Регулятор температури опалення: схема, конструкція, принцип роботи

У статті буде розказано про те, як самостійно виготовити регулятор температури. Згодиться він для реалізації системи керування опалення будинку, дачі, теплої підлоги, теплиці. Втім, дану конструкцію можна використовувати в якості основи для автоматичного керування температурою в салоні автомобіля. З однією відмінністю – доведеться встановлювати інші виконавчі пристрої і виконувати налаштування. У продажу сьогодні є чимала кількість терморегуляторів, всі вони прості в експлуатації і мають мінімальну кількість необхідних налаштувань.

Що пропонує ринок

Можна придбати в хозмазі або навіть в інтернет-магазині регулятор температури. Ціна різна, але стартує від 500 рублів. У цих конструкціях є кілька функцій. І вихідний сигнал управління, як правило, призначений для підключення слабкострумової навантаження. Наприклад, як можна використовувати обмотку електромагнітного реле. Деякі нагрівальні прилади оснащуються вбудованим регулятором, який побудований на основі біметалічної пластини. Суть в тому, що ця пластина нагрівається при протіканні струму. А нагрів до певної температури – це досягнення певного значення струму споживання. В той момент, коли відбувається перевищення струму, пластина від нагрівання вигинається і розмикає контакти, за якими здійснюється живлення нагрівального елемента. Після охолодження контакти замикаються, і знову відбувається нагрівання. Це механічний тип регулятора, який хоч і використовується в промисловості, для невеликих конструкцій навряд чи підійде.

Як виготовити терморегулятор

Отже, варто розглянути більш детально то, як самостійно виготовити такий нескладний прилад. Зверніть увагу на те, що буде виготовлятися терморегулятор на основі мікропроцесора. Навіть банальні AtMega 128 або AtMega 8 для такої конструкції виявляться ідеальними. Банальні вони з тієї причини, що саме ці мікроконтролери схемотехніки (в тому числі і самоучки) вивчили вздовж і впоперек. Всі властивості цих елементів вивчені, є маса літератури за ним з практичними схемами різноманітних конструкцій. В тому числі на їх основі виготовляється і регулятор температури. Схема проста і не вимагає особливих налаштувань (хіба що програмування). Також варто врахувати, що вихідний сигнал може мікроконтролера керувати дуже слабким навантаженням. Тому необхідно використати підсилювач на польовому транзисторі (який буде працювати в режимі ключа) або ж збірку Дарлінгтона (наприклад, ULN2003). Саме з її допомогою можна зробити «стикування» виконавчого механізму і мікроконтролера. Не варто забувати і про те, що на вході контролера обов'язково потрібно використовувати узгоджувальні пристрої. Зокрема, якщо застосовуєте терморезистор, вам буде потрібно використовувати для його підключення дільник напруги на постійних опорах.

Розрахунок пристрою

Зверніть увагу на те, що для вашого ж зручності необхідно використовувати додатковий цифровий модуль – індикатор на світлодіодних елементів. Такий регулятор температури опалення виявиться дуже зручним в експлуатації. Отже, у вас є мікроконтролер, у нього кілька портів вводу і виводу. Їх-то і потрібно використовувати для мети управління. Підключаєте єдиний вимірювальний прилад – терморезистор. Потім з'ясовується, що вам потрібно ввести в конструкцію кілька кнопок:

Збільшення температури.

Зменшення температури.

Скидання.

Отже, у вас буде задіяно чотири порти вводу. Решта можна використовувати для виконавчих пристроїв. Про них потрібно поговорити більш детально.

Виконавчі пристрої

Якщо у вас відбувається управління електричними нагрівальними елементами, то завдання стає дуже простий. Вибираєте підходящий по струму магнітний пускач і вже цим пристроєм виробляєте подачу високої напруги на елементи нагрівача. Такий регулятор температури опалення можна зробити навіть не вдаючись до використання мікроконтролерів. Аналогічна ситуація і з системою теплої підлоги. Але от якщо у вас газовий котел, доведеться внести кілька додаткових елементів. Зверніть увагу на те, що наведена нижче інформація надана для ознайомлення, за внесення конструктивних змін в газову апаратуру ви відповідаєте головою. Але якщо в цілях освіти, то вам необхідно відкрити подачу газу до нагрівального елементу котла. Але потрібно відкривати подачу плавно, причому не повністю. Отже, варто врахувати це при налаштуванні мікроконтролера. В якості виконавчого пристрою тут виступає кроковий двигун і напівперевертня кран, який приводиться в рух від двигуна.

Алгоритм роботи системи управління

Такий точно принцип можна використовувати й для системи опалення салону автомобіля, аналогічно будується регулятор температури. Схема пристрою наведена в статті. Отже, у вас є три кнопки. Отже, при натисканні однієї мікроконтролер повинен розуміти, що необхідно збільшити робочу температуру. При натисканні другої він розуміє, що температура зменшується. Відбувається збільшення або зменшення на один градус (або інший крок, який ви обрали при програмуванні). Третя кнопка повертає температуру на початкове значення. Але є ще терморезистор, сигнал з якого надходить на вхід контролера та порівнюється з тим, який був заданий за допомогою кнопок. Якщо:

Задане значення вище поточного або, то відкривається подача газу до форсунок.

Задане значення нижче поточного або дорівнює йому, подача газу закрита.

При складанні алгоритму слід враховувати похибку вимірювань, точні прилади обліку (терморезистори) навряд чи ви знайдете.

Висновок

Ось такий нескладний електронний регулятор температури дозволяє зібрати мікропроцесорна техніка. Також варто відзначити, що при програмуванні можна задати певний інтервал значень температури. А замість кнопок використовувати один змінний опір. Аналогічні конструкції використовуються для інкубаторів. Тільки варто врахувати, що необхідно чітко відкалібрувати шкалу, щоб знати, на якому значенні температури знаходиться ручка регулятора.