Термодатчик своими руками: типы, конструкции и принцип работы

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.

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. поможет поддерживать температуру в доме на комфортном уровне.

Принцип действия терморегулятора для инфракрасного обогревателя разберем .

Стоит ли устанавливать термостат для радиатора отопления? В этой статье рассмотрим назначение прибора и виды и особенности монтажа.

Как сделать терморегулятор своими руками: пошаговая инструкция

Рассмотрим, как изготавливаются терморегуляторы (термореле) с датчиком температуры воздуха своими руками на 12 В. Сборка прибора осуществляется в такой последовательности:

1. Прежде всего, нужно подготовить корпус. Подойдет отслуживший свое счетчик, например, «Гранит-1».
2. Схему можно собрать на плате от того же счетчика. К прямому входу компаратора (помечен знаком «+») подключается потенциометр, позволяющий задавать температуру. К инверсному входу (знак «-») – термодатчик LM335. Если напряжение на прямом входе окажется более высоким, чем на инверсном, на выходе компаратора установится высокий уровень (единица) и транзистор подаст питание на реле, а оно – на нагреватель. Как только напряжение на инверсном входе окажется большим, чем на прямом, уровень на выходе компаратора станет низким (ноль) и реле отключится.
3. Чтобы обеспечить перепад температур, то есть срабатывание терморегулятора, к примеру, при 23-х градусах, а отключение – при 25-ти, необходимо при помощи резистора создать отрицательную обратную связь между выходом и прямым входом компаратора.
4. Трансформатор для питания терморегулятора можно изготовить из катушки от старого электросчетчика индукционного типа. На ней имеется место для вторичной обмотки. Чтобы получить напряжение в 12 В, необходимо намотать 540 витков. Их удастся уместить, если использовать провод диаметром 0,4 мм.

Простой самодельный термостат

Для включения нагревателя удобно использовать клеммник счетчика.

Принцип работы бойлера накопительного типа

Горизонтальный накопительный водонагреватель

Существует несколько типов устройств бойлеров накопительного типа.

Но в любом случае они имеют похожий принцип работы.

В конструкции водонагревателя имеется преимущественно стальной бак, встречаются пластиковые и медные, в котором установлен нагревательный элемент – ТЭН, клапан забора воды, датчик температуры, выпускной клапан и прочее.

Вода попадает через впускной кран в емкость, где при достижении определенного уровня включается ТЭН и нагревает ее.

Нагревательный элемент запитывается через коммутатор, управляемый контроллером или электрической аналоговой схемой.

При включении ТЭНа на панели управления бойлером загорается сигнальная лампа. Кроме этого может присутствовать и дополнительная индикация, сигнализирующая об аварии, которая отключит нагреватель от сети при возникновении аварийной ситуации.

Но, как правило, это предусмотрено в более дорогих моделях нагревателей, в бюджетных кроме сигнальной лампы индикации нагрева и предохранителя ничего больше нет.

Установив электронный регулятор температуры воды в бойлере, можно не только осуществлять гибкое регулирование, но и обеспечить ряд защит и дополнительных функций.

Способы регулирования температуры воды в бойлере

Сегодня в продаже имеется большое количество готовых электронных устройств, позволяющих регулировать и контролировать температуру воды в бойлере. Их грубо можно разделить на два типа:

• контроллерные
• аналоговые

Первый тип может использоваться в системе умный дом, позволяя регулировать температуру воды в любом удобном месте и комнате. Благодаря их наличию вам не придется идти в котельную.

Контроллер может работать как по проводной, так и по радиочастотной связи, передавая команды управления на управляющий блок, а от туда принимать данные о текущем состоянии системы управления.

Такие устройства имеют пульт управления, дисплей, удобный дизайн исполнения и прочее. Но можно покупать и более дешевые терморегуляторы, изготовленные в корпусе для DIN-рейки и устанавливаемые в электрическом шкафу.

Изготовить термодатчик своими руками для воды контроллерного типа не составит особого труда. Существует достаточно большое количество готовых схем с исходниками программ управления для микропроцессоров, которые будут обеспечить заданную температуру воды, управлять ее набором в емкость, контролировать давление, течи и прочее.

Кроме этого, при помощи таких систем можно устанавливать график подогрева воды, что значительно упростит вашу жизнь. Но мы рассмотрим боле простые автоматы управления процессом нагрева воды, зарекомендовавшие себя с лучшей стороны годами активной эксплуатации.  

Конструкция и принцип работы ТЭНового котла: несколько слов о главном

Конструкция ТЭНового котла Не секрет, что основным элементом является ТЭН – трубчатый электрический нагреватель. Он представляет собой витую медную трубку, которая греется при включении котла в сеть, и нагревает циркулирующий теплоноситель. В качестве корпуса котла можно использовать любой подходящий материал, например, металлическую трубу. Остальные важные элементы (датчики, реле и пр.) вы сможете отдельно купить в магазине.

Есть 4 главных узла, которые обязательно должны входить в конструкцию электрокотла.

Способы установки ТЭНа

Именно ТЭН отвечает за нагрев теплоносителя, который далее течет по трубам и попадает в радиаторы отопления. Однако и тут у нас есть выбор, так как нагревательный элемент можно по-разному установить. У нас есть 2 варианта:

Учтите, что при таком варианте диаметр трубы (емкости) самого котла должен быть намного больше, чем диаметр труб, из которых состоит система отопления. Кроме того, рекомендуем сделать съемный котел, чтобы было легче его «изъять» из системы при каких-либо неполадках.

Другим преимуществом является его легкая замена на котел, работающий на другом виде топлива, при необходимости. Таким образом вы создаете универсальную систему, к которой можно подключить практически любой источник тепла.

Выбор мощности ТЭНа также не составит никаких трудностей. К примеру, для дома/квартиры площадью около 50 кв.м. вам понадобится элемент на 6 кВт. А для помещений общей площадью около 80 кв.м. – до 12 кВт.

Лучше использовать два ТЭНа, подключенные параллельно. Так вы сожжете регулировать мощность работы котла. Кроме того, система не будет размораживаться, если один нагревательный элемент выйдет из строя.

Как сделать электрокотел своими руками (видео)

Какой бы вид котла вы не выбрали, необходимо обязательно руководствоваться не только здравым смыслом при его изготовлении, но и соблюдать требования правил безопасности, а также придерживаться стандартов, которые действуют в отношении выбранной категории отопительных приборов.

Отопление дома при помощи электричества — наиболее технологичный вариант. Электрическая энергия без потерь преобразуется в тепловую, удобно и дешево транспортируется.

Есть ряд типовых решений для организации отопления — тепловые насосы, обратные кондиционеры, керамические инфракрасные излучатели, конвекторы, электрокотлы. Популярной является установка электрического котла.

Сообщества › Кулибин Club › Блог › Электрика: Датчики температуры, делаем сами.

Иногда возникает нужда в температурном контроле за каким нибудь процессом, будь то автомобиль или народное хозяйство. Схем термоконтроля всяких много, но датчики как правило имеют неудобный конструктив, не предусматривающий крепления в контролируемой среде. Вот о датчиках и поговорим.

Как правило, датчиками для измерительных схем служат полупроводниковые приборы — термисторы:

Корпус может быть другим, но внутри все равно будет сидеть примерно такая капелька с выводами.

Вторым распространенным датчиком температуры является DS1820:

зачастую они продаются в таком виде:

Внутри все та же микросхемка DS18B20 о трех выводах причем даже без термопасты.

Теперь давайте попробуем внедрить эти радиодетали в автомобиль, например для цифровой индикации температуры ОЖ или управления электровентиляторами.

Нам понадобится донорский датчик — любой подходящий по резьбе и стоимости. В моем случае это Волго-УАЗовский датчик ТМ 106-10

Берем дрель в качестве токарного станка и аккуратно зажимаем датчик в патрон. Ножовкой по металлу спиливаем завальцовку. Когда датчик развалится на составные части так же в дрели ровняем край датчика надфилем. Получаем корпус-заготовку для внедрения туда нашей радиодетали.

Далее можно пойти двумя путями:1. Залить в корпус расплавленного припоя, в этом припое просверлить канал и вставить туда термистор. Можно заполнить полость корпуса термопастой и воткнуть термистор в неё, но у олова теплопроводность на несколько порядков лучше чем у термопасты, поэтому термопасту конечно же надо применять, но мазать ее лучше тонким слоем.

Минус этого метода в большой инерционности полученного датчика.

2. Сделать так, как делаю это я Берем телескопическую антенну от какого нибудь старого ненужного девайса:

Если вы их раньше выкидывали, то делали это зря, потому что такие антеннки являются источником замечательных тонкостенных латунных трубочек разного диаметра:

Подбираем трубочку наиболее подходящую к термистору — он должен максимально плотно вставляться внутрь трубки. Отмеряем и опять воспользовавшись дрелью, отрезаем нужный нам кусочек трубки — резать лучше надфилем. Берем наш корпус-заготовку и сверлим его торец по диаметру трубки. Торец корпуса лудим оловом, трубку зачищаем до латуни и тоже облуживаем. Вставляем трубку в корпус и припаеваем их друг к другу, паяльника на 80Вт хватает за глаза. Должно получиться как то так (торец уже запаян небольшим кусочком медной фольги толщиной 1мм):

Проверяем полученный корпус датчика на герметичность. Я делаю это не очень технологично — на присос языком

Если с герметичностью все в порядке приступаем к следующей стадии: установке термистора и разъема.

Опять все примеряем и отрезаем выводы термистора с тем расчетом, чтобы при установке в корпус термистор находился в конце трубки, а лучше упирался в торец:

Теперь термистор готов к установке. Закладываем немного термопасты вовнутрь трубки, сам термистор тоже немного обмазываем термопастой и вставляем в трубку. После того как термистор вошел в трубку под разъем закладываем немного приготовленного заранее поксипола или эпоксидного пластилина. Вдавливаем разъем в поксипол, излишки убираем. Когда поксипол окончательно застынет получается вот такой симпатичный датчик готовый к установке:

Советуем изучить Электробезопасность на предприятии

А вот так датчик будет стоять на своем рабочем месте — измерительная часть будет полностью омываться рабочей средой:

Ну и картинка общей проверки работоспособности электрической части:

Подключение терморегулятора к инкубатору

Во время подключения терморегулятора к инкубатору нужно в точности знать расположение и функции прибора:

• терморегулятор обязательно должен быть снаружи инкубатора;
• температурный датчик опускается внутрь через отверстие и должен находиться на уровне верхней части яйца, при этом не касаясь их. В этой же области размещается термометр. Если есть необходимость, удлиняются провода, а сам регулятор остается снаружи;
• греющие элементы должны располагаться выше датчика приблизительно на 5 сантиметров;
• поток воздуха начинается от нагревателя, дальше проходит в области расположения яиц, затем попадает на температурный датчик. Вентилятор, в свою очередь, располагается перед нагревателем или после него;
• датчик нужно оберегать от прямого излучения нагревателя, вентилятора или освещения лампы. Такие инфракрасные волны передают энергию через воздух, стекло, другие прозрачные предметы, однако не проникают через толстый бумажный лист.

Подключение к сети и блок управления

Для безопасного подключения к сети потребуются:

1. Провода соответствующего сечения. Сечение рассчитывается исходя из мощности и длины, для мощной системы лучше подключение силового кабеля и 380 вольт.
2. Заземление: металлические детали стоит присоединить к контуру заземления.
3. Отдельный дифавтомат — выключит потребителя, если защитная трубка проржавеет и будет «пробивать» в дом.

Чтобы регулировать силу тока, приобретают:

1. Контроллер или блок управления.
2. Амперметр.
3. GPS-модуль.
4. Механический клапан, отключающий электроэнергию при закипании жидкости в котле (надежный механизм, работает от давления).

Погрешность определения температуры

Обратите внимание, что температура непосредственно на выносном датчике всегда будет выше, чем температура в комнате, которую на своем табло показывает регулятор

Это связано с глубиной залегания датчика в стяжку.

Обычно эта дельта, между t на поверхности пола и t внутри стяжки, не превышает 5-7 градусов.

На дисплеях электронных приборов можно увидеть оба параметра, а вот в механических устройствах с колесиком, зачастую по окружности даже не прописывают градусы, а указывают только цифры 1-2-3 и т.д.

При пяти цифрах одно деление соответствует примерно 8 градусам.

Градусы не указываются с определенной целью, дабы не запутать пользователя. Выставишь на корпусе термостата +25С, а комнатный градусник в квартире будет показывать всего +20С.

У большинства сразу же возникнет вопрос, почему регулятор работает с такой погрешностью? Не поломался ли он?

Нет, с ним все в порядке. В данном случае до +25С прогревается датчик в полу, а не воздух в помещении. Именно поэтому производители в механике и указывают просто цифры, дабы вы, ориентируясь только на свои ощущения, могли подобрать наиболее комфортный для себя режим.

Если же на вашем механическом термостате указаны именно градусы, это означает, что он главным образом работает и ориентируется на собственный датчик температуры воздуха, встроенный в корпус.

Тот, что подключается к нему извне и прячется в стяжку, играет только роль защиты кабеля от перегрева.

Питание 220В заводите на клеммы L и N через УЗО с током утечки не более 30мА.

Схема подключения теплого пола напрямую через терморегулятор разных производителей однотипна и выглядит следующим образом.

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.

Принцип работы

Принцип, по которому работают все регуляторы, – это снятие физической величины (температуры), передача данных на схему блока управления, решающего, что нужно сделать в конкретном случае.

Если делать термореле, то наиболее простой вариант будет иметь механическую схему управления. Здесь с помощью резистора устанавливается определённый порог, при достижении которого будет дан сигнал на исполнительный механизм.

Чтобы получить дополнительную функциональность и возможность работы с более широким диапазоном температур, придётся встраивать контроллер. Это же поможет увеличить срок эксплуатации прибора.

На данном видео вы можете посмотреть как самостоятельно изготовить терморегулятор для электрического отопления:

Терморегулятор для погреба своими руками. Схема и описание

В данной статье рассматривается самодельный терморегулятор для погреба, который можно изготовить своими руками из доступных недорогих радиодеталей. Схема достаточно проста и состоит из двух блоков. Первый измерительный – собран на базе компаратора 554СА3, второй блок собран на регуляторе мощности КР1182ПМ1 выполняющий роль коммутатора нагрузки до 1000 Вт.

Описание работы терморегулятора

Как уже было сказано выше, измеритель температуры терморегулятора для погреба построен на основе компаратора DD1.

На один из его входов (3 прямой вход) подается постоянное напряжение с делителя напряжения состоящего из резисторов R3 и R4. На другой его вход (4 инверсный вход) также подается напряжение с делителя на резисторах R1 и R2.

Резистор R2 представляет собой терморезистор ММТ-4 и является измерительным элементом конструкции.

При температуре в погребе выше чем 3…6 градусов на выводах компаратора DD1 (выв. 3 и 4) находится равное напряжение, вследствие чего на выходе (9) присутствует лог.1. Поэтому на реле K1 нет напряжения и его контакты замкнуты. Это приводит к блокировке работы фазового регулятора КР1182ПМ1 и терморегулятора в целом.

Если же температура в погребе опустится ниже отметки  6…3 градусов, то это приведет к увеличению сопротивления терморезистора R2 и как следствие это приведет к разбалансировке напряжений на входах компаратора. Теперь на выходе DD1 появится лог.0 и включится реле. Реле, разомкнув свои контакты, разрешает работу DD2.

Медленный заряд конденсатора С1 приводит к постепенному нарастанию напряжения и из-за этого произойдет плавное (в течении 1-2 секунды) включение электрических ламп, служащих в качестве нагревательного элемента терморегулятора погреба.

Подобный  режим работы устройства сохраняет лампы от перегорания. Подстроечный резистор R4 необходим для более точной настройки требуемого уровня температурного режима. Откалибровать терморегулятор можно своими руками по термометру, установленному в погребе.

В качестве подстроечного резистора R4 использован резистор марки СП4-1. Его корпус водонепроницаем и защищен от пыли и грязи.

Терморезистор R2 типа ММТ-4 на 3,9 кОм. Так же возможно применить другой с сопротивлением в районе от 1 кОм до 10 кОм.

Отрицательный ТКС означает, что при нагреве термистора его сопротивление уменьшается, в отличие от позистора (положительный ТКС) сопротивление которого возрастает с увеличением температуры.

Терморезистор монтируется прямо на самодельную печатную плату. В случае если планируется применить выносной вариант датчика, то терморезистор подсоединяется к плате проводом в экранирующей оплеткой. И еще необходимо подпаять  неполярный конденсатор 1 мкФ между выводом (3) компаратора  и общим  проводом схемы.

Реле К1 — герконовое реле с небольшим током потребления. Другое более мощное реле использовать нельзя, поскольку оно подключено непосредственно к выходу компаратора, ток нагрузки которого должен быть не более   50 мА.

Тиристоры, возможно, заменить на КУ202К, КУ202Л, КУ202М. При использовании тиристоров  КУ202К, КУ202Л мощность нагревательного элемента должна быть не более 200 Вт. В роли нагревателя в погреб крайне удобно применить электролампы накаливания.

Четыре лампы по 100Вт, расположенные по углам погреба, гарантируют поддержание постоянной температуры в районе от 3 до 6 градусов при небольшом объеме погреба. Все постоянные резисторы типа МЛТ-0,25 или CF-0,25.

Следует отметить, что резисторы CF имеют цветовую маркировку.

Выводы и полезное видео по теме

Как подключается термостат к газовому котлу:

Комнатные термостаты для регулировки системы отопления:

Самостоятельный монтаж устройства не должен вызвать абсолютно никаких трудностей. Но не забудьте при подключении термостата к газовому котлу изучить инструкцию, которая прилагается к устройству, и техническую документацию к отопительному оборудованию.

Расскажите о собственном опыте в выборе и подключении термостата к газовому котлу. Поделитесь полезной информацией, которая может пригодиться посетителям сайта. Оставляйте, пожалуйста, комментарии в расположенной ниже блок-форме, задавайте вопросы, публикуйте фото по теме статьи.

Ручная и автоматическая регулировка температуры в помещении от современных источников отопления производится при помощи терморегуляторов или термостатов.

термостат для водяного отопления

для электрического теплого пола

для газовых котлов или бойлеров

По своему внешнему виду они все очень похожи друг на друга, однако схемотехника у них отличается.

Давайте подробнее рассмотрим особенности подключения терморегулятора к газовому котлу, его схему, ошибки и возможные проблемы при эксплуатации подобных устройств.