Устройство и принцип работы терморегулятора

Плюсы и минусы

Механические терморегуляторы нередко применяются в системах полов с подогревом.

Главными плюсами механических приборов являются:

1. Простота и понятность управления. Для включения достаточно нажать на соответствующую кнопку. После этого нужно лишь повернуть рукоятку до определенного температурного значения. Например, если нужно поддерживать температуру воздуха в помещении 20 °C, то нужно лишь повернуть ручку регулировки до отметки «20». Тогда при понижении температуры ниже этой отметки прибор начнет нагревать воздух. Если же температура станет выше отметки 20 °C, начнется охлаждение помещения.
2. Надежность использования и функционирования. После отключения прибора не придется снова устанавливать прежние настройки, так как все они сохранятся. Та же самая ручка регулировки, установленная на отметке в «20», так и будет располагаться на этой отметке.
3. Терморегулятор сможет исправно работать даже в том случае, если температура окружающей среды очень низкая. К примеру, у электронных приборов для регулирования температуры в таких условиях не все сенсоры могут сработать.
4. Невысокая цена по сравнению со стоимостью электронных видов таких приборов.
5. Долгий срок службы и неприхотливость в уходе. Даже в самых сложных условиях любая модель механического прибора будет продолжать работать.
6. Разнообразие дизайна.

Имеются у такого терморегулятора и некоторые недостатки.

Самодельный механический терморегулятор для шахтного котла

Распространенные из них следующие:

• низкая функциональность;
• во время его работы могут издаваться небольшие щелчки, которые появляются, как правило, при подаче напряжения на инфракрасные нагреватели;
• у таких приборов имеется некоторая погрешность.

Обычно механический терморегулятор имеет световой индикатор, который светится красным, как только прибор начинает выполнять свою основную функцию: то есть обогрев помещения. Все остальное время, пока устройство включено, но еще не перешло в режим обогрева, индикатор светится зеленым цветом.

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:

1. Механический. Представляет собой устройство, использующее принцип расширения газов при изменении температуры, или биметаллические пластины, изменяющие свою форму от нагревания или охлаждения.
2. 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.

Как проверить термостат на работоспособность

Перед тем, как проверять термостат на работоспособность, нужно понимать какие неисправности у него могут возникнуть в принципе, и в чём они проявляются. Всего таких неисправностей может быть три:

1. Термостат постоянно открыт. Если основной клапан термостата вследствие поломки остается все время открытым, то охладитель будет постоянно проходить через радиатор и рубашку охлаждения двигателя. При этом мотору потребуется довольно много времени для достижения оптимальной рабочей температуры.

В летнее время года такая поломка, как правило, остается даже незамеченной, а вот зимой, особенно в сильный мороз, прогреть мотор до рабочей температуры будет крайне тяжело.

2. Термостат постоянно закрыт. Если основной клапан термостата не открывается, то жидкость в системе охлаждения постоянно циркулирует по малому кругу. При этом двигатель очень быстро перегревается, в результате чего его может и вовсе заклинить.

В этом случае ездить на автомобиле до замены термостата мы не рекомендуем. Добраться же к ближайшему автомагазину или СТО своим ходом можно включив печку в салоне на максимальный обдув. При этом нужно постоянно следить за тем, чтобы стрелка указателя температуры двигателя не переходила в красную зону.

3. Термостат открывается слишком рано. Обычно это происходит либо с контрафактными автомобильными термостатами, сделанными народными умельцами из комплектующих низкого качества, либо с термостатами с характеристиками не подходящими для данной комплектации автомобиля.

Если клапан термостата открывается при слишком низкой температуре (ниже +75 °C), тогда двигатель, как правило, прогревается значительно дольше положенного времени. При этом мотор не может выйти на оптимальный тепловой режим, что приводит к увеличению расхода топлива.

Проверка термостата в автомобиле

Алгоритм проверки термостата, не снимая его с автомобиля, очень прост. Чтобы проверить, открывается ли термостат, от вас потребуется выполнить лишь несколько действий:

1. Разогрейте двигатель до рабочей температуры, после чего заглушите мотор.
2. Откройте капот и найдите шланг в верхней части радиатора. Как правило – это черный резиновый шланг диаметром 5-7 см с железным хомутом на концах, или же с пластиковыми скобами.
3. После этого найдите нижний шланг – примерно такой же, как и верхний. Обычно он крепится в нижней части радиатора.
4. Прикоснитесь к обоим шлангам рукой, но крайне осторожно, потому как они могут быть сильно нагреты.

Если стрелка указателя температуры двигателя находится у красной зоны, но при этом один из шлангов горячий, а второй холодный, то с высокой вероятностью можно утверждать о том, что термостат не открывается и его необходимо заменить на новый.

Больше о неисправностях системы охлаждения двигателя и профилактике их появления читайте в нашей статье .

Устройство

Если говорить в общем, то термостат предназначается для регуляции температуры охладительной жидкости и поддержания нужного теплового режима работы двигателя.

В большинстве своём, он изготавливается из таких материалов как медь, латунь или пластик. Его устройство включает в себя клапан, который контролирует поток антифриза по необходимости. Существует две разновидности термостатов – корпусные и бескорпусные.

• Первый представляет собой помещенное в алюминиевый или пластиковый корпус устройство, которое имеет не менее двух выводов, либо же оснащено 2-уровневым контуром. Два находящихся рядом вывода называются малым контуром и предназначаются для того, чтобы жидкость циркулировала внутри радиатора печки и мотора, не попадая в радиатор. Эта функция обеспечивает максимально быстрый прогрев двигателя до рабочей температуры, после чего термостат открывается полностью. В отечественных машинах такая температура стоит на уровне 80-85 градусов. Вручную её, как правило, отрегулировать невозможно, однако на СТО за отдельную плату вам могут представить такую услугу.
• Термостат корпусный находится прямо в блоке двигателей, в специально предназначенном месте, в чем и состоит его отличие от корпусного. Также на нем имеется выбитая цифровая маркировка, которая обозначает температуру, при которой он открывается.

В последнее время имеет место тенденция выпускать для отдельных марок зимние и летние варианты термостатов. В моделях, предназначенных для холодной погоды, действие устройства осуществляется при повышенной температуре, что обеспечивает хороший прогрев двигателя и, соответственно, его лучшую работу. Суть таких новшеств заключается в том, что более старые автомобили при повышенной температуре лучше вписываются в рамки теплоотдачи. Для новых машин смена термостата совершенно не обязательна.

Устройство регулятора температуры антифриза

Механические терморегуляторы для пола

Данный прибор создан для регулирования систем нагрева полов и иных устройств отопления. Оборудование с помощью регулировки температурно-нагревательного периода позволяет экономить электричество.

Механический , принцип работы

Принцип простой — механизм определяет показания датчика и регулирует включение или выключение системы, поддерживая заложенную температуру. В температурном регуляторе заложен элемент термостатики. Он помогает регулировать температуру и может находиться в середине или снаружи устройства.

Термодатчик устанавливается в зоне, которая не подвергается воздействию прибора отопления, для избегания ложных показаний. Проанализировав полученные данные от этого прибора, терморегулятор механический осуществляет контроль и регулировку отопительной системы. Некоторые модели реагируют на другие источники тепла и учитывают их воздействие.

Терморегулятор механический, преимущества установки

Данное оборудование помогает не беспокоиться о перегреве системы, ведь оно вовремя включит или остановит нагревание. В пустой комнате, без людей, прибор будет держать нормальную температуру, чтобы не перемерзло отопление, и будет экономить электроэнергию. Из-за своей уникальности терморегулятор механический можно использовать в быту и на производстве, для регулировки больших отопительных территорий. Устройство автоматически включается после сбоя электроподачи. Так же оборудование имеет пульт для программирования.

Терморегулятор механический, виды

Существует несколько признаков, по которым происходит классификация оборудования. Устройства собираются с различными датчиками, имеют разные способы монтирования, применения, и функциональных возможностей.

В зависимости от вида применения, оборудование бывает встроенное и накладное. Применяется накладное оборудование тогда, когда проводится спрятанная проводка и термодатчик прикрепляется на стену. Встраиваемый датчик оборудуется специальной коробкой, для его защиты.

При установке механического оборудования, тепловая система нагревается до определенной температуры и отключается, обычно они применяются в производственных помещениях. Электронные (программируемые) терморегуляторы устанавливаются в домах, офисах, так как имеют возможность устанавливать степень нагрева и температурный режим. Они программируются на уменьшение нагрева ночью и автоматического включения утром.

Принцип работы термостата

Достоверно известно, что средняя продолжительность работы качественного сильфона составляет 5 лет. Поэтому о десятилетней работе оборудования говорить нет смысла. Как известно, работа холодильника состоит из 4 фазовых состояний фреона, а именно:

• Сжатия.
• Конденсации.
• Расширения.
• Испарения.

Для того чтобы понять как фреон помогает получить низкую температуру рассмотрим процесс его преобразования более подробно.

Внутри испарителя, контура понижения температур фреон переходит в газообразное состояние, которое он с лёгкостью меняет в капиллярной трубке термореле. Как только изменится тепловое показание, температура станет меньше порога срабатывания, фреон, находящийся под давлением, изменяется на жидкость. Такое изменение состояний способствует резкому уменьшению давления, а, следовательно, распрямлению сильфона.

На этом этапе происходит замыкание контактов, аннуляция управляющего напряжения с термореле работы двигателя. Холодильник прекращает вырабатывать холод ровно пока не сработает реле температуры на активацию.

На этом этапе фреон преобразуется в пар, давление на сильфон резко увеличивается, что приводит к замыканию контактов на запуск двигателя бытовой техники.

Важное:

Несмотря на продолжительность фреоновой трубки, изменение агрегатного состояния вещества происходит исключительно на конце, прилегающего к испарителю. Таким образом, на качество работы реле температуры холодильника влияет плотность соприкосновения. А она обеспечивается посредством герметика, специального клея.

Если температурное реле вышло из строя, то заменить его для мастера не составит труда. Для этого рекомендуется осуществлять замену элемента на ту же модель и тип. В противном случае, тепловое состояние холодильного оборудования будет разительно отличаться, а результат работы оборудования не сильно радовать.

Опытные мастера знают, что тепловое состояние реле можно подстроить. Таким образом, с достоинством выходят из положения, настраивая работу регулятора охладителя под пользователя.

Ручка управления, которую вращают для регулирования температуры, оказывает прямое воздействие на пружину термореле, а соответственно и на тепловое состояние агрегата.

Однако, данный метод работы устройства нельзя использовать для электронных приборов.

Как избежать повреждения оборудования

Терморегулятор имеет максимальную частоту переключения или включает и выключает нагрев и охлаждение при температурах с обеих сторон заданного значения. Это уменьшает риск повреждения оборудования с частым переключение. Следует знать, что нельзя устанавливать температуру больше, чем температурный диапазон терморегулятора. Производитель проводит калибровку контроллеров температуры таким образом, чтобы в испытательной лаборатории значения соответствовали действительной комнатной температуре. Это означает, что температура в комнате будет оставаться вокруг терморегулятора, но также может быть в любое время примерно на 5 градусов выше или ниже.

Производители рекомендуют устанавливать терморегуляторы в гостиных. Установка в кухонных помещениях, коридоре, котельной ведет к дезориентации прибора и ложных тревог. Желательно устанавливать в самом холодном помещении или в комнате, где находится больше всего людей.

Вблизи с терморегулятором не должно быть источников тепла, к примеру, батареи и обогревателей.  Подвергать устройство прямым солнечным лучам, также крайне не рекомендуется. Нежелательна установка с близкими электрическими устройствами, которые излучают тепловые помехи.

Прежде чем включать механический контроллер температуры, важно прочитать инструкции на информационном письме устройства. В техпаспорте есть отдельный раздел о подключения устройства

Назначение термостата в системе охлаждения

На современных автомобилях применяется гибридная система охлаждения двигателя — отбор тепла от наиболее нагретых участков производится циркулирующей охлаждающей жидкостью, а охлаждение происходит в радиаторе благодаря проходящему сквозь него потоку воздуха. Система устроена таким образом, что в ней присутствует два круга циркуляции охлаждающей жидкости: малый, включающий все элементы, кроме радиатора, и большой, в который входит и радиатор. Это сделано для быстрого выведения двигателя на оптимальный температурный режим при пуске.

Работают круги следующим образом. При запуске мотора вода циркулирует только по малому кругу — через водяную рубашку и насос. Так достигается быстрый прогрев двигателя до оптимальной температуры 85-90°C. Однако по мере прогрева мотора наступает момент, когда жидкость нужно охлаждать — здесь включается большой круг, и вода поступает в радиатор, где отдает излишнее тепло в атмосферу.

За переключение между кругами отвечает простое и компактное устройство — термостат. Это устройство состоит из клапана (или клапанов) и термоэлемента, изменяющего свои свойства при изменении температуры. Термоэлемент управляет клапаном, открывая и закрывая его при повышении и понижении температуры.

Термостат подключается к системе охлаждения между водяной рубашкой двигателя, насосом и радиатором, причем применяются три схемы подключения:

1. Термостат включается между насосом, установленным на входе в водяную рубашку, и радиатором (его нижним бачком, то есть контактирует с охлажденным теплоносителем). При такой установке малый круг при открытии большого тоже остается открытым и по нему циркулирует жидкость. Используется одноклапанный термостат;
2. Термостат включается между выходом водяной рубашки, радиатором (его верхним бачком) и насосом. При такой схеме подключения малый круг при открытии большого перекрывается и вся охлаждающая жидкость проходит через радиатор. Используется двухклапанный термостат;
3. Термостат включается между выходом водяной рубашки, входом насоса и нижним бачком радиатора. При таком подключении малый круг полностью перекрывается при включении большого. Используется двухклапанный термостат.

В двухконтурных системах охлаждения используется два  — по одному в каждом контуре. Схемы подключения термостатов в таких системах не отличаются от описанных выше.

Чтобы понять различие между термостатами и схемами их включения, нужно рассказать об их классификации, устройстве и принципе работы.

Как установить прибор

В первую очередь производятся подготовительные мероприятия, которые могут заключаться в создании ниши в стене по типу розеточной. Далее прокладывается кабельная проводка

Важно учитывать, что, кроме подключения основной питающей линии, прибор должен быть сопряжен с оборудованием. Другое дело, что той же прокладки провода можно избежать, купив беспроводную модель

Например, современные конвекторы с механическим термостатом уже в базовых комплектациях снабжаются радиоустройствами, избавляя пользователя от лишних хлопот с монтажом. Но, беспроводной принцип взаимодействия с управляющей оснасткой поддерживают далеко не все агрегаты и этот нюанс надо учитывать заранее. Это же касается и способа установки выносного датчика, который также потребует тщательной подготовки специальной точки для фиксации. Другое дело, что вмешательства в стену датчик не потребует. Для него достаточно подготовить монтажный кронштейн, на который будет посажен небольшой корпус. Вся необходимая фурнитура такого рода обычно входит в основные комплекты термостатов.

Устройство и принцип работы термостата

Большинство современных термостатов, независимо от типа, имеют одинаковое устройство. В основу термостата положен простой принцип увеличения объема тел при их нагреве, а в качестве рабочего тела используется вещество с высоким коэффициентом объемного расширения — обычно это воск в смеси с медным порошком (а иногда с алюминиевым и графитовым). При нагревании такая смесь плавится и увеличивается в объеме — это расширение и используется для открытия и закрытия клапана.

Основу термостата составляет рамка, внутри которой зафиксирован термоэлемент и клапан (или клапаны). Термоэлемент представляет собой капсулу с воском, помещенную в корпусе клапана (это небольшой цилиндрик), в который через направляющее устройство (еще один цилиндр или конус с проделанным в оси каналом) помещен шток, жестко закрепленный в рамке. К корпусу клапана присоединена тарелка (или две с разных сторон в двухклапанном термостате), она удерживается в закрытом положении возвратной пружиной.

Работает термостат очень просто. При нагревании термоэлемента воск плавится, увеличивается в объеме и толкает корпус клапана, который движется вдоль штока, преодолевает сопротивление возвратной пружины и открывает клапан. При охлаждении термоэлемента воск снова кристаллизуется и уменьшается в объеме, и возвратная пружина закрывает клапан.

Обычно термостат выполняется в виде отдельного компактного узла, который монтируется в патрубки и может быть легко извлечен для осмотра или замены.

В завершение скажем, что — устройство очень простое, но важное для работы двигателя. Поэтому термостат необходимо менять сразу же при обнаружении его неисправности (что выражается перегревом двигателя) — только так можно обеспечить качественное функционирование двигателя и продлить его ресурс

Особенности датчиков и возможные поломки

Обычно простые механические приборы имеют воздушный термодатчик. Этот элемент может быть встроен в сам прибор или вынесен за корпус устройства. Воздушные датчики реагируют на изменение температуры гораздо быстрее, чем вышеозначенные биметаллические. Такие датчики зачастую представляют собой довольно большой по площади металлический диск, наполненный газообразным веществом. Большая площадь такого элемента механического терморегулятора способствует быстрому реагированию на изменение температуры окружающей среды.

К особенностям датчиков относятся их упругость и наличие гребней. Как только температура начинает повышаться, газ, находящийся между дисками, увеличивается в объеме. В результате диски разъединяются, и тот из них, который расположен внутри, оказывает давление на небольшой переключатель, находящийся в средней части прибора. Цепь размыкается, нагревание прекращается.

Когда окружающая температура уменьшается, газ между пластинками сжимается, и диски снова примыкают друг к другу, давление на переключатель больше не оказывается, и снова включается нагрев. Чаще всего модели имеют световые индикаторы, кнопку включения и ручку для регулировки температуры.

Регулятор тяги для твердотопливного котла / Установка и настройка // Полная автоматизация котла #1

Если терморегулятор перестал нормально функционировать, следует прежде всего разобраться, что с ним произошло, какая именно деталь вышла из строя. В подавляющем большинстве случаев причиной поломки терморегулятора является неправильно работающий термоэлемент. Единственный правильный выход — приобрести новое устройство. Стоимость его не так уж и высока, чтобы принимать какие-то меры по ремонту.

Механический терморегулятор имеет множество преимуществ перед электронным. И главные из них — низкая цена, простота в эксплуатации, долговечность.

Терморегуляторы для теплых полов | Часть 2 | Механический RTC 70.26

Похожие статьи

Холодильный терморегулятор

Устройство терморегулятора холодильника несколько отличается от того, что применяется в других системах. Это связано с особенностями строения камеры и ее назначением (охлаждать, а не нагревать).

Конструкция включает в себя (смотрите рисунок, где представлено устройство терморегулятора холодильника Т-110):

1. Термическую систему;
2. Пружину;
3. Ползунок;
4. Гайку;
5. Винт регулировочный 1;
6. Корпус термостата;
7. Колодка;
8. Винт регулировочный 2;
9. Пружину для перебрасывания;
10. Пружину контровочную;
11. Рычажное устройство;
12. Ось.

Конструкция различных моделей холодильников может отличаться между собой. Но у них можно выделить общие элементы:

• Узел резкого замыкания. Необходим для защиты контактов от выгорания, которое свойственно процессам замыкания в электрической цепи. Подвижные контакты располагают не на силовом рычаге, а на другом, соединенным с ним с помощью пружины. При повороте силового рычага контакт не движется (цепь еще замкнута). Затем пружина резко меняет положение и размыкает цепь (или замыкает);
• Узел, изменяющий температурный режим. Состоит из пружины и винта, перемещающего гайку. От натяжения пружины зависит объем подачи фреона – охлаждающей жидкости;
• Узел, предназначенный для настройки дифференциала – устройства, ограничивающего ход силового рычага. Он определяет, при какой температуре цепь будет замыкаться, а при какой – размыкаться. Например, при установленной температуре в холодильнике в 3 градуса, цепь будет размыкаться при достижении 2,7 градусов. А при 3,3 цепь будет замыкаться вновь. Диапазон можно сделать больше или меньше.

На рисунке видно, что от термической системы отходит трубка, которую заполняют рабочей средой. Это фреон или хлорметил. Трубку встраивают в холодильные и морозильные камеры. Причем так, чтобы жидкая фаза находилась в конце трубки (в морозильнике), а пары вещества – в начале. Температура жидкой фазы всегда ниже паров одного и того же вещества. Поэтому в морозильнике шкала термометра всегда ниже нуля, а в холодильнике – выше.

Принцип действия

Принцип работы терморегулятора холодильника следующий:

1. Если в трубке температура понижается, то в термической системе давление паров рабочей среды понижается. Тогда гофрированная часть сильфона сжимается, отчего силовой рычаг относительно оси начинает вращение. Это приводит к размыканию цепи;
2. Если температура растет, то внутри термической системы давление паров растет. От этого внутри сильфона расширяется гофра. Рычаг начинает движение в обратную сторону, вращаясь вокруг оси. Это приводит к тому, что контакты замыкаются.

Чтобы менять температурный режим, необходимо определить усилие пружины. Чем оно больше, тем выше температура устанавливается в холодильнике. И наоборот, усилить холод можно путем уменьшения натяжения пружины. Регулировка усиления производится с помощью поворотной рукоятки, вынесенной во внутреннюю часть холодильника.

Механический терморегулятор его строение и принцип работы

Механический терморегулятор необходим для управления отоплением в частных домах, квартирах и в помещениях для технических целей.  Терморегуляторы устанавливают в простых системах водяного отопления, теплых полов и сложных системах кондиционирования воздуха.

Устройство механического терморегулятора для радиаторного крана

Среди механических терморегуляторов выделяют капиллярные, а также биметаллические.

Работа капиллярных регуляторов, образована на расширении жидкости в капиллярной капсуле и датчике. Жидкость нажимает на мембрану, которая установленная в устройстве, приводя к открытому контакту в автоматическом выключателе. Капиллярные терморегуляторы, в основном нестабильны.  Такие терморегуляторы типа используют в отопительных и кондиционирующих системах.

Механический капиллярный терморегулятор

Механический капиллярный терморегулятор схема устройства

А в биметаллических терморегуляторах, установлен диск, который при достижении определенного температурного порога, прогибается и через рычаг разъединяет контакт электрической цепи. Чтобы привести регулятор в начальное состояние, следует нажать кнопку ручного сброса. Терморегуляторы такого типа используются для предотвращения перегрева оборудования.

Механический биметаллические терморегулятор

Механический биметаллические терморегулятор схема устройства

Механические терморегуляторы регулируются путем включения или выключения нагрева, или охлаждения, или, если есть необходимость, регулировать расход теплоносителя для поддержания правильной температуры. Терморегуляторы нагревают или охлаждают до заданной температуры, например, центральное отопление, кондиционирование воздуха, системы вентиляции, кухонное оборудование, включая духовки и холодильники, а также медицинские и научные инкубаторы.

Пример механического терморегулятора для ручного управления температурой пола

Механический терморегулятор в некоторой степени играет роль выключателя. Состоит из ручки и корпуса, который скрывает несколько подвижных частей. Среди них – фиксированный контакт и подвижный рычаг, состоящий из двух металлов с отдельными коэффициентами расширения, которые реагируют на изменение температуры.

Фиксированный термостат FTO 011 / FTS 011:

Конечный рычаг свяжется с неподвижным контактом, когда температура в помещении уменьшается (включает нагреватель) и отделяет, если температура в помещении увеличивается (что выключает нагреватель). Результат, в зависимости от запроса, заключается в том, что конвектор может определенное время работать на полном газе и стать жарким или, наоборот, не работать в течение нескольких минут и создать значительный дискомфорт.

Строение механического терморегулятора для радиаторного крана

Датчик температуры в механическом терморегуляторе состоит из двух металлических деталей, которые ламинированы вместе. Каждая деталь имеет разный темп расширения при нагревании и охлаждении, что регулирует температуру терморегулятора.

Механический терморегулятор батареи отопления

Терморегуляторы построены различными способами и используют различные датчики для измерения температуры. Механический терморегулятор зачастую является примером “контрольного сигнала”, поскольку интерфейс нагрева или охлаждения не регулируется пропорционально разнице между фактической температурой и установленной температурой. Вместо этого, отопительное или охлаждающее оборудование работает на полной мощности до достижения заданной температуры, а затем выключается. Поэтому увеличение разницы между установкой терморегулятора и желаемой температурой, тем самым, сокращает время для достижения нужной температуры.

Разновидности

Основным признаком разделения моделей такого типа считается способ установки, хотя он и не самый важный с точки зрения эксплуатационных нюансов. Тем не менее сами производители выделяют настенные и подвесные аппараты. То есть первые интегрируются в стеновую нишу и практически сливаются с поверхностью, а навесные могут монтироваться в стойку или специальную несущую конструкцию. Опять же, в плане эксплуатации более значимо наличие или отсутствие датчика контроля параметров микроклимата. Типовой механический термостат содержит то самое вещество, определяющее температурный режим, непосредственно в своем корпусе. Однако в современных моделях даже механического типа все чаще встречается и выносной способ отслеживания параметров микроклимата. Это значит, что термостат делится на два компонента: датчик, фиксирующий показания температуры в месте его установки, и реле управления.

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.

Особенности моделей для котлов

бытового назначения считаются одним из самых сложных агрегатов в категории отопительного оборудования. Следовательно, и термостат должен работать с широким перечнем рабочих параметров. Более того, именно в обслуживании котлов зачастую применяются двух- и трехканальные модели. Они позволяют раздельно контролировать не просто разные параметры, но, по сути, и устройства. Иллюстрацией такого подхода может стать прибор, который одновременно управляет функциями непосредственно котла в виде камеры сгорания, и в отдельном порядке – бойлерной водонагревательной установкой. Кроме того, именно термостаты для котлов отопления зачастую выпускаются с выносными датчиками и возможностью программирования.

Неисправности

Если клапан термостата заклинило в открытом положении, то мотор очень долго будет прогреваться до рабочей температуры. В нужный температурный режим и вовсе не будет достигнут. Если все элементы системы охлаждения находятся в исправном состоянии, то прогрев мотора проходит за 5-10 минут.

Также термостат может «зависнуть» в закрытом положении. Такая неисправность входит в причины перегрева двигателя. При закрытом клапане перегрев будет в любом режиме эксплуатации и даже в мороз. Что касается неполного открытия, то здесь может быть два варианта: мотор не наберет необходимую температуру или перегреется.

Принцип работы термостата

Итак, термостат представляет собой регулятор температуры антифриза (охлаждающей жидкости) в системе охлаждения мотора. Некоторые автомобилисты по этой причине называет этот агрегат терморегулятором, что не является ошибкой. Его основные задачи:

• Поддерживать необходимый для двигателя тепловой режим;
• Ускорять прогрев силовой установки.

Работа у него достаточно сложная. При первом пуске двигателя показатели температуры антифриза и окружающей среды не отличаются. Чтобы сделать время прогрева мотора минимальным, агрегат направляет охлаждающую жидкость по малому кругу: через помпу, рубашку и радиатор салона. При этом терморегулятор закрывает поток антифриза к двигателя.

Через некоторое время температура силовой установки начинает расти, тогда термостат открывает клапан и запускает поток антифриза по большому кругу, который проходит через помпу, рубашку, радиатор салона и основной радиатор. На основе этих знаний можно прийти к выводу, что термостат автомобильный работает в двух положениях:

1. В закрытом при малом круге.
2. В открытом при большом круге.

Большой и малый контур системы охлаждения

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.

Причины возможной поломки

Как и любой технический элемент, термостат может поломаться. Наиболее частой причиной считается отсутствие циркуляции жидкости по остуживающей системе. Если она перестает передвигаться по мотору – он перегревается.

Существует еще одна популярная причина. Это коррозия, которая портит поверхность цилиндра и блокировочный штырь. Из-за этого поток жидкости не прекращается и термостат испорчен. Коррозия может возникать спустя несколько лет работы термостата, поэтому в качестве профилактики его стоит заменять.

Совет! Учитывая то, что двигатель является одной из наиболее дорогостоящих деталей, менять термостат рекомендуется раз в два года.

В таком случае можно избежать перегрева мотора и его поломки. Также с новым термостатом он будет гораздо лучше функционировать, процесс нагрева двигателя будет происходить быстрее. Замена данного элемента обеспечит нормальную работу автомобиля и поможет его владельцу избежать капитальной починки мотора из-за температурных изменений.

Как использовать механический термостат

Сразу после установки необходимо включить оборудование на оптимальную для среднего диапазона температуру. Не стоит ожидать быстрого обретения нужных показателей – у котла, к примеру, на это может уйти несколько часов в зависимости от версии. Далее эксплуатация будет зависеть от возможностей самого прибора. Например, простейший термостат комнатный механический предполагает лишь возможности включения/отключения c установкой нужного на данный момент режима. Более технологичные модели могут настраиваться на неделю и даже месяц эксплуатации с автоматическим изменением рабочих показателей в зависимости от погоды на улице или времени суток. Данная техника работает по типу компонентов «умного дома».

Механический терморегулятор и его лидеры в производстве

Рынок предлагает достаточно вариантов для различных потребностей, включая требования к управлению котлами.  К примеру, механический терморегулятор VMT 1 производителя Ballu оказался одним из лучших за счет своей функциональности, надежности и качества монтажа. Правда, эта модель имеет узкий диапазон рабочей температуры от 10 до 30 С, поэтому он не подходит для любого котла.

Термостат BALLU BMT-1

Более широкие опции регулировки температуры предлагаются Electrolux в своей основной линии ETB.

Терморегулятор Electrolux ETB-16

Следует также обратить внимание на предложения компаний DEVI, HEAT-PRO, TIMBERK с модификациями TMS и другими. .
Терморегулятор Devi (Деви) – модель Devireg 530 ELKO с датчиком пола

Терморегулятор Devi (Деви) – модель Devireg 530 ELKO с датчиком пола

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:

1. Готовим корпус прибора. Это важно, поскольку оставлять плату незащищённой нельзя.
2. 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.
3. Проверяем с помощью мультиметра работоспособность деталей, при необходимости заменяем их на исправные образцы.
4. 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.
5. После окончания сборки рекомендуется ещё раз внимательно осмотреть плату, проверить точность соединений, качество пайки и прочие важные моменты.
6. Плата помещается в корпус, производится пробный запуск и настройка работы устройства.

Где находится термореле

Владельцы холодильного оборудования с механическим термореле, знакомы с ним заочно. В большинстве случаем во время установки, переездов, перестановки мебели для облегчения процесса, хозяева брались руками за температурное реле, даже не подозревая об этом. Трогали ручку  регулятора температуры для переключения температурного режима или поворотный механизм самого реле.

Сегодня оно состоит из двух основных элементов, внешний вид которых подсказывает о предназначении и функциональных возможностях:

• Короб, состоящий из управляющих, исполнительных механизмов.
• Продолговатый, тонкий капилляр.

Итак, разберёмся в тонкостях работы регулятора температуры по порядку.

Короб состоит из герметично упакованного сильфона, который представляет собой металлическую гармошку цилиндрической формы, реагирующей на температурные перепады окружающей среды, смену давления посредством собственных линейных размеров.

Для общего представления можно отметить, что внешний вид гармошки схож с металлической гофрированной трубой (зачастую используемой в оборудовании бытовых приборов). Однако полная изоляция его от внешнего мира свидетельствует о герметичности и точному определению показателей.

При повышении давления окружающей среды гармошка сжимается, а при понижении соответственно растягивается. В конструкцию также входит пружина, которая изменяет реакцию сильфона в соответствии с настоящим давлением.

Производство сильфонов, вне зависимости от размеров и дальнейшего использования одинаковое. Для изготовления используется только высококачественная сталь, которая вытягивается в цилиндрическую форму. Однако самый интересный процесс изготовления детали происходит далее.

Полученный металлический цилиндр устанавливается внутрь специального станка, в котором под прессом происходит сдавливания и распрямление металлического листа под точно определённым усилием. Таким образом, происходит формирование гармошки, индивидуально не обладающей упругими свойствами, к примеру, как пружина. Готовая гармошка легко поддаётся деформации: растягиванию, сжатию, деформации.

Для уравновешивания наружного давления на сильфон, возможности использования в измерительной технике, внутрь его закачивают газ. Таким образом, любое воздействие на сильфон могут удлинять или растягивать, изменять его форму.

Однако очевидно, что температурное реле с чувствительным элементом сработает при любой температуре. Это не гарантирует удобства. На много приятней, когда прибор с установленным регулятором меняет порог срабатывания в зависимости от температуры внутри камеры холодильника.

Для реализации этой задачи поверх сильфона накручивается пружина. Она спирально обхватывает его, зафиксировав концы на том же месте, что и сильфон. Поэтому натяжение пружины оказывает влияние на порог начала работы чувствительного элемента.

Сегодня существуют модели с одной или несколькими пружинами, использование которых зависит от того где она применяется: в морозильных камерах, непосредственно для холодильника.

Электронные реле температуры для холодильников

Термореле  электронного типа дают возможность более гибко осуществлять регулирования работы всей системы. Чувствительным элементом в этом случае выступает специальный резистор или тиристор. Главным недостатком использования электронных реле в холодильниках с высокими показателями потребления энергии является срок работы.

Особой популярностью электронные реле температуры пользуются для холодильников с линейными компрессорами, в которых тепловое показание достигается наряду с низким потреблением энергии, уровнем шума, габаритами.

Именно поэтому, сегодня для производства охладительного оборудования используются линейные компрессоры, которые непрерывно работают, точно поддерживают заданную температуру.

Как видим механические и электронные термореле отличаются между собой чувствительностью, сроком эксплуатации, надёжностью

Поэтому выбирая бытовую технику для покупки, стоит особое внимание обратить на вид реле температуры.

Распространённые поломки термостатов

В процессе эксплуатации автомобиля этот механический клапан может выходить из строя, соответственно его заклинивает в верхнем или нижнем положении, что и приводит к проблемам с охлаждением двигателя. Определить неполадку в данном случае можно по изменению температуры охлаждающей жидкости, которая будет стабильно высокой или же могут отмечаться проблемы с нагревом антифриза до рабочей температуры.

Диагностика термостата выполняется при его демонтаже с автомобиля. А вот без снятия этого клапана определить его выход из строя бывает затруднительно. Проверка работоспособности термостата осуществляется экспериментальным путем, когда снятый с автомобиля клапан помещают в нагретую воду, и проверяют температуру, при которой происходит открытие и закрытие клапана. В том случае, если при нагреве тёплой воды до кипения термостат не закрывается или открывается, это свидетельствует о выходе из строя запчасти.

Большинство поломок термостатов сопровождается заклиниванием клапана в верхнем или нижнем положении. Также в определенных случаях могут отмечаться проблемы с открытием большого контура, когда термостат срабатывает через раз. В том случае, если у вас появились какие-либо сомнения в работоспособности такого механического клапана его следует заменить на рабочую деталь. Благо, стоимость не слишком высока, поэтому даже подобные поломки не приводят к существенным затратам автовладельца.

Если говорить о признаках поломки термостата, то можем отметить следующее:

Если клапан заклинило в закрытом положении, это приводит к значительному увеличению рабочей температуры охлаждающей жидкости, нижний патрубок всегда будет холодным даже при полностью прогретом моторе, и, в конечном счёте, двигатель может закипеть.

Если нижний патрубок уже через несколько минут работы двигателя теплый, то термостат заклинило в открытом положении и система циркулирует по большому контуру.

Если автомобиль оснащен датчиком или соответствующими приборами для визуального определения температуры охлаждающей жидкости, то водитель может заметить, что температура антифриза держится выше или ниже нормы.

Двигатель может прогреваться буквально за минуту или же наоборот отмечается долгий прогрев мотора.

Подобные симптомы характерны для различных поломок системы охлаждения, однако большинство специалистов в первую очередь рекомендуют проверять именно термостат, так как такой механический клапан может часто выходить из строя, требуя замены.

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.

Отличия от электронных приборов и термостата

Существует две основные разновидности приборов. Они могут быть электронными или механическими. Каждый из видов подразделяется на несколько подвидов. Электронные терморегуляторы работают от электричества. Их основными компонентами являются электронные микросхемы. Главные составляющие механических приборов — датчики с разной технологией срабатывания. Однако, несмотря на разную технологию срабатывания, в основу каждого из них положен один и тот же принцип работы термореле.

Чтобы понять суть работы механического прибора, необходимо знать, как изменяются физические свойства различных веществ. Как известно, по законам физики почти все вещества увеличиваются в объеме, если их нагревать и, наоборот, уменьшаются в объеме при охлаждении. Вещество, которое является исключением — вода. Молекулы воды при нагревании и охлаждении ведут себя иначе по сравнению с молекулами других веществ. Вода при нагревании, наоборот, уменьшается в объеме, а при охлаждении расширяется. В основу принципа действия механических приборов для регулировки температуры положено как раз такое свойство. Оно называется термическим расширением.

Механический терморегулятор теплого пола Extherm ET-21. Подключение и проверка работоспособности

Необходимо также знать об отличиях термостата от терморегулятора, которые кажутся одинаковыми приборами. Первый нужен для измерения и регулирования температуры воздуха в помещении, а термостат — это устройство, основная задача которого — защищать аппараты от перегрева.

Защита может быть обеспечена либо за счет применения все тех же терморегуляторов, либо протеканием фазового перехода. Таким фазовым переходом может быть, например, процесс таяния льда.

Термостат в утюге

Конструкция электрического терморегулятора, используемого для утюгов, включает в себя элементы (смотрите рисунок):

1. Биметаллическая пластинка;
2. Пластинка-контакт подвижная;
3. Пружина пластинки-контакта;
4. Ручка термостата;
5. Шайбы-изоляторы;
6. Пластина-контакт неподвижная;
7. Утюжная подошва;
8. Регулировочный винт.

   Пластина в термостате утюга состоит не из одного, а из двух, спаянных между собой металлов. Ее так и называют – биметаллическая пластинка.В связи с разной способностью расширяться при нагревании пластина то сгибается, то разгибается, размыкая или замыкая контакт. Регулировать температуру утюга можно с помощью рукоятки, от положения которой зависит расстояние между контактом и пластиной. Если оно большое, то пластине нужно больше нагреться для изгиба (высокий температурный режим), если оно маленькое, то нагрев несильный (низкий режим).