Сервопривод для отопления своими руками

Добавил пользователь Валентин П.
Обновлено: 05.10.2024

Сервопривод – это важная часть напольного отопления. С его помощью можно получить автоматизированную систему, которая будет отличаться эффективностью и экономичностью. Управление ее рабочими параметрами будет осуществлять без дополнительного вмешательства.

Описание узла

Сервопривод для теплого водяного пола состоит из пружинного механизма и небольшой емкости с жидкостью. Через нихромовый элемент проходит электрический ток. Именно он нагревает жидкость в сильфоне, которая в результате такого воздействия расширяется и воздействует на шток.

Он выдвигается и давит на термоклапан. Такой механизм называется термоприводом, поскольку работает благодаря расширению жидкости внутри под воздействием высокой температуры.

При подаче напряжения закрытие клапана происходит только через 1-3 минуты. Это время необходимо для подогрева жидкости. Если напряжение отсутствует, механизм остывает, для чего нужно много времени. В результате клапан возвращается в исходное положение. Для этого необходимо от 5 до 15 минут.

Также существует сервопривод коллектора теплого водяного пола без жидкости внутри. В таких моделях передвижение штока происходит при нагревании компенсационного элемента. Он представляет собой пластину или пружину. Термоэлемент во время нагрева расширяется и изменяет свое положение.

Rehau теплый пол и сервоприводы

Сервопривод коллектора также оснащен выдвигающимся механизмом, который размещается в верхней части корпуса. Он предназначен для определения посадки привода в термоклапане. Выдвигающийся механизм показывает, включен ли, или нет, прибор. Сервопривод для теплого водяного пола в обязательном порядке оснащается защитой от перегрева. В его корпусе размещается механизм, который позволяет в автоматическом режиме отключить питание.

Разновидности

Существуют следующие типы механизмов для регулировки температуры теплого водяного пола:

нормально открытый. Клапан пребывает в открытом состоянии по умолчанию, если отсутствует напряжение. В данной модели теплоноситель может свободно проходить через клапан;
нормально закрытый. В этом варианте клапан по умолчанию пребывает в закрытом состоянии. При отсутствии напряжения теплоноситель не поступает в систему;
универсальные. Данные модели могут переключаться на один из режимов, где клапан будет пребывать в закрытом или открытом состоянии.

Монтаж узла

Сервопривод устанавливается на готовый узел коллектора по следующей схеме:

Монтаж устройства происходит в любом положении, независимо от того, какой он – нормально закрытый, открытый или универсальный. Но до первого включения привод должен находиться в открытом состоянии.
Проверяют совместимость клапана и сервопривода при помощи шаблона. Его можно найти на коробке от устройства.
Резьбовой адаптер (входит в комплект) устанавливается на клапан. Правильность установки подтверждается защелкиванием фиксатора.

Для монтажа привода не нужно использовать никаких дополнительных инструментов. Также в резьбовом соединении нет необходимости применять любые уплотнительные материалы. Электрическое подключение привода должно осуществляться по схеме, которая представлена производителем. С ней можно ознакомиться в инструкции к эксплуатации. Для демонтажа сервопривода необходимо надавить на его корпус сбоку и потянуть вверх. В результате устройство отсоединится от адаптера.

Обзор популярных моделей сервоприводов

Сервоприводы для водяного теплого пола выпускаются разными производителями. Каждая модель имеет свои особенности.

Сервопривод для отопления

VALTEC

VALTEC – это производитель приборов для устройства водо- и теплоснабжения для дома. Над созданием продукции совместно работает группа из российских и итальянских специалистов. VALTEC выпускают следующие приводы для обеспечения регулировки работы отопительной системы напольного типа:

TE3042.A. Относится к группе нормально открытых. Предназначены для управления клапанами климатических систем по командам, которые будет задавать термостат, контроллер или ручной переключатель. Мощность устройства – 2 Вт, сечение проводника – 0,75 кв. мм. Присоединительный размер составляет М30х1,5;
TE3061.0. Это электротермический прибор нормально закрытый. Предназначен для трехходовых клапанов. Работа устройства возможна благодаря температурному расширению жидкости – толуола. Мощность привода – 2 Вт, сечение проводников – 0,22 кв. мм;
TE3041A.0. Устройство работает благодаря наличию в корпусе жидкости, которая расширяется под воздействием температуры. Относится к группе нормально открытых. Подключение к клапану происходит через переходник, который входит в комплект. Мощность агрегата – 1,8 Вт, сечение проводников – 0,75 кв. мм.

Watts

Watts – это ведущий мировой производитель отопительной техники разного формата. Отличается высоким качеством, демократичной ценой и эффективностью. Сервоприводы от Watts – это модели с электромагнитным двигателем. Популярные серии:

22С. Устанавливается на вентиле обратного трубопровода и регулирует подачу теплоносителя в систему напольного отопления. Мощность составляет 2,5 Вт. В зависимости от модели в серию 22С входят устройства нормально открытые и закрытые. Класс защиты – IP44;
22СХ. Относятся к электротермическим приборам для обеспечения эффективной работы водяного теплого пола. Существуют модели нормально закрытые и открытые. Уровень потребляемой мощности в нормальном режиме работы – 1,8 Вт. Рабочая температура жидкости в системе – +110°С;
26LC. Электротермические приводы для коллектора. На корпусе размещается светодиодный индикатор, который указывает на его режим работы. Если загорается зеленый – на привод подается напряжение, синий – прибор открыт.

REHAU

Приводы для регулировки работы водяного теплого пола от немецкого производителя. Сочетают в себе инновационные разработки и проверенное годами качество. Самые популярные модели от REHAU:

UNI на 230, 24 В. Монтаж устройства происходит на вентилях коллекторной группы при помощи специального адаптера. Относится к приборам нормально закрытым. Контроль над работой привода осуществляется через индикатор. Присоединительные кабели сечением 2х0,5 кв. мм;
привод 230, 24 В. В обесточенном состоянии вентиля находится в закрытом состоянии. Для контроля функционирования устройства на корпусе размещается световой индикатор.

LUXOR

Итальянская компания LUXOR специализируется на производстве водозапорной арматуры и систем для регулировки температуры отопительной системы для дома. В составе устанавливаемой коллекторной группы будет присутствовать привод SM 1347. Он предназначен для регулирования температуры подаваемого теплоносителя для теплого водяного пола. Основные технические характеристики прибора:

питание – 24 В;
работа устройство обеспечивается шаговым двигателем. Его управление – электронное;
на корпусе присутствует светодиодная индикация, которая указывает на режим работы;
монтаж происходит в прямом положении – вертикальном или горизонтальном;
максимальная температура в системе – +100°С;
кабель длиною 1,5 м;
температура хранения прибора – от 0 до +50°С;
корпус изготовлен из синтетических материалов. Его цвет – серый;
наличие гарантии – 2 года.

Независимо от выбранной модели, монтаж сервопривода и его эксплуатация должна проходить в соответствии с рекомендациями от производителя. С ними можно ознакомиться в инструкции к прибору. После установки привода и всех элементов системы приступают к их использованию после полного тестирования.

Описание

Сервопривод для теплого водяного пола регулирует температуру подаваемого теплоносителя. Это происходит благодаря тому, что данный узел контролирует открытие и закрытие вентилей коллектора.
Сервопривод для теплого водяного пола состоит из пружинного механизма и небольшой емкости с жидкостью. Через нихромовый элемент проходит электрический ток. Именно он нагревает жидкость в сильфоне, которая в результате такого воздействия расширяется и воздействует на шток.

Разновидности

Существуют следующие типы механизмов для регулировки температуры теплого водяного пола:

Нормально открытый. Клапан пребывает в открытом состоянии по умолчанию, если отсутствует напряжение. В данной модели теплоноситель может свободно проходить через клапан;
Нормально закрытый. В этом варианте клапан по умолчанию пребывает в закрытом состоянии. При отсутствии напряжения теплоноситель не поступает в систему;
Универсальные. Данные модели могут переключаться на один из режимов, где клапан будет пребывать в закрытом или открытом состоянии.

Нормально открытый сервопривод Сервопривод Watts 22CX нормально закрытый 220В Универсальный

Монтаж

Сервопривод устанавливается на готовый узел коллектора по следующей схеме:

Монтаж устройства происходит в любом положении, независимо от того, какой он – нормально закрытый, открытый или универсальный. Но до первого включения привод должен находиться в открытом состоянии.
Проверяют совместимость клапана и сервопривода при помощи шаблона. Его можно найти на коробке от устройства.
Резьбовой адаптер (входит в комплект) устанавливается на клапан. Правильность установки подтверждается защелкиванием фиксатора.

Обзор популярных моделей

VALTEC

TE3042.A. Относится к группе нормально открытых. Предназначены для управления клапанами климатических систем по командам, которые будет задавать термостат, контроллер или ручной переключатель. Мощность устройства – 2 Вт, сечение проводника – 0,75 кв. мм. Присоединительный размер составляет М30х1,5;
TE3061.0. Это электротермический прибор нормально закрытый. Предназначен для трехходовых клапанов. Работа устройства возможна благодаря температурному расширению жидкости – толуола. Мощность привода – 2 Вт, сечение проводников – 0,22 кв. мм;
TE3041A.0. Устройство работает благодаря наличию в корпусе жидкости, которая расширяется под воздействием температуры. Относится к группе нормально открытых. Подключение к клапану происходит через переходник, который входит в комплект. Мощность агрегата – 1,8 Вт, сечение проводников – 0,75 кв. мм.

Watts

22С. Устанавливается на вентиле обратного трубопровода и регулирует подачу теплоносителя в систему напольного отопления. Мощность составляет 2,5 Вт. В зависимости от модели в серию 22С входят устройства нормально открытые и закрытые. Класс защиты – IP44;
22СХ. Относятся к электротермическим приборам для обеспечения эффективной работы водяного теплого пола. Существуют модели нормально закрытые и открытые. Уровень потребляемой мощности в нормальном режиме работы – 1,8 Вт. Рабочая температура жидкости в системе – +110°С;
26LC. Электротермические приводы для коллектора. На корпусе размещается светодиодный индикатор, который указывает на его режим работы. Если загорается зеленый – на привод подается напряжение, синий – прибор открыт.

REHAU

UNI на 230, 24 В. Монтаж устройства происходит на вентилях коллекторной группы при помощи специального адаптера. Относится к приборам нормально закрытым. Контроль над работой привода осуществляется через индикатор. Присоединительные кабели сечением 2х0,5 кв. мм;
Привод 230, 24 В. В обесточенном состоянии вентиля находится в закрытом состоянии. Для контроля функционирования устройства на корпусе размещается световой индикатор.

LUXOR

питание – 24 В;
работа устройство обеспечивается шаговым двигателем. Его управление – электронное;
на корпусе присутствует светодиодная индикация, которая указывает на режим работы;
монтаж происходит в прямом положении – вертикальном или горизонтальном;
максимальная температура в системе – +100°С;
кабель длиною 1,5 м;
температура хранения прибора – от 0 до +50°С;
корпус изготовлен из синтетических материалов. Его цвет – серый;
наличие гарантии – 2 года.

Независимо от выбранной модели, монтаж сервопривода и его эксплуатация должна проходить в соответствии с рекомендациями от производителя. С ними можно ознакомиться в инструкции к прибору. После установки привода и всех элементов системы приступают к их использованию после полного тестирования.

Попался под руку популярный недорогой сервопривод SG90. И задумалось управлять им, но без микроконтроллера. В этой статье я изложу ход мыслей разработчика при реализации одного из вариантов решения.

Кому интересно, прошу под кат.

Надо управлять сервоприводом, но без микроконтроллера.

Знания

Всем известно, что опыт и знания помогают творить и находить решения. На страницах Гиктаймса немало примеров использования сервопривода с применением контроллеров. В них подробно рассказано про систему управления сервоприводом. Примем этот опыт других разработчиков за знания необходимые нам для решения задачи. Сервопривод SG90 управляется ШИМ сигналом, параметры которого определяют положение ротора. Период ШИМ около 20 мС, длительность сигнала управления от 500 до 2100 мкС.

Задача

Идея и знания порождают задачу, которую необходимо решить. Сформулируем задачу для воплощения идеи. Это что-то вроде Технического Задания. Кажется, все просто, надо взять генератор импульсов с изменяемой скважностью, подключить питание к сервоприводу, а с генератора подать управляющий сигнал. Особо отметим, что в требованиях есть изменения скважности — то есть должны быть органы управления или пользовательский интерфейс.

Реализация

Вот тут и начинаются муки творчества: что взять и где взять? Можно найти готовый лабораторный импульсный генератор, например Г5-54 с ручками, кнопками, выставить нужные параметры, подключить генератор к сервоприводу. Однако это громоздко и не все могут позволить себе такую роскошь. Поэтому разработчики, опираясь на свой опыт и знания, пытаются совместить желание (идею-задачу) и возможности (материальные и творческие) для реализации задачи. Материальные возможности — это ~~та “жаба”~~“А сколько и чего я хочу потратить на реализацию идеи?” Творческие возможности — это, “посмотрю-ка я, что у меня уже есть”. Это не обязательно какие-то материальные ценности, а опыт и знания предыдущих разработок, которые можно приспособить под реализацию. Также не лишним будет поискать (погуглить), что кто-то уже реализовывал что-то подобное. Для сокращения вариантов решения необходимо самому добавлять дополнительные требования, ограничивающие фантазии реализации. Например, добавим к требованиям еще одно условие, пусть это будет материальное ограничение, реализация должна быть недорогой.

Поиск альтернатив

Воспользовавшись интернетом, поищем варианты, которые предлагает СЕТЬ. Зададим в поиске: “генератор прямоугольных импульсов с переменной скважностью”. Получим очень много вариантов, как с применением интегральных таймеров NE555 (отечественный аналог КР1006ВИ1), так и на логических микросхемах. Из всего разнообразия я выбрал вариант генератора на инверторе с триггером Шмитта на входе. Во-первых, он самый простой, во-вторых, требует минимум деталей и самое интересное использует единственный логический элемент из шести, если, например, использовать микросхему 74HC14.

Схема такого генератора выглядит так:

Немного теории

Теория гласит, что частота такого генератора равна f = 1/T = 1/(0.8*R*C). Для получения требуемой частоты требуется выбрать номинал одного из элементов, задающих частоту. Так как логический элемент выполнен по технологии КМОП, то имеет большое входное сопротивление, поэтому можно применять элементы задающие небольшие рабочие токи. Выберем емкость С1 из ряда распространенных номиналов, например 0.47 мкФ. Тогда для получения требуемой частоты (50Гц) резистор должен быть приблизительно 53 кОм, но такого резистора в стандартном ряду нет, поэтому выберем 51 кОм.

На выходе такого генератора формируется сигнал близкий к меандру, поэтому нам необходимо скорректировать схему таким образом, чтобы она удовлетворяла требованиям задания. Для получения регулируемой длительности импульса на выходе необходимо изменить режим перезарядки конденсатора от высокого уровня на выходе, а именно, сократить время перезарядки. Для этого добавим в схему еще два элемента: диод и переменный резистор. Подойдет любой маломощный импульсный диод.

Тогда схема примет следующий вид:

Казалось бы: все, задача решена, но в крайних положениях переменного резистора поведение сервопривода нестабильно. Это связано с тем, что значение длительности импульсов, в крайних положениях переменного резистора, не соответствует требуемым. Лично мне также не по душе применение переменного резистора, поэтому я хочу изменить интерфейс управления, добавив новую “хотелку” в техническое задание, например чтобы скважность менялась в зависимости от освещенности. Для этого есть простое и недорогое решение: применить в качестве регулирующего элемента фоторезистор GL55xx (используют в проектах Arduino), изменение сопротивления которого лежит в широком диапазоне.

Далее начинается самое интересное. Расчетных формул для получения значений сопротивлений обеспечивающих требуемые длительности импульсов нет, поэтому на уровне интуиции (опытным путем, с помощью переменного резистора) определяем значения сопротивления, при которых устанавливаются требуемые значения длительностей импульсов. Затем изменяем схему так, чтобы при изменении сопротивления фоторезистора общее сопротивление изменялось, устанавливая требуемые значения длительностей импульсов.

Итоговая схема принимает следующий вид:

Пояснения к итоговой схеме

Конденсатор С1 номиналом 0.47 мкФ, определяет время перезаряда. Резистор R1 номиналом 51 кОм задает основную частоту повторения импульсов в районе 50 Гц. Комбинация резисторов R2-R4 в сумме будет изменяться в диапазоне от 2.5 кОм до 24 кОм в зависимости от освещенности. Вместе с диодом D1 эти резисторы будут влиять на время перезаряда конденсатора С1 при действии положительного импульса на выходе логического элемента, тем самым определять его длительность.

Результат

Подключив данный генератор к входу управления сервопривода получим возможность управлять им, изменяя освещенность фоторезистора. На видео можно посмотреть, что из этого получилось:

На этом казалось бы все, но могу предложить развитие данной разработки. Так как мы использовали всего один из шести логических элементов входящих в корпус микросхемы, то можно собрать еще пять генераторов и подключить их к другим сервоприводам. Подключив к исполнительным рычагам сервоприводов заслонки, которые будут перекрывать световой поток у фоторезисторов, управляющих другими сервоприводами, можно получить забавное поведение сервоприводов, но этот эксперимент предлагаю провести самостоятельно.

В прошлом к отопительным системам не выдвигались очень твёрдые требования – достаточно было того, что в комнате тепло. Современная отопительная система обязана кроме надежности снабжать еще и возможность регулировки температуры в широком диапазоне. Сервопривод именно и рекомендован чтобы сделать отопление максимально отзывчивым, он разрешает регулировать температуру в комнате с точностью до градуса

Сфера применения

В отопительной системе его возможно установить в различных местах, к примеру, при необходимости регулирования поступления теплоносителя в отопительный прибор, он устанавливается на подающий трубопровод. А вот сервопривод заслонки отопителя разрешит регулировать уже поступление воздуха в топку котла, другими словами будет выполняться регулировка мощности отопителя (читайте кроме этого статью ‘Современное отопление Терем – высокий уровень качества по доступной цене’).

Регулировка температуры в помещении значительно чаще выполняется двумя методами:

посредством терморегуляторов – хороший вариант , если употребляются радиаторы отопления. При таких условиях регуляторы устанавливаются перед каждой батареей и машинально регулируют поступление в радиатор теплоносителя,
посредством сервопривода – значительно чаще употребляется при необходимости регулировки температуры теплых полов.

Обратите внимание! Сервоприводы возможно установить на гребенку коллектора отопления вместо простых термоголовок.

В случае с теплыми полами особенно принципиально важно удерживать теплоноситель не выше определенной температуры. В случае если, к примеру, регулировать подачу теплоносителя посредством простых терморегуляторов, то при пуске системы может появиться обстановка, в то время, когда в трубы отправится тёплая вода. В следствии по полу не составит большого труда некомфортно ходить какое-то время, а вероятен и выход из строя части труб.

Установка сервопривода с 3-ходовым клапаном до коллектора разрешит избежать этого. В большинстве случаев так и поступаю, тем более что цена для того чтобы устройства минимальна.

Подробнее о конструкции

Сервоприводы по конструкции возможно поделить на 2 группы устройств – электромеханические и электротермические. В первых употребляется механическое зацепление чтобы привести в движение какую-то деталь. В электротермических устройствах вместо этого употребляется свойство жидкости (газа, жёсткого вещества) изменять количество при нагревании, их и применяют в системах отопления.

При выборе конкретной модели необходимо знать применяемые обозначения, смогут видеться такие варианты как:

нормально открытый/закрытый,
напряжение 230 либо 24 В.

С напряжением все ясно – 230 В подразумевают питание устройства от сети, а 24 В – от батареек. А вот открытый/закрытый напрямую связаны с режимом работы и сферой применения прибора.

нормально закрытый тип при замыкании цепи пускает воду по участку трубы, как раз таковой тип и употребляется в отоплении помещения,
нормально открытый – напротив, при замыкании цепи перекрывает движение вещества по трубе, такие устройства употребляются по большей части в кондиционерах, холодильном оборудовании.

Устройство и принцип действия

Основным элементом этого устройства возможно назвать герметичную камеру с гофрированной стенкой. В данной камеры может находиться газ, жидкость, или жёсткое вещество – при нагревании оно будет изменять размеры сильфона (герметичной камеры) и регулировать ток вещества по трубе.

На протяжении работы термостат, расположенный в любой точке помещения сигнализирует сервоприводу о том, что температура превышает оптимальную. Цепь замыкается и через него начинает течь ток.

Наряду с этим происходит нагрев сильфона и его удлинение. При удлинении сильфон начинает давить на шток клапана, уменьшая проходное отверстие в трубе.

Конструкция подпружинена, так что по окончании того, как цепь снова разомкнется и сильфон остынет, пружина вернет толкатель в исходное положение, а проходное отверстие увеличится в размерах.

Особенности установки

При независимой установке сервопривода инструкция будет выглядеть следующим образом:

вначале в комнате устанавливается термостат – он будет фиксировать изменение температуры воздуха,
после этого устанавливается двух- либо трехходовой клапан (изюминки каждого из видов клапанов рассмотрены ниже),
конкретно на клапан устанавливается сервопривод и соединяется с термостатом. На устройство подается питание.

Обратите внимание! В 4-жильных сервоприводах 1 контакт предусмотрен для вероятного подключения других устройств.

В случае если все работы по подключению выполнены верно, то на головке сервопривода должен загореться светодиод, по его цвету возможно делать выводы о положении:

светло синий цвет показывает, что сейчас устройство обесточено, другими словами оно будет в открытом состоянии,
зеленый индикатор информирует о подаче напряжения на устройство, другими словами сервопривод закрыт.

Применение двух- и трехходовых клапанов

Сервопривод может употребляться с двух-, трех- и четырехходовыми клапанами. В системах отопления значительно чаще употребляются первые 2 типа клапанов.

Двухходовые клапаны с сервоприводом, в большинстве случаев, устанавливаются перед радиаторами. Такое устройство имеет лишь вход и выход, а изменение проходного отверстия разрешает регулировать прохождение теплоносителя через клапан. Установка регулирующего устройства выполняется своими руками.

Трехходовые предоставляют значительно больше шансов. Установка сервопривода разрешает не только регулировать ток теплоносителя через него, но и при необходимости изолировать отопительные контуры друг от друга.

Обратите внимание! Разделение отопительных контуров просто нужно при применении простого радиаторного и низкотемпературного отопления (теплый пол).

При терморегулировке сервопривод на 3-ходовом клапане может, к примеру, организовать подмес в подающую трубу воды из обратки. Это дает 100%-ную гарантию, что через чур тёплый теплоноситель не попадет в отопительный прибор.

Подведение итогов

Применение сервоприводов разрешает достигнуть высокой гибкости регулировки отопительной системы. Наряду с этим цена для того чтобы устройства низка, а простота установки лишь додаёт ему популярности. Такая система отопления разрешит адекватно и быстро реагировать на мельчайшее трансформацию температуры в доме (см.кроме этого статью ‘Установка отопления: советы по выбору компонентов автономной системы’).

На видео продемонстрирован пример установки сервопривода на коллектор отопления.

Читайте также: