Автоматика

Как настроить комнатный термостат для электрокотла. Что такое терморегулятор для котла отопления

Любые отопительные приборы.

Регулятор поддерживает в доме комфортную температуру, следит за экономным расходом электроэнергии или топлива, контролирует температуру во избежание перегрева всей системы и самого агрегата ().

Принцип работы

Терморегулятор для котла отопления – регулятор температуры. Когда она достигает настроечного максимума, датчики передают на прибор соответствующий сигнал, и термостат тем или иным образом останавливает дальнейший нагрев: выключает источник тепла, переводит в режим поддержания и т.д. в зависимости от самого нагревательного прибора и настроек терморегулятора.

Когда температура падает ниже нормы, прибор включает котел снова.

Термостаты работают с датчиками воды и воздуха. Конструктивно они бывают электронные и механические, обычные проводные и беспроводные, цифровые и аналоговые.

Ручные механические термостаты

Механический терморегулятор для котла отопления бывает двух видов. В основе конструкции или сильфоны, заполненные газом либо жидкостью, или биметаллические пластины.

Первые открывают/перекрывают поток теплоносителя за счет расширения термочувствительного рабочего вещества и возвращения его к прежнему объему при нагреве/охлаждении воды в контуре.

Биметалл тоже реагирует на температуру: пластина при нагреве изгибается и размыкает электрическую цепь. При остывании элемент принимает прежнюю форму, цепь замыкается, возобновляется нагрев.

Достоинства механических термостатов:

низкая цена;
долговечность;
ремонтопригодность;
стойкость к перепадам напряжения;
простота конструкции. Можно изготовить ручной терморегулятор для отопления своими руками.

Чувствительность у этих термостатов ниже, чем у электронных, погрешность достигает 3 градусов. Они регулируют температуру самой воды и на нее же реагируют. Настройки пользователь проставляет вручную в зависимости от сезона.

Если вы хотите, чтобы ваш котел самостоятельно реагировал на температуру воздуха в доме и на перемены погоды, вам потребуется более сложная модель терморегулятора, электронная и с выносным датчиком.

Электронные термостаты

Автоматический терморегулятор для котла отопления состоит из двух блоков. Выносной датчик и блок управления располагаются по отдельности.

Датчик воздушный, может включаться в систему посредством проводов или беспроводным способом, дистанционно. По его показаниям прибор регулирует работу котла. Такой терморегулятор автономен, поддерживает в помещении настроечную температуру продолжительное время (несколько дней) без контроля со стороны пользователя.

Точность гораздо выше, чем у механических моделей, есть разные режимы работы.

В этой категории есть термостаты программируемые многозадачные. Такой терморегулятор для электрического котла отопления в соответствии с настройками формирует различный микроклимат в разных комнатах.

Имеет несколько программ, возможность суточных и недельных настроек, ночной и дневной режим, другие опции.

Беспроводной терморегулятор для котла отопления может иметь встроенный модуль GSM. Такая модель управляется с мобильного телефона или по Wi-Fi, регулировать температуру в доме можно с большого расстояния через сотового оператора или через интернет. Есть опция отправки владельцу SMS о процессе работы системы.

Часто случаются ситуации, когда ни центральное отопление ни индивидуальные газовые котлы не доступны: например в поле стоит небольшое помещение насосной станции водопровода, и там круглосуточно дежурит человек. Это может быть даже караульная вышка или отдельная комната в большом пустом здании. Таких примеров много можно найти.

Во всяком случае приходится делать отопление от электричества. Если помещение мало, то можно обойтись обычным бытовым масляным электрическим радиатором. Для комнаты площадью около 15 - 20 квадратных м. чаще всего отопление делают водяное , радиаторное, сваренного из труб, который называют регистром.

Если не следить за температурой воды, то рано или поздно она просто закипит и дело может закончиться выходом из строя всего котла, в первую очередь его нагревательного элемента. Чтобы такого досадного случая не произошло, температура нагрева управляется терморегулятором.

Функционально устройство можно разделить на несколько узлов: датчик температуры, сравнивающее устройство (компаратор) и устройство управления нагрузкой. Далее следует описание отдельных частей, их схема и принцип работы.

Отличительной особенностью описываемой конструкции является то, что в качестве датчика температуры используется обычный биполярный транзистор, что позволяет отказаться от поиска и приобретения терморезисторов или датчиков различных типов, например ТСМ.

Работа такого датчика основана на том, что, как и у всех полупроводниковых приборов, параметры транзисторов в немалой степени зависят от температуры окружающей среды. В первую очередь это обратный ток коллектора, который с повышением температуры возрастает, что сказывается отрицательно на работе, например, усилительных каскадов. Их рабочая точка смещается настолько, что возникают значительные искажения сигнала, и в дальнейшем транзистор просто перестает реагировать на входной сигнал.

Такая ситуация присуща в основном схемам с фиксированным током базы. Поэтому, применяются схемы транзисторных каскадов с элементами обратной связи, которые стабилизируют работу каскада в целом, и в том числе снижают воздействие температуры на работу транзистора.

Такая температурная зависимость наблюдается не только у транзисторов, но и у диодов. Чтобы в этом убедиться достаточно с помощью цифрового мультиметра «прозвонить» любой диод в прямом направлении. Как правило, прибор покажет цифру близкую к 700. Это как раз прямое падение напряжения на открытом диоде, которое прибор показывает в милливольтах. Для кремниевых диодов при температуре 25 градусов Цельсия этот параметр составляет приблизительно 700 мВ, а для германиевых диодов около 300.

Если теперь этот диод немного подогреть, хотя бы паяльником, то эта цифра будет постепенно уменьшаться, поэтому считается, что температурный коэффициент напряжения у диодов -2мВ/град. Знак «минус» в данном случае указывает на то, что с повышением температуры прямое напряжение на диоде будет уменьшаться.

Такая зависимость также позволяет использовать диоды в качестве датчиков температуры. Если тем же прибором «прозвонить» переходы транзистора, то результаты будут очень похожи, поэтому транзисторы достаточно часто применяются в качестве датчиков температуры.

В нашем случае работа всего терморегулятора как раз и основана на этом «отрицательном» свойстве каскада с фиксированным током базы. Схема терморегулятора показана на рисунке 1.

Датчик температуры собран на транзисторе VT1 типа КТ835Б. Нагрузкой этого каскада является резистор R1, а резисторы R2, R3 задают режим работы транзистора по постоянному току. Фиксированное смещение, о котором упоминалось чуть выше, задается резистором R3 таким образом, чтобы напряжение на эмиттере транзистора при комнатной температуре составляло около 6,8 В. Поэтому на схеме в обозначении этого резистора присутствует звездочка (*). Особой точности тут добиваться не надо, лишь бы не было это напряжение намного меньше или больше. Измерения следует проводить относительно коллектора транзистора, который соединен с общим проводом источника питания.

Транзистор структуры p-n-p КТ835Б выбран не случайно: его коллектор соединен с металлической пластиной корпуса, которая имеет отверстие для крепления транзистора на радиатор. За это отверстие транзистор крепится к небольшой металлической пластине, к которой также крепится подводящий провод.

Получившийся датчик крепится с помощью металлических хомутов к трубе системы отопления. Поскольку, как уже отмечалось, коллектор соединен с общим проводом источника питания, между трубой и датчиком не потребуется ставить изолирующую прокладку, что упрощает конструкцию и улучшает тепловой контакт.

Для задания температуры служит компаратор, выполненный на операционном усилителе ОР1 типа К140УД608. Через резистор R5 на его инвертирующий вход подается напряжение с эмиттера транзистора VT1, а на неинвертирующий вход через резистор R6 подается напряжение с движка переменного резистора R7.

Это напряжение задает температуру, при которой будет отключаться нагрузка. Резисторами R8, R9 задаются верхний и нижний диапазон установки порога срабатывания компаратора, а следовательно пределы регулирования температуры. С помощью резистора R4 обеспечивается необходимый гистерезис срабатывания компаратора.

Устройство управления нагрузкой выполнено на транзисторе VT2 и реле Rel1. Здесь же находится индикация режимов работы терморегулятора. Это светодиоды HL1 красного цвета, и HL2 зеленого. Красный цвет означает нагрев, а зеленый, что заданная температура достигнута. Диод VD1, включенный параллельно обмотке реле Rel1, защищает транзистор VT2 от напряжений самоиндукции, возникающих на катушке реле Rel1 в момент отключения.

Современные малогабаритные реле позволяют коммутировать достаточно большие токи. Примером такого реле может служить реле фирмы Tianbo, показанное на рисунке 2.

Как видно на рисунке реле допускает коммутацию тока до 16А, что позволяет управлять нагрузкой мощностью до 3Квт. Это максимальная нагрузка. Чтобы несколько облегчить режим работы контактной группы, мощность нагрузки следует ограничить на уровне 2…2,5 КВт. Такие реле в настоящее время применяются очень широко в автомобильной и бытовой технике, например, в стиральных машинах. При этом габариты реле не превышают размеров спичечного коробка!

Работа и наладка терморегулятора

Как было сказано в начале статьи, при комнатной температуре напряжение на эмиттере транзистора VT1 около 6,8 В, а при нагревании до 90°C напряжение понижается до 5,99 В. Для проведения подобных опытов в качестве нагревателя подойдет настольная лампа с металлическим абажуром, а для измерения температуры китайский цифровой мультиметр с термопарой, например DT838. Если датчик собранного устройства укрепить на абажуре, а лампу включить через контакт реле, то можно будет на такой установке проверить работу собранной схемы.

Работа компаратора построена таким образом, что если напряжение на инвертирующем входе (напряжение термодатчика) выше, чем напряжение на входе неинвертирующем (напряжение уставки температуры), на выходе компаратора напряжение близко к напряжению источника питания, в данном случае его можно назвать логической единицей. Поэтому транзисторный ключ VT2 открыт, реле включено, и контакты реле включают нагревательный элемент.

По мере разогрева отопительной системы нагревается и датчик температуры VT1. Напряжение на его эмиттере с ростом температуры понижается, и когда оно станет равно, а точнее чуть меньше, чем напряжение, установленное на движке переменного резистора R7, компаратор переходит в состояние логического нуля, поэтому транзистор запирается и реле отключается.

Нагревательный элемент обесточивается, и радиатор начинает остывать. Транзисторный датчик VT1 также остывает, а напряжение на его эмиттере повышается. Как только это напряжение станет выше, чем установлено резистором R7 компаратор перейдет в состояние высокого уровня, реле включится и процесс повторится снова.

Немного о работе схемы индикации, точнее о назначении ее элементов. Светодиод HL1 красного цвета включается вместе с обмоткой реле Rel1, и указывает на то, что происходит нагрев отопительной системы. В это время транзистор VT2 открыт, и через диод D2 шунтирует светодиод HL2, зеленый свет погашен.

Когда заданная температура будет достигнута, транзистор закроется и отключит реле, а вместе с ним красный светодиод HL1. В то же время закрытый транзистор перестанет шунтировать светодиод HL2, который зажжется. Диод D2 необходим для того, чтобы светодиод HL1, а вместе с ним и реле не могли включиться через светодиод HL2. Светодиоды подойдут любые, поэтому их тип не указан. В качестве диодов D1, D2 вполне подойдут широко распространенные импортные диоды 1N4007 или отечественные КД105Б.

Потребляемая схемой мощность невелика, поэтому в качестве блока питания можно использовать любой сетевой адаптер китайского производства, либо собрать стабилизированный выпрямитель на 12В. Ток потребления схемы не более 200мА, поэтому подойдет любой трансформатор мощностью не более 5Вт и выходным напряжением 15…17В.

Схема блока питания изображена на рисунке 3. Диодный мост выполнен также на диодах 1N4007, а стабилизатор напряжения +12В на интегральном стабилизаторе типа 7812. Потребляемая мощность мала, поэтому крепить стабилизатор на радиатор не требуется.

Коммутируемая
мощность
3000 ВА

Коммутируемый
ток
16 А

Напряжение
питания
220(230) В

Диапазон
температур
-55...125°С

Датчик
температуры
внешний

Размеры

Термореле terneo rk - термостат для котла с цифровым датчиком.
Термореле для управления режимами отопления электрического котла.
Термостат рекомендуется применять при модернизации старого электрокотла для повышения экономичности и уровня комфорта.
Точность поддержания заданной температуры, управляемый гистерезис 1...30 °С. Простота настройки, надёжность.

Комплект поставки Terneo rk

Терморегулятор - 1 шт.
Датчик температуры с соединительным кабелем - 1 шт.
Гарантийные свидетельство и талон - 1 шт.
Техпаспорт, инструкция - 1 шт.
Упаковочная коробка - 1 шт

Схема подключения Terneo rk

Датчик температуры подключается следующим образом: голубой провод к клемме 2, а белый к клемме 1.
Цвета проводов для аналогового датчика при подключении не имеют значения.
Напряжение питания (220 В±10 %, 50 Гц) подается на клеммы 3 и 4, причем фаза (L) определяется индикатором и подключается на клемму 4, а ноль (N)- на клемму 3.
Соединительные провода нагрузки подключаются к клемме 5 и к нулевому клеммнику (в комплект не входит).
Соединение нагрузки с сетевым нулем в клемме 3 НЕ ОСУЩЕСТВЛЯТЬ!

Схема 1. Упрощенная внутренняя схема и схема подключения

Схема 2. Подключение автоматического выключателя и УЗО.

Схема 3. Подключение через магнитный пускатель.

Установка Terneo rk

Терморегулятор предназначен для установки внутри помещений. Риск попадания влаги и жидкости в месте установки должен быть минимален. При установке в ванной комнате, туалете, кухне, бассейне терморегулятор Terneo rk должен быть помещен в оболочку со степенью защиты не ниже IP55 по ГОСТ 14254 (частичная защита от пыли и защита от брызг в любом направлении).
Температура окружающей среды при монтаже должна находиться в пределах –5...+45 °С.
Терморегулятор Terneo rk монтируется в специальный шкаф, позволяющий производить удобный монтаж и эксплуатацию. Шкаф должен быть снабжен стандартной монтажной рейкой шириной 35 мм (DIN-рейка). Терморегулятор занимает в ширину три стандартных модуля по 18 мм.
Высота установки терморегулятора Terneo rk должна находится в пределах от 0,5 до 1,7 м от уровня пола.
Терморегулятор монтируется и подключается после установки и проверки нагрузки.
Для защиты от короткого замыкания и превышения мощности в цепи нагрузки, обязательно необходимо перед терморегулятором Terneo rk установить автоматический выключатель (АВ). Автоматический выключатель устанавливается в разрыв фазного провода, как показано на схеме 2. Он должен быть рассчитан на 16 А.
Для защиты человека от поражения электрическим током утечки устанавливается УЗО (устройство защитного отключения). Для правильной работы УЗО нагрузку необходимо заземлить (подключить к защитному проводнику) или, если сеть двухпроводная, необходимо сделать защитное зануление. Т.е. нагрузку подключить к нулю до УЗО.
Для подключения терморегулятора Terneo rk требуется:
- закрепить терморегулятор на монтажной рейке(DIN);
- подвести провода питания, нагрузки и датчика;
- выполнить соединения согласно данного паспорта.
Клеммы устройства рассчитаны на провод с сечением не более 16 мм. Для уменьшения механической нагрузки на клеммы желательно использовать мягкий провод, например, провод типа ПВ3. Зачистите концы проводов 10 ±0,5 мм. Более длинный конец может стать причиной короткого замыкания, а короткий - причиной ненадежного соединения. Используйте кабельные наконечники. Открутите винты клемм и вставьте зачищенный конец провода в клемму. Затяните силовую клемму с моментом 2,4 Н × м, клемму для датчика - с моментом 0,5 Н × м. Слабая затяжка может привести к слабому контакту и перегреву клемм и проводов,перетяжка - к повреждению клемм и проводов.Провода затягиваются в силовых клеммах при помощи отвертки с шириной жала не более 6 мм, в клеммах для датчика - не более 3 мм. Отвертка с жалом шириной более 6 мм для силовых клемм (более 3 мм для клемм датчика) может нанести механические повреждения клеммам. Это может повлечь потерю права на гарантийное обслуживание.
При необходимости допускается укорачивание и наращивание (не более 20 м) соединительных проводов датчика. Для наращивания длины не допустимо использование двух жил многожильного кабеля, используемого для питания нагревателя. Наилучшим решением будет отдельный кабель к датчику, монтируемый в отдельной трубке.
Необходимо, чтобы терморегулятор Terneo rk коммутировал ток не более 2/3 максимального тока, указанного в паспорте. Если ток превышает это значение то необходимо нагрузку подключить через контактор (магнитный пускатель, силовое реле), который рассчитан на данный ток (схема 3).

Эксплуатация Terneo rk

Рисунок 1.

Включение и управление терморегулятором Terneo rk
Для включения терморегулятора Terneo rk подайте напряжение на клеммы 3 и 4. На индикаторе 3 с высвечиваются три восьмерки.
Затем начинается индикация температуры датчика.
Для просмотра и изменения заданной температуры (tуст) нажмите на «▲» или «▼». Следующее нажатие на «▲» увеличит параметр, а на «▼» уменьшит.
Для просмотра гистерезиса нажмите на «гист».
Следующее нажатие на «▲» увеличит параметр, а на «▼» уменьшит параметр гистерезиса (рис.1).
Гистерезис - это разница между температурой включения и отключения нагрузки.
Пример: Необходимо, чтобы нагреватель поддерживал температуру помещения в пределах от 27 до 25 °С.
Выставляем:
t(уст)- 27
гистерезис - 2
Нагрузка будет отключаться при 27 °С, включаться при 25 °С.

Работа с аналоговым датчиком
Терморегулятор Terneo rk поддерживает работу с аналоговым датчиком NTC R10 10 кОм при 25 °С в диапазоне температур от –30 до +90 °С.

Рисунок 2.

Режим процентного управления нагрузкой(завод. настр. 50 %)
При отсутствии любого из датчиков или неправильном подключении цифрового датчика терморегулятор Terneo rk перейдет в режим процентного управления нагрузкой с отображением на экране процентного соотношения включения и выключения нагревателя за 30-минутный циклический интервал времени. Процентное соотношение можно изменять, зажимая кнопку для увеличения «+» и для уменьшения «-» в диапазоне от 10 до 90 %.
При первом включении это значение равно 50 % (50П), при этом нагреватель в 30-ти минутном интервале времени будет включен на 15 минут.
Контроль температуры нагрева в этом режиме будет недоступным (рис.2).

Защита от внутреннего перегрева
Терморегулятор Terneo rk оснащен защитой от внутреннего перегрева. В случае, если температура внутри корпуса превысит 80 °С, произойдет аварийное отключение нагрузки. На индикаторе будет отображаться «ПРГ» (перегрев) до тех пор, пока не будет нажата одна из кнопок для разблокировки устройства. Терморегулятор разблокируется в том случае, если температура внутри корпуса опустится ниже 60 °С.
При обрыве или коротком замыкании датчика температуры прибор продолжает работать в обычном режиме, но каждые 4 секунды появляется надпись «Ert» на 0,5 с, означающая проблему с датчиком. В этом случае контроль за внутренним перегревом осуществляться не будет.

Просмотр версии прошивки
Удержание средней кнопки более 6 с выведет на индикатор версию прошивки. После отпускания кнопки, терморегулятор Terneo rk вернется в штатный режим.

Отключение терморегулятора
Для отключения терморегулятора Terneo rk снимите напряжение с клемм 3 и 4.

Руководство по эксплуатации Terneo rk