Регулятор температуры отопления: схема, конструкция, принцип работы

В статье будет рассказано о том, как самостоятельно изготовить регулятор температуры. Пригодится он для реализации системы управления отопления дома, дачи, теплого пола, теплицы. Впрочем, данную конструкцию можно использовать в качестве основы для автоматического управления температурой в салоне автомобиля. С одним отличием – придется устанавливать другие исполнительные устройства и производить настройку. В продаже сегодня имеется немалое количество терморегуляторов, все они просты в эксплуатации и имеют минимальное число самых необходимых настроек.

Что предлагает рынок

Можно приобрести в хозмаге или даже в интернет-магазине регулятор температуры. Цена его различна, но стартует от 500 рублей. В этих конструкциях имеется несколько функций. И выходной сигнал управления, как правило, предназначен для подключения слаботочной нагрузки. Например, в качестве такой можно использовать обмотку электромагнитного реле. Некоторые нагревательные приборы оснащаются встроенным регулятором, который построен на основе биметаллической пластины. Суть в том, что эта пластина нагревается при протекании тока. А нагрев до некоторой температуры – это достижение определенного значения тока потребления. В тот момент, когда происходит превышение тока, пластина от нагрева выгибается и размыкает контакты, по которым осуществляется питание нагревательного элемента. После остывания контакты замыкаются, и вновь происходит нагрев. Это механический тип регулятора, который хоть и используется в промышленности, для небольших конструкций вряд ли подойдет.

Как изготовить терморегулятор

Итак, стоит рассмотреть более детально то, как самостоятельно изготовить такой несложный прибор. Обратите внимание на то, что изготавливаться будет терморегулятор на основе микропроцессора. Даже банальные AtMega 128 или AtMega 8 для такой конструкции окажутся идеальными. Банальные они по той причине, что именно эти микроконтроллеры схемотехники (в том числе и самоучки) изучили вдоль и поперек. Все свойства этих элементов изучены, имеется масса литературы по ним с практическими схемами разнообразных конструкций. В том числе на их основе изготавливается и регулятор температуры. Схема проста и не требует особых настроек (разве что программирования). Также стоит учесть, что выходной сигнал микроконтроллера может управлять очень слабой нагрузкой. Поэтому необходимо использовать усилитель на полевом транзисторе (который будет работать в режиме ключа) либо же сборку Дарлингтона (например, ULN2003). Именно с ее помощью можно произвести «состыковку» исполнительного механизма и микроконтроллера. Не стоит забывать и о том, что на входе контроллера обязательно нужно использовать согласующие устройства. В частности, если применяете терморезистор, вам потребуется использовать для его подключения делитель напряжения на постоянных сопротивлениях.

Расчет устройства

Обратите внимание на то, что для вашего же удобства необходимо использовать дополнительный цифровой модуль – индикатор на светодиодных элементах. Такой регулятор температуры отопления окажется очень удобным в эксплуатации. Итак, у вас имеется микроконтроллер, у него несколько портов ввода и вывода. Их-то и нужно использовать для цели управления. Подключаете единственный измерительный прибор – терморезистор. Затем выясняется, что вам нужно ввести в конструкцию несколько кнопок:

1. Увеличение температуры.
2. Уменьшение температуры.
3. Сброс.

Следовательно, у вас будет задействовано четыре порта ввода. Остальные можно использовать для исполнительных устройств. О них нужно поговорить более детально.

Исполнительные устройства

Если у вас происходит управление электрическими нагревательными элементами, то задача становится очень простой. Выбираете подходящий по току магнитный пускатель и уже этим устройством производите подачу высокого напряжения на элементы нагревателя. Такой регулятор температуры отопления можно сделать даже не прибегая к использованию микроконтроллеров. Аналогичная ситуация и с системой теплого пола. Но вот если у вас газовый котел, придется внести несколько дополнительных элементов. Обратите внимание на то, что нижеприведенная информация дана для ознакомления, за внесение конструктивных изменений в газовую аппаратуру вы отвечаете головой. Но если в целях образования, то вам необходимо открыть подачу газа к нагревательному элементу котла. Но нужно открывать подачу плавно, причем не полностью. Следовательно, стоит учесть это при настройке микроконтроллера. В качестве исполнительного устройства здесь выступает шаговый двигатель и полуоборотный кран, который приводится в движение от мотора.

Алгоритм работы системы управления

Такой точно принцип можно использовать и для системы отопления салона автомобиля, аналогично строится регулятор температуры. Схема устройства приведена в статье. Итак, у вас имеется три кнопки. Следовательно, при нажатии одной микроконтроллер должен понимать, что необходимо увеличить рабочую температуру. При нажатии второй он понимает, что температура уменьшается. Происходит увеличение или уменьшение на один градус (или иной шаг, который вы выбрали при программировании). Третья кнопка возвращает температуру на исходное значение. Но есть еще терморезистор, сигнал с которого поступает на вход контроллера и сравнивается с тем, который был задан при помощи кнопок. Если:

1. Заданное значение выше текущего или, то открывается подача газа к форсункам.
2. Заданное значение ниже текущего или равно ему, подача газа закрыта.

При составлении алгоритма следует учитывать погрешность измерений, точные приборы учета (терморезисторы) вряд ли вы найдете.

Заключение

Вот такой несложный электронный регулятор температуры позволяет собрать микропроцессорная техника. Также стоит отметить, что при программировании можно задать определенный интервал значений температуры. А вместо кнопок использовать одно переменное сопротивление. Аналогичные конструкции используются для инкубаторов. Только стоит учесть, что необходимо четко откалибровать шкалу, чтобы знать, на каком значении температуры находится ручка регулятора.