Capteurs thermiques pour allumer et éteindre. Types, sélection, installation

Classification des thermostats

Les régulateurs de température pour les chaudières de chauffage fournissent un régime de température donné de la pièce avec une précision suffisamment élevée. Les écarts, en règle générale, ne dépassent pas 0,50 C - 1,00 C. Leur travail est effectué au moyen d'une variété d'actionneurs, qui détermine en fait l'appartenance du thermostat à l'un ou l'autre type. Par le nombre et le contenu des fonctions exécutées les appareils sont classés comme suit:

• Fonction unique (maintien d'une température exclusivement réglée).
• Multifonctionnel ou programmable.

Selon le type d'exécution, les thermostats sont divisés en dispositifs qui sont connectés à la chaudière de chauffage au moyen de fils et sans fil. L'installation du dispositif de contrôle est effectuée dans un endroit accessible qui fournit un débit d'air suffisant. De plus, il est conseillé d'exclure l'installation d'appareils électroménagers (téléviseurs, appareils de chauffage et d'éclairage, etc.) à proximité du régulateur, car cela peut affecter considérablement l'exactitude de son fonctionnement.

Contrôleur d'ambiance programmable

Un thermostat programmable pour une chaudière de chauffage offre la possibilité de sélectionner la température requise (confortable) à l'intervalle de temps souhaité, il peut être facilement reconfiguré dans un autre mode de fonctionnement. Équiper l'appareil d'une minuterie vous permet de définir différents modèles de fonctionnement du système de chauffage pour les week-ends et les jours de semaine. Il existe des minuteries qui peuvent prendre en charge certains paramètres en fonction du jour de la semaine. La présence de telles fonctions dans le régulateur de température vous permet d'ajuster le système de chauffage des locaux en fonction du mode de vie en vigueur et de garantir le maintien du microclimat de température même en l'absence des propriétaires.

Ce contrôleur dispose de certaines options qui élargissent considérablement les capacités du système de chauffage dans son ensemble:

• "Batch", une fonction qui fournit un arrêt périodique (pendant plusieurs heures) et la reprise ultérieure du système.
• "Vacances". Le but de cette option est d'augmenter ou de diminuer l'intensité du chauffage des locaux pendant un nombre de jours donné.
• "Chevauchement". Une mission qui vous permet de modifier temporairement les paramètres du programme dans l'une des périodes.

Fixation centrale

En règle générale, un appareil de ce type est utilisé pour contrôler efficacement le système de chauffage de toute la maison et est placé à une certaine distance de la chaudière de chauffage. Ces appareils sont équipés d'un thermostat dilatométrique qui fonctionne à distance. Le principe de son fonctionnement est de mesurer la température ambiante et, en fonction de ses fluctuations, d'allumer (d'éteindre) la chaudière de chauffage.

Thermostat-minuterie multifonctionnel basé sur le Masterkit de radio-constructeur

Dans une ferme subsidiaire, ainsi que dans une maison privée ou un atelier, un garage, il existe de nombreux processus associés aux changements de température et à une réaction possible à ces changements. De plus, les réactions peuvent être assez variées et dépendent du temps et du calendrier. Il peut s'agir d'un "grand frère" pour s'occuper d'un aquarium de terrarium ou d'un traitement thermique par étapes complexe dans un four à haute température, de la commande d'un système de chauffage et de ventilation à domicile, ou simplement de sonner dans un établissement d'enseignement.
Il n'est pas difficile de résoudre un tel problème en utilisant un module de conception radio à microprocesseur comme commande. Par exemple NM8036 proposé par Masterkit.

Les principales caractéristiques de l'appareil.

Contrôle de la minuterie:

Activation de la charge dans un certain laps de temps Gérez les charges certains jours de la semaine, certains jours d'un mois ou certains mois.

Contrôle de la température (thermostatisation):

Contrôle en tant que refroidisseur Contrôle en tant que chauffage

Réveil sonore + lumière (rétroéclairage de l'écran).

1. Nombre de capteurs de température connectés: 32. 2. Horloge temps réel non volatile (calendrier complet, en tenant compte des années bissextiles). 3. Sauvegarde de tous les paramètres dans la mémoire non volatile. Poursuite du bon fonctionnement du programme en cas de déconnexion temporaire du réseau. 4. Sorties: a. cascade opto-isolée pour connecter des triacs de puissance (en option - 4 optocoupleurs sont déjà sur la carte, il est possible d'en ajouter 8 supplémentaires pour contrôler les cascades de puissance thyristors / triac externes) b. sorties logiques avec un courant maximum de 10mA.

5. Commande à distance du thermostat via le port COM de l'ordinateur au moyen d'un logiciel spécialement développé. 6. Possibilité de mettre à jour le logiciel interne avec de nouvelles versions du site https://www.masterkit.ru. 7. Indication: écran LCD à 2 lignes de 16 caractères avec la possibilité de contrôler par programmation le contraste et la luminosité du rétroéclairage. 8. Indication sonore par micro-haut-parleur intégré.

Le schéma de principe de l'appareil est présenté ci-dessous.

Description du circuit

Le thermostat est basé sur le microcontrôleur Atmel Mega32. Les ports d'entrée-sortie suivants sont connectés: un indicateur textuel à 2 lignes, un microcircuit d'horloge temps réel DS1307, un pilote de niveau MAX232IN, des optosimistances. L'unité de clavier est conçue comme une carte séparée. Le code de la touche enfoncée est décodé par le convertisseur analogique-numérique (ADC) du contrôleur. De plus, l'ADC surveille l'état de la batterie de secours de l'horloge. Le régulateur de tension est réalisé sur le microcircuit LM7805. Les capteurs de température DS18B20 sont connectés via un protocole à 1 fil. La luminosité du rétroéclairage est contrôlée à l'aide d'un interrupteur à transistor. En utilisant un haut-parleur miniature connecté via un condensateur de découplage et une résistance d'amortissement au port du contrôleur, l'appareil peut générer des signaux audio. L'opérabilité du circuit est assurée par le programme interne du microcontrôleur. Au démarrage, le programme analyse le bus 1 fil et initialise les capteurs de température «enregistrés» en mode de conversion thermique 12 bits. Ensuite, tous les autres blocs sont initialisés (indicateur de texte, port RS232, microcircuit d'horloge). Après l'initialisation, le système entre en mode boucle principale. Dans ce mode, il y a un traitement constant des informations mises à jour de l'horloge, des capteurs, ainsi que l'interrogation de l'état des boutons de commande. De plus, le processus responsable de la commande de la minuterie est constamment en cours d'exécution.

Le dispositif se présente sous la forme d'un ensemble d'éléments radio avec des cartes de circuits imprimés, comprenant un microcontrôleur avec un programme. Structurellement, le thermostat-minuterie assemblé ressemble à un module tridimensionnel assemblé à partir de trois cartes. Sur la plus grande carte «carte mère», sur des supports à vis métalliques, deux cartes supplémentaires sont installées - un indicateur et un clavier.

Ce qui a été utilisé.

Outils.

Un ensemble d'outils pour l'installation radio, naturellement un fer à souder avec accessoires, un multimètre. Un puzzle de bijoux s'est avéré utile. Petits outils de serrurier. Tout pour percer des trous, ainsi que des perceuses. J'ai utilisé de la colle thermofusible. Construire un sèche-cheveux pour travailler avec des caloducs. Fer à souder d'une capacité d'environ 60 watts, pour le brasage constructif. À certains endroits, une perceuse, un petit brûleur à gaz et un tournevis se sont révélés utiles.

Matériaux.

Le concepteur radio lui-même. Des radioéléments pour les clés électroniques, l'alimentation électrique, des morceaux de matériau revêtu d'une feuille pour les cartes de circuits imprimés, différents tubes thermiques, des fils de montage, des attaches ont également été utilisés. Tôle d'acier galvanisée pour le panneau avant, un morceau de plexiglas.Accès à un ordinateur avec une imprimante.

Initialement, le module était utilisé comme dispositif de commande de chauffage par le sol dans un appartement en ville.

L'ensemble de la zone chauffée (couloir, cuisine, salle de bain-toilette) se composait de quatre radiateurs indépendants. Le "chauffage par le sol mince" a été posé dans une couche de colle à carrelage. Avec chaque grille de chauffage, un capteur de température numérique DS18B20 a été muré. Tous les fils ont été conduits dans une armoire dédiée dans la cuisine. Il y avait aussi des composants électriques non liés au chauffage par le sol - un bloc pour l'allumage en douceur des lampes halogènes dans la salle de bain (comme dans un théâtre, sans cela, ils avaient une ressource extrêmement faible), un RCD d'une chaudière. L'unité de commande était équipée de touches triac sur de puissants radiateurs, d'une alimentation électrique. L'armoire avait deux grilles de ventilation et une porte avec une serrure.

Ci-dessus, un schéma de l'un des commutateurs triac. Il est recommandé d'utiliser les circuits RC représentés sur la figure, connectés en parallèle avec des thyristors, pour améliorer leurs caractéristiques dynamiques. Le plus bas de la plage, la résistance de la résistance correspond à la charge résistive, et le plus grand est l'inductif. Parallèlement à la charge, une lampe néon a été allumée. Placé à la vue de tous, très pratique pour la mise en place et le suivi des travaux.

Dans le village, le thermostat-minuterie a été déplacé vers le boîtier de l'ancienne unité de système informatique. Le domaine principal de son activité est le contrôle des éléments chauffants dans le four. A cette époque, je devais souvent partir plusieurs jours, y compris en hiver. Le chauffage de la maison est un processus très inertiel - le premier jour et demi à deux jours après mon arrivée, j'ai dû geler. Le contrôle automatique du chauffage électrique à l'intérieur du four a évité cela, avec une consommation d'électricité raisonnable.

Étant donné que l'unité de commande était située à l'extérieur - dans le sous-sol inachevé de la maison, le boîtier était isolé et l'un des canaux était chargé d'un petit radiateur de plusieurs watts provenant de résistances de fil de cinq watts dans un boîtier rectangulaire en céramique (flèche sur la photo ). Ils ont maintenu quelques degrés au-dessus de zéro à l'intérieur de la coque. Un petit contacteur a été utilisé pour commuter le chauffage.

Après un certain temps, un tel mode de four n'était plus nécessaire et l'unité de commande a été modernisée pour une utilisation dans une serre avec une batterie au sol. L'isolation du boîtier a été retirée, le module a été déplacé sur l'un des murs, de sorte qu'il était pratique de l'utiliser de l'extérieur. Le contacteur a été retiré, un interrupteur à thyristor puissant a été ajouté pour un canal - commande de chauffage. Les autres touches sont de faible puissance, leur charge est faible - ventilateurs et éventuellement lampes d'éclairage supplémentaires (semis).

Le module de commande est démonté en cartes séparées, elles sont toutes fixées sur le même plan à l'aide de racks, de sorte qu'il est pratique de l'utiliser de l'extérieur - l'écran est en haut, des boutons en dessous. En face de l'écran, bien sûr, une ouverture rectangulaire est découpée. Les poteaux en laiton, avec une extrémité plate, ont été simplement soudés à de l'acier galvanisé (il est bien étamé avec de "l'acide de soudure" - chlorure de zinc). Sur la "carte mère", pour améliorer la fiabilité, retiré le connecteur d'alimentation, le connecteur pour les capteurs. Les fils du fil de câblage sont soudés à leurs plages de contact.

Une plaque de montage métallique avec un thermostat installé, fixée à l'avant de l'enceinte. Rivets aveugles.

Le panneau avant est imprimé sur une imprimante couleur et recouvert d'un morceau de plexiglas. En général, le design s'est avéré être "industriel", et ce n'est pas mal.

La clé du thyristor a été assemblée selon le schéma ci-dessus. Les avantages par rapport au triac doivent être attribués à "l'espacement" du cristal clé dans deux boîtiers - une zone d'évacuation de la chaleur beaucoup plus grande. Le reste, voir le schéma avec un triac.

Le module thermostat a été mis à jour vers la version 1.9 du micrologiciel.Cela a permis d'utiliser plusieurs fonctions plus utiles de l'appareil, par exemple, il est devenu plus pratique d'utiliser des capteurs analogiques, une capacité très utile est apparue - la dépendance des différentes étapes du programme les unes par rapport aux autres. La nouvelle version comprend également une version alternative du programme de contrôle pour un ordinateur, dont la différence la plus utile, je vois, le mode de «collecte de données» - enregistrer les températures des capteurs dans un fichier. Permettez-moi de vous rappeler que les mises à jour sont distribuées par le développeur et se trouvent sur les liens ci-dessus.

Jusqu'à la saison des jardins, le thermostat était impliqué dans des travaux auxiliaires - chargé d'une «armoire de séchage» impromptue d'un ancien four, pour sécher la photolaque sur des ébauches de cartes de circuits imprimés et d'autres pièces de fer - le processus suppose une plage de température assez précise.

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Principe de fonctionnement

Quel que soit le type, la conception des thermostats correspond à un schéma général. L'appareil se compose de 3 modules clés (blocs):

• un capteur de température pour une chaudière de chauffage avec un élément sensible à la température;
• bloc de paramètres;
• Unité de contrôle.

Un capteur thermique avec un élément sensible à la température surveille le degré de chauffage de son environnement. Les changements de température ambiante provoquent des changements dans les paramètres physiques de l'élément, qui sont capturés par l'unité de contrôle. L'unité de contrôle, à son tour, transmet un signal à l'un des appareils exécutifs:

• valve mécanique;
• relais électromagnétique;
• dispositif numérique (analogique) effectuant le post-traitement du signal.

Le but fonctionnel du syntoniseur est de fixer les valeurs des paramètres, dont la réalisation déclenche le fonctionnement du thermostat lui-même.

L'installation d'un régulateur de température pour une chaudière de chauffage est effectuée dans le respect obligatoire de certaines conditions obligatoires:

• L'appareil doit être protégé des rayons UV.
• Le capteur externe est installé dans des endroits caractérisés par une température ambiante stable (pas de proximité d'appareils de chauffage, de courants d'air, etc.).
• Le capteur est monté à la hauteur recommandée par le fabricant.
• Il est inacceptable de couvrir l'appareil avec des écrans, des rideaux, des meubles, etc.

Vanne thermostatique de régulation

Ce dispositif de régulation, appelé vanne thermostatique (vanne), est la solution la plus simple au problème de l'obtention d'un caloporteur d'une certaine température. Le résultat est obtenu en mélangeant de l'eau froide et chaude. Le contrôle de la température du liquide de refroidissement est effectué non pas en contrôlant la chaudière de chauffage, mais en modifiant l'intensité du débit de liquide de refroidissement à travers le radiateur.

La conception de l'appareil est assez simple et comprend deux éléments principaux:

• La vanne elle-même (vanne), qui est, en fait, une vanne d'arrêt ordinaire qui ferme l'ouverture à l'entrée du radiateur de chauffage. Le chevauchement se produit en tout ou en partie, ce qui, en substance, détermine la quantité de liquide de refroidissement traversée.
• Élément thermostatique avec une ampoule thermostatique remplie d'un liquide spécial (gaz) qui se dilate lorsque la température du liquide de refroidissement change.

De plus, la vanne thermostatique peut être considérée comme un complément efficace aux thermostats mécaniques ou électroniques. Les avantages de ces dispositifs sont leur faible coût et leur facilité d'utilisation, cependant, ils doivent vérifier périodiquement les paramètres de fonctionnement.

À quels paramètres devez-vous faire attention lors du choix?

Les relais thermiques peuvent être configurés pour des caractéristiques de température spécifiques ou réglables. Il existe, en outre, des dispositifs pour la fermeture / ouverture simultanée des contacts et pour l'exécution séparée de ces fonctions.

Il y a quelques caractéristiques techniques que vous devez étudier avant d'acheter un tel appareil:

• température à laquelle l'appareil est déclenché - paramètres au moment où les contacts s'ouvrent ou se ferment;
• indicateur de retour de température - au moment où ce paramètre est atteint, l'appareil reprend sa position d'origine;
• différentiel - représente la différence pendant laquelle l'appareil est au repos, c'est-à-dire entre le moment du déclenchement et le retour;
• le courant et la tension commutés sont des indicateurs de "durabilité", pour cette raison, à partir des paramètres du courant dans le réseau domestique, il est nécessaire de choisir un appareil avec une valeur légèrement supérieure;
• résistance de contact;
• indicateur de temps de fonctionnement;
• erreur - cette caractéristique peut avoir une valeur de ± 10% de la valeur spécifiée.

Ce sont les principaux paramètres de chaque thermostat. Mais en fonction de la modification, leur signification peut changer.

Si nous considérons les prix, tout dépend de l'appareil:

1. Thermostats mécaniques. Les options de type inférieur les plus simples coûteront environ 20 $, tandis que leur retour sur investissement est mesuré littéralement à la fin de sa première saison de chauffage.
2. Relais thermique programmable. Les prix de ce type de relais commencent à 30 $; les inconvénients de ce type d'appareils incluent la présence de piles, que vous devez vous rappeler de changer périodiquement.

La gamme de choix de thermostat est assez large, et naturellement leurs prix peuvent varier beaucoup. Mais cela ne signifie pas qu'il soit nécessaire de chasser le bon marché de l'appareil pour l'intégrer dans le système. Les appareils plus ou moins de haute qualité coûtent à partir de 2000 roubles, il ne faut pas faire attention à tout ce qui est moins cher.

Conseils utiles

Pour assurer un fonctionnement de haute qualité et ininterrompu du thermostat de la chaudière et de l'ensemble du système de chauffage dans son ensemble, il est nécessaire de prendre en compte certaines nuances. À cet égard, quelques conseils utiles:

• L'achat d'équipement de contrôle est précédé d'un calcul qui prend en compte des paramètres tels que la température requise et la surface de la pièce chauffée. Ce calcul évitera le faible rendement du système et les problèmes de câblage électrique, inévitables lors du raccordement d'équipements lourds.
• Malgré la plutôt bonne compatibilité des thermostats avec la plupart des modèles de chaudières de chauffage, l'utilisation d'équipements d'un seul fabricant fournira non seulement une facilité d'installation, mais également une facilité d'utilisation.
• En cas de doute sur la nécessité d'acheter un équipement coûteux, achetez une option (mécanique) moins chère et testez ses capacités. Peut-être que sa fonctionnalité suffira.
• Avant d'installer le thermostat, effectuez des mesures d'isolation thermique dans une pièce chauffée, car de grandes pertes de chaleur nuiront à l'efficacité de l'appareil.

Pour résumer ce qui précède, nous pouvons affirmer que les thermostats pour les chaudières de chauffage (circuits d'eau, appareils à gaz) sont de plus en plus positionnés comme des équipements de système de chauffage irremplaçables qui offrent des économies d'énergie, une chaleur confortable et un confort dans la pièce.