагрузке двигателей с превышением ее на 20-30 %. При такой перегрузке срабатывание происходит через 20 мин. Биметаллическая пластина прогибается медленно. В связи с этим она действует на контакты через устройства ускорения (прыгающий контакт). Различают следующие виды тепловых реле.

1. РТП — защищают трехфазные двигатели с токами на термоэлементах до 600 А и в сетях постоянного тока до 150 А. Биметаллическая пластина нагревается от нагревателя и тока, проходящего через нее. Ток срабатывания регулируется вручную путем первоначальной деформации пластины. Возврат в исходное состояние производится кнопкой, но есть модификации с самовозвратом.
2. РТЛ — для защиты трехфазных асинхронных двигателей от продолжительных перегрузок, при асимметрии фаз, заклинивании ротора или при тяжелом пуске. В подобных условиях работают электроприводы грузоподъемных механизмов, насосов, вентиляторов, станков и др. Реле встраивают в пускатели, а также делают отдельными аппаратами.
3. РТТ — входят в комплекты защиты трехфазных асинхронных двигателей от продолжительных перегрузок, несимметрии фаз и т. п. Они могут встраиваться в магнитные пускатели в цепях переменного и постоянного тока.

Общее описание устройства

Термостат отключает нагревательный прибор при достижении определенной температуры Температурное реле или термостат является основной деталью, которая управляет функционированием бытовых приборов отопления. Также он входит в конструкцию водонагревателей и вентиляторов, климатической техники.

Термореле (термостат) – это блок управления отопительной или охлаждающей системой, выполняющий конкретные задачи:

• Экономия ресурсов. Котел или другая подобная техника с терморегулятором потребляет меньше электричества или газа. Реле отключает прибор, как только температура воздуха в помещении достигла нужного значения.
• Повышение комфорта. При наличии реле для контроля температуры не нужно следить за работой котла.
• Обеспечение безопасности. Термореле на включение/выключение оповещает пользователя о перегреве оборудования.

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.

Датчик для терморегулятора теплого пола

По аналогичному принципу управляется система теплого пола.

Переменное напряжение 230 В подается на вход устройства, затем преобразуется в бестрансформаторном блоке питания до постоянного 15 В. Порог включения задается делителем R₄, R₅, R₉. Когда пол холодный, сопротивление термистора R₉ составляет 10 кОм. На стабилитрон TL431 поступает сигнал выше 2,5 В по цепочке VD₃,R₆,HL₂,U₁. Индикация об этом производится диодом HL₂. Симистор VS₁ включается и напряжение подается на нагрев пола. Когда его температура достигает заданной величины, сопротивление термистора R₉ (датчика) уменьшается настолько, что на управляющем входе стабилитрона величина сигнала становится меньше 2,5 В. TL431 закрывается, а за ним и оптосимистор с симистором. В результате секция нагревателя отключается. Как только пол начинает остывать, процесс повторяется.

Минимальная и максимальная температура задается резисторами R₄ и R₅. Порог включения настраивается после установки датчика R₉. Его располагают посередине между витками нагревателя. Мощность на выходе, которой управляет температурное реле, зависит от величины сопротивления R₇.

Открытые выводы датчика закрываются термоусадочной трубкой, и его вместе с кабелем закрывают стяжкой или слоем клея. Выводы целесообразно поместить в латунную гильзу и залить эпоксидной смолой. Сверху пол покрывают кафелем.

Как подключить термореле к обогревателям, можно увидеть на схеме, которая изображается на корпусе многих моделей. Ее можно также найти в описании прибора.

Промышленное термореле для обогревателя можно выбрать из следующих типов:

• электромеханические — с ручной настройкой переключателя;
• цифровые — управление производится сенсорными или тактильными кнопками, а на дисплее отображается нужная информация (текущая температура и настройки);
• программируемые — с настройкой программы работы обогревателя в течение заданного периода, а также дистанционно управляемые через компьютер.

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.

Как лучше расположить оборудование

Терморегулятор в розетке

При установке датчика следует отталкиваться от объема помещения и выбранного места для хранения запасов:

1. Рядом с полками продуктов. Главная задача – контролировать температуру именно в этой области.
2. При равномерном распределении овощей и консервированных продуктов – в нескольких сантиметрах от пола.
3. На некотором удалении от нагревателя. Навредит как слишком близкая установка, так и большое расстояние. В первом случае контролироваться будет чересчур малая площадь, во втором – возможны ошибки регулирования.

Если используются ТЭНы в просторных овощехранилищах, нужно распределить их равномерно. Для помещений площадью до 5-6 кв.м достаточно одного, расположенного в центре.

Типы схем работы термоэлемента

Тепловое реле действует по двум схемам:

• коммутирующие контакты обратно замыкаются принудительно;
• схема возвращается в исходное состояние самостоятельно.

Первый вариант относится к защитным тепловым реле (электромагнитные пускатели, автоматические выключатели и др.). Второй применяется в системах регулирования температурой объектов (холодильник, утюг, теплый пол и др.).

Биметаллическая пластина при прогибе действует на группу контактов, которыми размыкается электрическая цепь. Из-за низкой скорости срабатывания устройство не гасит электрическую дугу с должным эффектом. На современных реле применяются устройства, увеличивающие скорость разрыва цепи.