Как сделать термостат своими руками • разновидности терморегуляторов

Пошаговая инструкция

Сборка самодельного регулятора температуры предполагает выполнение следующей последовательности действий:

• Подбор соответствующей микросхемы. Подойдет CD4011 или К561ЛА7.
• Выбор терморезисторов. Их мощность варьируется от 1 и до 15 kOm.
• Подготовка платы к вытравливанию дорожек.
• Включение нагревающего элемента в цепь резистора. Это делают по причине того, что изменение мощности, которая происходит в результате понижения градусов, воздействует на транзисторы.
• Настройка датчиков, поскольку температурные перепады в системе приводят к необходимости контролировать степень нагрева.

Нагревающий прибор, подключенный к цепи резисторов, согревают систему до восстановления мощности в термодатчике к исходному значению.

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.

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.

Детали устройства регулятора температуры своими руками

В роли датчика температуры обычно выступает терморезистор – элемент, электрическое сопротивление которого меняется в зависимости от температуры. Используют и полупроводниковые элементы – транзисторы и диоды, на характеристики которых температура также оказывает влияние: при нагреве увеличивается ток коллектора (у транзисторов), при этом наблюдается смещение рабочей точки и транзистор перестает работать, не реагируя на входной сигнал.

Но у таких сенсоров есть существенный недостаток: их довольно сложно откалибровать, то есть «привязать» к определенным значениям температуры, из-за чего точность самодельного терморегулятора оставляет желать лучшего.

Между тем промышленность давно освоила выпуск недорогих термодатчиков, калибровка которых осуществляется в процессе изготовления.

К таковым относится прибор марки LM335 от компании National Semiconductor, которым мы и рекомендуем воспользоваться. Стоимость этого аналогового термодатчика составляет всего 1 доллар.

«Тройка» на первой позиции цифрового ряда в маркировке означает, что прибор ориентирован на применение в бытовой технике. Модификации LM235 и LM135 предназначены для использования, соответственно, в промышленности и в военной сфере.

Имея в своем составе 16 транзисторов, этот датчик работает как стабилитрон. При этом его напряжение стабилизации зависит от температуры.

Зависимость следующая: на каждый градус по абсолютной шкале (по Кельвину) приходится 0,01 В напряжения, то есть при нуле по Цельсию (273 по Кельвину) напряжение стабилизации на выходе составит 2,73 В. Производитель калибрует датчик по температуре в 25С (298К). Рабочий диапазон лежит в пределах от -40 до +100 градусов Цельсия.

Таким образом, собирая терморегулятор на базе LM335, пользователь избавляется от необходимости подбирать методом проб и ошибок эталонное напряжение, при котором прибор обеспечит требуемую температуру.

Его можно рассчитать, используя несложную формулу:

V = (273 + T) x 0.01,

Где Т – интересующая пользователя температура по шкале Цельсия.

Помимо термодатчика нам понадобится компаратор (подойдет марки LM311 от того же производителя), потенциометр для формирования эталонного напряжения (настройка требуемой температуры), выходное устройство для подключения нагрузки (реле), индикаторы и блок питания.

Терморегулятор – неотъемлемая часть автономного отопления. Термостат для котла отопления поможет поддерживать температуру в доме на комфортном уровне.

Принцип действия терморегулятора для инфракрасного обогревателя разберем тут.

Стоит ли устанавливать термостат для радиатора отопления? В этой статье https://microklimat.pro/otopitelnoe-oborudovanie/otopitelnye-pribory/termoregulyator-dlya-radiatora-otopleniya.html рассмотрим назначение прибора и виды и особенности монтажа.

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.

Наладка и эксплуатация

Наладку простейших механических и электромеханических ТР можно выполнить самостоятельно, для этого нужно внимательно изучить инструкцию завода-изготовителя.

Цифровые ТР устанавливаются на дорогостоящем климатическом оборудовании, которое, как правило, комплектуются заводом-изготовителем. В этом случае самостоятельная наладка его не допускается. Первый запуск регулятора производится в ходе настройки котла, которую выполняют сертифицированные организации, аттестованные на проведение этих работ заводом изготовителем. От выполнения этого правила будет зависеть сохранение гарантийных обязательств.

В процессе первого пуска оборудования наладочная организация проверяет работоспособность терморегулятора, настраивает его на работу и поясняет, обслуживающему персоналу, что такое терморегулятор, как он должен  обслуживаться  и порядок установки текущих настроек работы климатической техники.

В процессе эксплуатации ТР должен находится в чистом состоянии, не должен подвергаться воздействию воды и других агрессивных жидкостей, его нужно беречь от механических повреждений и не располагать под прямыми солнечными лучами. Запрещается самостоятельно разбирать ТР и менять его электронные схемы.

При выполнении таких простых условий, терморегулятор будет работать весь нормативный срок эксплуатации, качественно выполняя свои функции по управлению тепловыми процессами.

Современная   климатическая техника в обязательном порядке должна комплектоваться терморегуляторами. Это требование вызвано необходимостью обеспечения энергоэффективности систем отопления. Даже применение простейших механических ТР позволяет экономить от 10 до 30 % топлива в течение отопительного сезона.

Применение цифровых терморегуляторов позволяет создать комфорт в доме, снижает ежемесячные затраты на электроэнергию, повышает эффективность работы климатического оборудования и его КПД, упрощает процессы управления. Все это приводит к снижению общих вредных выбросов в окружающую среду.

Разновидности домашних датчиков температуры для котла отопления

Терморегуляторы для котла отопления (регуляторы температуры) бывают нескольких разновидностей:

Проводной. Залогом корректной работы является правильный монтаж проводников. Это необходимо для бесперебойной связи оборудования с котлом.

Беспроводной. С помощью радиосигнала подается информация об изменении температурного режима в квартире. Устройство состоит из двух блоков, один из которых монтируется в комнате, другой на сам котел. На блоке контроллере есть жидкокристаллический дисплей и клавиатура.

Дистанционная разновидность датчика

Разберем каждый вариант более подробно, с примерной стоимостью и обзором нескольких моделей.

Механический (проводной) терморегулятор

В терморегуляторе для котла отопления механическом есть свои особенности, цена на модели различна также как и характеристики. Такое устройство необходимо предварительно настраивать, чтобы добиться оптимальной температуры помещения. Это сложный процесс, потому лучше обратиться к специалисту.

Небольшая механическая модель

В комплектацию любой модели входит две части: термическая головка и клапан. На работу прибора оказывают влияние:

• частое проветривание;
• яркие солнечные лучи, которые поступают через окна;
• резкая смена погоды.

Монтаж необходимо производить только в горизонтальном положении, при этом выбрать надо такое место, где нет предметов, загораживающих устройство, и прямых солнечных лучей. Современные модели предусматривают небольшие габариты, которые можно установить в маленькой нише.

Вариант установки недалеко от газового оборудования

Сама установка не займет много времени. Если отключаете отопление, то следом необходимо повернуть ручку терморегулятора. Это защитит прибор от образования осадка.

Вот пример двух популярных моделей механического термостата:

Отзыв Дмитрия, Тверь: «Слышал много хороших отзывов, купил месяц назад. С установкой и настройкой проблем не было. Пока все устраивает».

Механические комнатные терморегуляторы для газового котла пользуются популярностью, имеют невысокую стоимость и можно проводить самостоятельный монтаж.

Важно! Правильно проводить настройку механического прибора до использования, иначе не будет результата. Лучше вызвать специалиста

Дистанционные варианты оборудования

Терморегулятор для котла отопления (регулятор температуры) может работать дистанционно.

Комфортное поддержание температуры во всем помещении

Выделяют несколько видов такого прибора:

Первый вариант создан для поддержания заданной температуры в помещении. А при монтаже второго варианта владелец помещения получает следующие преимущества:

• удаленное управление;
• можно выставить режим в зависимости от времени суток;
• быстрота смены режима;
• можно запланировать изменения на неделю;
• быстрое реагирование котла на изменения;
• малый расход топлива;
• используется аккумулятор.

Дистанционные программные датчики температуры (комнатные) для газовых котлов созданы для людей, которые любят максимальный уровень комфорта и новую технику. Вот несколько популярных вариантов такого устройства:

Отзыв Екатерины, Брянск: «Долго мучилась с ручной регулировкой котла. Потом поставила себе Siemens REV13 (наняла специалиста). Уже год управляю температурой просто и быстро».

Программные термодатчики для котла отопления бывают различными по стоимости и функциям. При этом все модели прекрасно справляются с контролем температуры в помещении, а удобство регулировки позволяет прибавить тепло в доме, не вставая с кровати.

3 Разновидности аппаратов на рынке

Сегодня компании, которые производят такое оборудование, предлагают покупателю 3 основные разновидности устройств. Все они работают на разных внутренних сигналах. Именно их функция заключается в контроле над температурой и её выравнивании в зависимости от настроек прибора (верхней и нижней черты).

Существует три вида внутренних сигналов:

1. 1. Данные снимаются непосредственно с теплоносителя. В обиходе не очень популярный, так как его эффективность недостаточная. Принцип работы заключается в погружном датчике или другом подобном ему устройстве. Хотя с эффективностью есть проблемы, но на рынке относится к дорогому сегменту подобных устройств.
2. 2. Внутренние воздушные волны. Этот вариант самый популярный, поскольку считается надёжным и экономичным. Он берёт данные не температуры теплоносителя, а непосредственно воздуха. Это позволяет добиться более высокой точности. Какой градус будет выставлен в блоке управления, такова и будет температура воздуха. Соединяется с отопительной системой с помощью кабеля. Такие модели постоянно усовершенствуются производителями, что делает их более удобными и функциональными.
3. 3. Внешние воздушные волны. Функционирует на основе уличного датчика. Он срабатывает при любых изменениях погодных условий, и немедля реагирует, изменяя настройки отопительного оборудования.

Сегодня на рынке есть много популярных моделей от топовых производителей, которые уже закрепили своё положение. К ним в первую очередь можно отнести E 51.716 и IWarm 710. Сам корпус небольших размеров и сделанный из пластполимера, который не горит. Несмотря на это в нём есть множество полезных функций. Дисплей, как на такие маленькие разеры, довольно большой. На нём отображаются все существующие данные. Стоят такие приборы в пределах 2500−3000 рублей.

К вышеперечисленным плюсам можно добавить и некоторые минусы. К ним относится небольшй набор функций, которые есть в аналогах этих устройств. При пользовании это иногда вызывает дискомфорт. К тому же в этих моделях нет функции автоматического нагревания. Но при желании её можно доделать уже самостоятельно.

Таким образом, сделать самостоятельно терморегулятор или приобрести и установить готовую модель не составит никакого труда, если в точности придерживаться всех схем, чертежей и инструкций по изготовлению и монтажу. Это оборудование позволит сэкономить время хозяев на ручной регулировке температуры определённых приборов.

Виды терморегуляторов для котлов

Автоматические терморегуляторы степени горения в котле в зависимости от температуры помещения имеют две разновидности:

1. Электронные. Содержат терморезистор – чувствительный к теплу элемент, меняющий своё электрическое сопротивление при изменении температуры. Далее электроника замыкает реле, учитывая настройки. Прибор типа контроллера климата.
2. Механические. Цепь разрывается или замыкается с помощью металлической пластины, которая деформируется от нагрева.

Регулировка настроек происходит путём вращения ручки, меняющей зазор между пластиной и контактом.
Терморегуляторы можно применять также для управления работой насосов, ветвями радиаторного отопления или системой тёплых полов. Подключение к отопительному оборудованию осуществляется при помощи кабеля.

В современных моделях всё чаще применяются беспроводные термостаты из-за удобства монтажа и эксплуатации. Такие устройства содержат два блока с радиомодулями.

Также существует возможность удалённого управления котлом при помощи GSM термостата, который способен передавать текущую температуру в доме через интернет, тревожные сообщения и график её изменения. Для этого устанавливается специальное мобильное приложение для смартфонов и путём отправления команд, SMS или звонков термостат выполняет команды владельца. На рынке очень распространены GSM термостаты ZONT H-1 компании Baxi. Так же рекомендую присмотреться к Данко и Руснит.

Для чего нужны комнатные термостаты

Владельцам простых отопительных котлов не приходится задумываться об удобстве управления климатом в доме. Чаще всего все регулировки на таких котлах сводятся к одной простой ручке выбора степени нагрева теплоносителя – здесь используется простая шкала с цифрами от 0 до 9. В осенние холода оборудование работает на единичке или двойке, а в крепкие морозы пользователи устанавливают ручку на более высокие цифры.

Таким образом, здесь используется простейший терморегулятор, ориентирующийся на температуру теплоносителя в системе. Требуемый уровень нагрева устанавливается вручную, а дальше в котле начинает работать простой термоэлемент на основе биметаллической пластины – он включает розжиг, обеспечивает подачу газа на горелку. Такая схема используется во многих простых моделях.

Более продвинутые котлы регулируют температуру степень прогрева помещений следующим образом:

Модели с выносным датчиком будут регулировать температуру именно того места, где установлен сам датчик.

• По электронному датчику контроля температуры теплоносителя в системе отопления;
• По выносному датчику температуры воздуха;
• По температуре воздуха за пределами помещений;
• По датчику, располагаемому в выносном комнатном терморегуляторе.

Погодозависимые датчики используются потребителями крайне редко – люди привыкли полагаться на собственные ощущения. Поэтому они выбирают контроль температуры теплоносителя или контроль температуры внутреннего воздуха.

Выносной терморегулятор для котла – это внешний управляющий модуль, устанавливаемый в произвольной точке домовладения или квартиры. Он включает в себя комнатный датчик температуры и органы управления. Основная функция этого миниатюрного прибора – отслеживание заданной температуры, основываясь на показаниях термоэлемента. С понижением температуры регулятор передает на котел команду включения отопления, а после достижения заданного значения отключает горелку.

Терморегуляторы для котлов отопления обладают и дополнительным функционалом:

• Регулировка температуры в контуре горячей воды – не самый нужный регулятор, но в некоторых моделях он есть;
• Задание дневного и ночного температурного режима – оборудование само понизит ночную температуру до установленной отметки;
• Управление отоплением по заданной программе – терморегулятор будет включать и отключать горелку котла, ориентируясь на заранее введенные данные. Например, мы можем запрограммировать оборудование на неделю вперед;
• Управление внешним оборудованием – это бойлеры косвенного нагрева, солнечные коллекторы и многое другое.

Благодаря выносной конструкции, терморегуляторы обеспечивают удобство управления работой котла отопления, который может стоять в каком-либо удаленном помещении – это кухня, ванная комната или подвал.

Функционал терморегуляторов варьируется в широких пределах. Самые простые модификации представляют собой одну-единственную ручку регулировки с механической шкалой. Более сложные приборы оснащаются несколькими регуляторами и электронными табло, на которых отображаются различные данные. Соответственно, и цены на такие приборы выше – они являются более продвинутыми, даря пользователям множество сервисных функций.

Это интересно: Теплоаккумуляторы для котлов отопления — рассказываем по полочкам

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.

Общее понятие о температурных регуляторах

Приборы, фиксирующие и в это же время регулирующие установленное температурное значение, в основном встречаются на производстве. Но также и в быту они тоже нашли собственное место. Для поддерживания нужного климата в доме постоянно применяются внешние водяные термостаты для воды. Собственными руками выполняют подобные аппараты для сушки овощей или теплоснабжения инкубатора. Где угодно может найти собственное место такая система.

В этом видео выясним что представляет из себя температурный регулятор:

В реальности большинство термостатов являются лишь частью общей схемы, состоящую из таких составляющих:

1. Температурный датчик, исполняющий замер и фиксацию, и также передачу к регулятору получившейся информации. Происходит это за счёт изменения энергии тепла в электрические сигналы, распознаваемые прибором. В роли датчика как правило выступает термометр сопротивления или термопара, которые в собственной конструкции имеют металл, реагирующий на температурное изменение и под её влиянием меняющий своё сопротивление.
2. Аналитический блок – это и есть сам регулятор. Он принимает электронные сигналы и реагирует в зависимости от своих предназначений, после этого передаёт сигнал на исправное устройство.
3. Исполнительный механизм – некое механическое или электронное устройство, которое во время получения сигнала с блока ведёт себя определённым образом. Например, при достижении установленной температуры клапан перекроет подачу носителя тепла. И напротив, как только показания станут ниже заданных, аналитический блок даст команду на открытие клапана.

Это три весомые части системы поддержания заданных параметров температур. Хотя, кроме них, в схеме могут принимать участие и иные части наподобие промежуточного реле. Однако они выполняют лишь добавочную функцию.

Типы терморегуляторов для газовых котлов

Термостаты можно разделить на таких три основных типа: механические, электронные и электронные беспроводные.

Проводные модели стоят меньше, но требуют прокладки кабеля — установку терморегулятора на газовый котел лучше проводить до или вовремя ремонтных работ в доме. Беспроводные модели дороже, функциональнее, удобнее.

Выбор термостата для подключения к газовой системе отопления осуществляется с учетом таких основных критериев:

• функциональность;
• точность регулировки;
• стоимость терморегулятора;
• простота использования и монтажа.

По функциональности различают:

• простые термостаты — помогают поддерживать заданную температуру в доме;
• беспроводные терморегуляторы — имеют блок передатчика, который размещают в другом помещении для более точной регулировки температуры;
• программируемые – позволяют настраивать стабильный температурный режим отдельно для дня и ночи, программировать работу системы отопления по дням недели, что значительно снижает расход топлива;
• с функцией гидростата — помогают контролировать уровень влажности в помещении, снижая или увеличивая его согласно настройкам.
• С дополнительным датчиком пола – модель используется, в том числе, для регулировки температуры теплоносителя в системе «теплый пол».
• С дополнительным датчиком нагрева воды – устройство применяется и для регулировки температурного режима горячего водоснабжения, и для управления системой отопления.

Отдельно нужно сказать о программаторах — более сложных с точки зрения функциональности термостатах, которые устанавливаются, в том числе, для управления климатическими системами в так называемых умных домах.

Программаторы управляют работой не только отопительного и водонагревательного оборудования, но и кондиционеров, насосов, других устройств. Некоторые из них помогают программировать индивидуальный температурный режим для каждого дня недели с возможностью задать от 1 до 6 фиксированных режимных точек.