Термореле своими руками: схема, подключение к котлу

Продолжаем нашу рубрику электронные самоделки, в этой статье мы будем рассматривать устройства, поддерживающие определенный тепловой режим, или же сигнализирующие о достижении нужного значения температуры. Такие устройства имеют очень широкую сферу применения: они могут поддерживать заданную температуру в инкубаторах и аквариумах, теплых полах и даже являться частью умного дома. Для вас мы предоставили инструкцию о том, как сделать терморегулятор своими руками и с минимумом затрат.

Назначение терморегуляторов

Любой электрический или газовый котел оборудован комплектом автоматики, отслеживающей нагрев теплоносителя на выходе из агрегата и отключающей основную горелку при достижении заданной температуры. Снабжены подобными средствами и твердотопливные котлы. Они позволяют поддерживать температуру воды в определенных пределах, но не более того.

При этом климатические условия в помещениях или на улице не учитываются. Это не слишком удобно, домовладельцу приходится постоянно подбирать подходящий режим работы котла самостоятельно. Погода может изменяться в течении дня, тогда в комнатах становится жарко либо прохладно. Было бы гораздо удобнее, если автоматика котла ориентировалась на температуру воздуха в помещениях.

Чтобы управлять работой котлав зависимости от фактической температуры, используются различные термореле для отопления. Будучи подключенным к электронике котла, такое реле отключает и запускает нагрев, поддерживая необходимую температуру воздуха, а не теплоносителя.

Понятие о температурных регуляторах

Изделия этой категории применяют для решения разных задач. По соответствующей настройке температурного порога подают питание (отключают):

отопление в погребе;
нагрев паяльной станции;
циркуляционный насос котла.

Из приведенных примеров понятны базовые требования к точности, которую должна обеспечить подходящая схема терморегулятора. В некоторых ситуациях необходимо поддержание заданного уровня не ниже, чем ±1C°. Для контроля рабочих параметров нужна оперативная индикация. Существенное значение имеют нагрузочные способности.

Перечисленные особенности поясняют назначение типовых функциональных узлов:

значение температуры фиксируют специализированным датчиком (резистором, термопарой);
показания анализирует микроконтроллер или другое устройство;
исполнительный сигнал поступает на электронный (механический) переключатель.

К сведению. Кроме рассмотренных частей, схема термореле может содержать дополнительные компоненты для подачи питания на электронагреватель, другую мощную нагрузку.

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.

Примечание. Модель, где датчик расположен снаружи здания, обеспечивает погодозависимое регулирование работой котельной установки. Способ считается наиболее эффективным, так как источник тепла реагирует на изменение погодных условий еще до того, как они повлияют на температуру внутри здания.

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.

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:

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:

Как собрать термореле самостоятельно?

Приборы для регулирования отопления, имеющиеся в продаже, достаточно надежны и нареканий не вызывают. Но при этом они стоят денег, а это не устраивает тех домовладельцев, кто хоть немного разбирается в электротехнике или электронике. Ведь понимая, как должно функционировать такое термореле, можно собрать и подключить его к теплогенератору своими руками.

Конечно, сделать сложный программируемый прибор под силу далеко не каждому. Кроме того, для сборки подобной модели необходимо закупить комплектующие, тот же микроконтроллер, цифровой дисплей и прочие детали. Если вы в этом деле человек новый и разбираетесь в вопросе поверхностно, то стоит начать с какой-нибудь простой схемы, собрать и запустить ее в работу. Достигнув положительного результата, можно замахнуться на что-то более серьезное.

Для начала надо иметь представление, из каких элементов должно состоять термореле с регулировкой температуры. Ответ на вопрос дает принципиальная схема, представленная выше и отражающая алгоритм действия прибора. Согласно схеме, любой терморегулятор должен иметь элемент, измеряющий температуру и отправляющий электрический импульс в блок обработки. Задача последнего – усилить либо преобразовать этот сигнал таким образом, чтобы он послужил командой исполнительному элементу – реле. Дальше мы представим 2 простые схемы и поясним их работу в соответствии с этим алгоритмом, не прибегая к специфическим терминам.

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:

Схема со стабилитроном

Стабилитрон – это тот же полупроводниковый диод, пропускающий ток лишь в одну сторону. Отличие от диода заключается в том, что у стабилитрона имеется управляющий контакт. Пока к нему подводится установленное напряжение, элемент открыт и ток идет по цепи. Когда его величина становится ниже предельной, цепь разрывается. Первый вариант – это схема термореле, где стабилитрон играет роль логического управляющего блока:

Как видите, схема разделена на две части. С левой стороны изображена часть, предшествующая управляющим контактам реле (обозначение К1). Здесь измерительным блоком является термический резистор (R4), его сопротивление уменьшается с ростом температуры окружающей среды. Ручной регулятор температуры – это переменный резистор R1, питание схемы – напряжение 12 В. В обычном режиме на управляющем контакте стабилитрона присутствует напряжение более 2.5 В, цепь замкнута, реле включено.

Совет. Блоком питания 12 В может служить любой прибор из недорогих, имеющихся в продаже. Реле – герконовое марки РЭС55А или РЭС47, термический резистор – КМТ, ММТ или им подобный.

Как только температура возрастет выше установленного предела, сопротивление R4 упадет, напряжение станет меньше, чем 2.5 В, стабилитрон разорвет цепь. Следом то же самое сделает и реле, отключив силовую часть, чья схема показана справа. Тут простое термореле для котла снабжено симистором D2, что вместе с замыкающими контактами реле служит исполнительным блоком. Через него проходит напряжение питания котла 220 В.

Метки: датчик температуры, изготовление датчика

Комментарии 153

Я точно такой же на двухконтурный котёл поставил.Тертий сезон уже пашет.Блок питания от усилителя антенны. А у вас контролёр с датчиком шла?

нет, датчик насколько я помню, покупал отдельно в Чип и Дипе

Но вообще потом все задуманное собрал на DS18B20

А такой вариант: термопара закрепленная на патрубке и простенький мультиметр в режиме измерения температуры

Подскажите, а плата для индикации- это что за она? Самодельная?

нет, не самодельная — друг на алиэкспрессе купил «пучёк за пяточёк» и одну мне подарил:

Сами такую приблуду не думали замутить?

Думал. На датчике ДС1820. Но так вышло что зашел в гости к другу, за рюмочкой чая разговорились, я ему рассказал что хочу сделать, а он достал с полки это устройство, да мне и отдал. Теперь надобность в самостоятельном изготовлении как бы и отпала.А так я вот по этой схеме уже делал раньше и у меня под нее все есть:

Даллас лучше работает по сравнению с термисторами, и в цифре.Правда диапазон маловат.

почему маловат? для применения в авто более чем достаточен.

У далласа в принципе диапазон измерений лучьше.Но верхняя планка критична.Термистор на сколько я помню не надежен.Хотя если потенциал сидит 12 вольт, то работает.А Далласу надо стабильное питание.

Можно подробнее что значит критичней верхняя планка? Больше 120 градусов я нагревал феном датчик, вроде работает после этого.

Верхний диапазон температуры вроде равен 125 градусов у далласа.То бишь -50 и +125.А температура если нужна будет контролирумая выше 125 то Даллас не справится.Вообще точность у него нормальная, но задержка есть 0,5-1 сек.Есть 3 проводное подключение, есть возможность подключать по 2 проводам.Будет задержка и диапазон меньше.

Знаю про эти подключения, сейчас ради прикола попровал нагреть датчик феном, 127.9 удалось максимально на нем увидеть, дальше ноли, когда остывает то приходит в норму)

да не, это уже отработанная технология. заморочился только с тем что все отфоткал, сформулировал и выложил сюда )

Я понимаю, что отработанная, просто стоит ли это таких трудов при сравнительно невысокой стоимости датчика? Хотя конечно бывают редкие и дорогие датчики…

да не, дело не в стоимости, а в том чтобы запихнуть китайский датчик в нужный конструктив.вот надо тебе температуру воды например регулировать кипятильником — просто так же датчик в воду не засунешь его надо как то вкрутить, соответственно нужен корпус.

кстааати, а клевая идея…слушай во сколько мжет обойтись такой самый дешевый датчик? еще бы он вот цепь бы размыкал как терморегулятор и тогда цены бы не было…

Ну, смотри — у меня, к примеру, Бош Моно-Джетроник, по всем таблицам ДТВВ и ДТОЖ должны (при одинаковой температуре воздуха и ОЖ) давать «мозгам» одинаковое сопротивление. При этом ДТВВ вполне адекватен, но замене не подлежит (из-за особенностей конструкции). А ДТОЖ — «глючный», при разности показаний ЭБУ начинает «подгонять», т.к. не может сообразить кому верить (ДТОЖ или ДТВВ)!Покупал 4 (ЧЕТЫРЕ) разных датчика — все разное сопротивление при одинаковой температуре дают!А при вышеописанной технологии есть возможность подобрать копеечный термистор практически под любое значение сопротивление при заданной температуре! Да, что там, можно заменить ОБА термистора (подобрав нужное сопротивление) и на ДТОЖ и на ДТВВ ! А это поможет решить сразу несколько проблем с «глюками» электронной системы питания! Тем более цена китайских термисторов, расходников и проч. не идёт ни в какое сравнение с «фирменными» датчиками (которые невозможно иногда заменить, или они стоят как крыло от самолёта) !Я понятно объясняю? )))

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.

Необходимые материалы и инструменты

В некоторых ситуациях понадобятся навыки изготовления сложной печатной платы. Простейшие схемы собирают за несколько минут с применением паяльника и технологии навесного монтажа. До выполнения рабочих операций необходимо приобрести:

комплектующие детали;
расходные материалы;
измерительную аппаратуру.

Список покупок составляют на основе выбранной электрической схемы. Для защиты устройства от неблагоприятных внешних воздействий и улучшения внешнего вида создают соответствующий корпус.

Инструкция по сборке

Необходимые материалы, детали и инструменты:

лупа;
плоскогубцы;
паяльник;
изолирующая лента;
несколько отвёрток;
провода медные;
полупроводники;
стандартные красные светодиоды;
плата;
текстолит форгированный;
лампы;
стабилитрон;
терморезистор;
тиристор.
дисплей и генератор внутреннего типа мощностью в 4Мгу (для создания цифровых устройств на микроконстроллере);

Пошаговая инструкция:

Прежде всего, необходима соответствующая микросхема, к примеру, К561ЛА7, CD4011
Плату необходимо подготовить к прокладыванию путей.
К подобным схемам неплохо подходят терморезисторы с мощностью 1 kOm до 15 kOm, и он обязан находиться внутри самого объекта.
Нагревающий прибор обязан быть включен в цепь резистора, из-за того, что перемена мощности, напрямую зависящая от снижения градусов, оказывает влияние на транзисторы.
Впоследствии, такой механизм будет согревать систему до того момента, пока мощность внутри термодатчика не возвратится к первоначальному значению.
Датчики регулятора подобного плана нуждаются в настройке. Во время значительных перепадов в окружающей атмосфере, необходимо контролировать нагрев внутри объекта.

Сборка цифрового прибора:

Микроконтроллер следует соединить вместе с датчиком температуры. Он должен иметь выходы портов, которые необходимы для установки стандартных светодиодов, работающих совместно с генератором.
После подключения устройства в сеть с напряжением в 220V, светодиоды будут автоматически включаться. Это будет свидетельством о том, что прибор находится в рабочем состоянии.
В конструкции микроконтроллера находиться память. Если настройки прибора сбиваются, память автоматически их возвращает в изначально оговоренные параметры.

Собирая конструкцию, нельзя забывать о техники безопасности. Во время применения термодатчика в водянистой или влажной атмосфере, его выводы обязаны герметично изолироваться. Значение терморезистора R5 может обозначаться от 10 до 51 кОм. При этом, сопротивление резистора R5 обязано иметь аналогичное значение.

Взамен обозначенных микросхемы К140УД6 можно использовать К140УД7, К140УД8, К140УД12, К153УД2. В роли стабилитрона VD1 можно внедрять любой инструмент с мощностью стабилизации 11…13 V.

В случае, когда нагреватель превышает напряжение в 100 ВТ, тогда диоды VD3-VD6 обязаны превосходить по мощности (к примеру, КД246 или их аналоги, с обратной мощностью минимум в 400В), при этом тринистор необходимо монтировать на маленькие радиаторы.

Значение FU1 также следует сделать более большим. Управление аппаратом сводится к подбору резистора R2, R6 с целью безопасного закрывания и открывания тринистора.

↑ 5. Некоторые особенности

При эксплуатации нагреватель-регулятор работает, «как утюг». Если светодиод горит – идет нагрев, если светодиод погас – нужная температура достигнута. Но здесь есть свои особенности. Раз нет принудительного перемешивания воды, температура в баке распределяется неравномерно. Возьмём первый цикл. Идёт нагрев. Когда вода около терморезистора и он сам прогреются до нужной температуры, вода около ТЭНа уже нагреется намного сильнее. Средняя температура будет повышена, нагрев будет неравномерным. Но через несколько циклов нагрев-остывание средняя температура будет близка к заданной. Минимизировать отклонение средней температуры в баке от заданной следует поиском оптимального взаимного положения нагревателя и датчика в баке.

Наилучшим решением для дачного душа я считаю систему из двух баков с горячей и холодной водой и стандартного смесителя. Горячая вода нагревается до 60…70 градусов. Смеситель позволит получить любую температуру, но мне была поставлена другая задача.

Что нужно учитывать при выборе устройства

На рынке представлено большое количество устройств, функционал которых заметно различается, что напрямую влияет на его стоимость. Приобретая клещи универсальные токовые, надо учитывать, что это всё-таки специализированный инструмент для определения силы тока в проводнике, находящегося под напряжением. Поэтому стоит для себя решить – нужны ли в этом приборе такие функции, к примеру, как проверка конденсаторов, диодов и транзисторов.

Все то же самое умеет делать обычный мультиметр, только его габариты и вес при этом гораздо меньше, но, это в любом случае дело вкуса.

Основные задачи, которые должен выполнять прибор:

Измерение силы тока и напряжения (в идеальном варианте переменного и постоянного).
Прозвонка проводов (желательно со звуковым сигналом)
Определение частоты тока.

Желательные опции, которые в некоторых случаях облегчают работу:

Фиксация результатов замеров – кнопка «Hold»
Возможность выставления ноля – если соседние провода дают наводку.
Возможность замера тока пускового броска, который в несколько раз больше номинального.
Автоматический выбор диапазона при отображении результатов.
Плюсом будет возможность подключения термощупа для измерения температуры.
Большой дисплей с подсветкой.

Также в обязательном порядке надо обратить внимание на качество пластика, отсутствие на поверхности устройства металлических деталей и какие используются элементы питания (чтобы их можно было без проблем найти и заменить, в случае необходимости)

Наглядно про токовые клещи на видео:

Как итог – измерительные токовые клещи это устройство, значительно упрощающее работу профессионального электрика и домашнего мастера, который привык все делать своими руками. Использование прибора, в целом, не отличается от проведения измерений тестером или мультиметром – оно интуитивно понятно и доступно даже людям с минимальными навыками, но в ряде случаев понадобятся некоторые знания для интерпретации полученных результатов измерений.

Включение нагрузки

В качестве исполнительного устройства, подающего питание на нагреватель, можно применить автомобильное реле. Оно рассчитано на напряжение в 12 В, при этом через катушку должен протекать ток в 100 мА.

Напомним, что ток в цепи термодатчика не превышает 5 мА, поэтому для подключения реле нужно применить транзистор с большей мощностью, например, КТ814.

Можно применить реле с меньшим током включения, такое как SRA-12VDC-L или SRD-12VDC-SL-C – тогда транзистор не понадобится.

↑ 1. Техническое задание

Поскольку заказчик не мог внятно сказать, что ему нужно, пришлось придумывать его самому. Диапазон регулировки.

Комфортную температуру воды я определил, когда влез под душ со спиртовым термометром. Диапазон, с некоторым запасом оказался +30…40 градусов.

Мощность нагревателя.

Мощность ТЭНа я выбрал 1 кВт из следующих соображений: обычная электроарматура (контакты, провода и т. п.) рассчитана на 6 А. Надо учитывать ограничение потребления мощности на даче. Затем, надо учесть, что воду надо не кипятить, не превращать её в пар, на что уходит львиная доля мощности, а просто подогреть. Выбор, например, нагревателя мощностью от 2 кВт привёл бы к тому, что монтаж надо было бы делать толстыми жесткими проводами, расчитаными на ток от 10 А. Кроме того, потребовался бы теплоотвод большего размера, а мне хотелось сделать малогабаритное устройство.

Электробезопасность.

Хорошее заземление сделать не так просто. И единственной надежной защитой при пользовании душем может быть только полное отключение нагревателя от электросети. Исходя из этого, выбиралась конструкция – перед приёмом душа устройство надо выдернуть из розетки. Дополнительная степень защиты – сетевой выключатель с размыканием обоих проводов. Кроме того, должна быть полная гальваническая развязка датчика температуры и платы управления от сети. Понятно, что гарантировать изоляцию ТЭНа мы не можем, тем не менее, надо принять все меры по уменьшению возможности поражения током даже при грубых нарушениях техники безопасности пользователем. Здесь надо включать УЗО, но это выходит за пределы нашей темы.

Важные нюансы

Необязательно использовать микросхему К140УД6. Допускается задействовать аналоги Д2, Д7, Д8, Д12. Рекомендованный стабилитрон может быть заменен любым другим. Главное, чтобы мощность была в пределах от 11 и до 13 V.

FU1 тоже должен иметь большее значение. Чтобы обеспечить безопасное открывание и закрывание тринистора, выбирают резисторы R2 и R6.

С помощью данных элементов осуществляется и управление устройством. Терморезистор R5 могут иметь обозначение в пределах 10-51 кОм, а сопротивление резистора быть аналогичным.

Обязательно необходимо соблюдать технику безопасности. Выводы терморегуляторов, которые предназначены для работы во влажной либо водянистой среде, должны быть герметично изолированными.