Термостат для авто своими руками

Добавил пользователь Владимир З.
Обновлено: 18.09.2024

Как вы понимаете, термостат является компонентом системы охлаждения автомобильного двигателя.

Если коротко, то задачей этого элемента является открытие и закрытие пути для движения жидкости, которая протекает через малый или большой круг.

Работа устройства основана на физическом явлении. А именно на расширении жидкости при ее нагреве. У термостата довольно простое устройство, хотя по факту это датчик и исполнительный механизм в одном флаконе. Он состоит из цилиндра, который наполнен воскообразной жидкостью, порошковой медью, алюминием и графитом. Здесь же предусмотрен шток, расположенный внутри цилиндры, и пара подпружиненных клапанов. Один клапан для основного (большого), а второй для малого круга циркуляции жидкости охлаждения.

В процессе работы этот элемент постоянно находится под воздействием жидкости, которая его омывает. Тепло передается содержимому цилиндра.

Когда происходит нагрев, воск в цилиндре расширяется, шток выдавливается вместе с клапаном, отмечающим за малый круг. Тем самым происходит перекрытие малого круга циркуляции, и жидкость начинает проходить уже через радиатор двигателя, а не только через радиатор печки.

Характеристика

Термостат – одна из конструктивных составляющих системы охлаждения, которая обеспечивает управление потоком антифриза.

Быстрый прогрев двигателя.
Поддержание его оптимального температурного режима (обычно это диапазон от 85 до 95 градусов).

Также отметим, что существует и термостат стиральной машины. Проверка его осуществился омметром путем подсоединения щупов к контактам. В результате прибор должен выдать сопротивление в 1350 Ом.

Но вернемся к классическим термостатам. Работают они по следующему принципу. После запуска жидкость начинает циркулировать по малому кругу. Это радиатор печки и сам мотор. В результате двигатель быстрее прогревается, а в салоне обеспечивается теплый воздух (что особенно актуально зимой). Как только температура охлаждающей жидкости превышает заданную отметку (обычно от 70 до 80 градусов Цельсия), клапан устройства открывается и антифриз попадает на большой круг, включая основной радиатор охлаждения. Последний расположен сразу за решеткой радиатора автомобиля.

Где он располагается

Есть множество вариантов, что будет, если термостат окажется постоянно открыт на большом или малом кругу. Это приведет к перегреву, из расширительного бачка может выбрасывать тосол, изменится нормальное давление в системе охлаждения и не только.

Допускать неисправностей этого узла нельзя. При этом используется он на всех машинах:

на Калине;
на Приоре;
ВАЗ 2114;
ВАЗ Классика;
Форд Фокус;
ВАЗ 2110;
Шевроле Авео;
Газель Некст;
ВАЗ 2107;
Лада Гранта;
Рено Логан и пр.

Чтобы проверить исправность этого элемента на автомобиле, а также обнаружить признаки умирающего термостата, нужно хоть примерно понимать, где он находится.

Не могу сказать, что сделать это сложно.

Объективно правильно сразу заглянуть в руководство по эксплуатации. В разделе, где описывается система охлаждения, обязательно должно быть указано расположение искомого элемента.

При этом есть достаточно универсальный метод поиска, актуальный для почти всех отечественных авто и множества иномарок.

Для поиска термостата нужно сделать следующее:

открыть капот;
отыскать самый толстый патрубок;
это будет шланг радиатора;
он идет от радиатора к мотору;
второй конец этого патрубка соединен с термостатом;
добраться до второго конца;
определить нахождение корпуса термостата;
приступить к его снятию.

Хотя все же советую сначала заглянуть в руководство, и только потом начать поиски, демонтажные и ремонтно-восстановительные работы.

Варианты наполнителя

Итогом промышленных экспериментов и трудов стали две вариации наполнителя: с твердым веществом и гелиевым заполняющим. Последняя была разработкой французского инженера Сержа Вернье во второй половине XX века. Его компания и по сей день занимается производством, снискав заслуженные доверие и благосклонность потребителей.

Принцип работы обоих типов практически идентичен. Разница в том, что у гелиевого экземпляра повышена герметизация и есть особенности физических свойств самого наполняющего, как, например, уровень чувствительности к изменениям градусов в зависимости от состава. Однако, в современном производстве чаще встречаются приборы с твердым наполнителем.

Когда нужно менять деталь

Признаками необходимости замены термостата на холодильнике являются такие неисправности:

непрерывная работа компрессора (мотор не выключается самостоятельно, прибор приходится отсоединять от сети);
холодильная камера начинает морозить сильнее, морозилка при этом может начать оттаивать;
холодильник спонтанно отключается, компрессор больше не запускается и не издает никаких звуков.

Причиной появления каждого из признаков может являться поломка терморегулятора. Устранение неисправности своими руками помогает сэкономить средства.

Основные неисправности термостата

Термостат представляет собой довольное простое устройство, которое редко выходит из строя. Если возникли проблемы с термостатом, чаще всего они связаны со следующими причинами:

Клапан переключения циркуляции жидкости с большого на малый круг перестал плотно закрываться. Из-за этого сразу после пуска двигателя антифриз циркулирует по полному большому кругу, из-за чего разогрев до рабочей температуры в 90 градусов Цельсия занимает в разы больше времени, чем при исправном термостате;
Клапан переключения циркуляции жидкости заклинил в закрытом состоянии. В такой ситуации датчик на его открытие срабатывает, но заслонка не может сдвинуться. Это приводит к тому, что тосол даже после разогрева мотора продолжает циркулировать по малому кругу. Соответственно, детали двигателя не получают необходимого охлаждения, и он перегревается.

Рекомендуем: Почему фары автомобиля потеют изнутри и что с этим делать?

Стоимость термостата невелика, но далеко не во всех проблемах с охлаждением двигателя виноват он. Именно поэтому перед тем как производить замену термостата, необходимо убедиться в его неисправности.

Причина поломок, методы решения

В 99 процентах причина неисправности заключатся в термоэлементе. В первом во втором случае воск могло вымыть из-за пробоя и разгерметизации камеры (либо он засох из-за времени). В третьем производитель просто не доложил термоэлемент в полном объеме либо установил некачественную пружину. Но в любом случае, единственный способ решения проблемы – это покупка и установка нового термостата. Элемент неразборной и меняется целиком. Да и стоимость его не слишком велика, чтобы принимать меры по ремонту.

Как проверить термостат автомобиля

Можно выделить два основных способа проверки термостата автомобиля. Один из них проходит без снятия детали, но требует наличия пирометра, а второй более простой, но элемент потребуется на время проверки снять с двигателя.

Проверка термостата не снимая с двигателя

Как известно, корпус термостата соединяется с верхним шлангом радиатора, который включен в большой круг циркуляции охлаждающей жидкости. Соответственно, при рабочем термостате после пуска мотора верхний шланг радиатора должен оставаться холодным (слегка теплым) некоторое время, до того момента как по нему будет пущен антифриз.

Чтобы проверить термостат не снимая с двигателя, обзаведитесь пирометром (прибор для измерения температуры). Можно встретить мнение, что проверку следует производить и без прибора, замеряя температуру руками, но это довольно опасно, учитывая большое количество подвижных деталей при работе двигателя.

Направьте пирометр на верхний шланг радиатора и запустите мотор (холодный пуск). На протяжении двух-трех минус наблюдайте за показателями прибора. Далее сделайте вывод об исправности термостата по следующим правилам:

Шланг на протяжении двух-трех минут был холодным (или его температура слегка поднималась), а после быстро нагрелся. Это свидетельствует о том, что термостат исправен, и он переключил циркуляцию охлаждающей жидкости с малого круга на большой после достаточного прогрева мотора;
Шланг изначально медленно прогревался. В таком случае можно говорить, что термостат заклинил в открытом положении, и антифриз не циркулирует по малому кругу;
Шланг не начал быстро прогреваться спустя две-три минуты. То есть, термостат неисправен, и он не переключает циркуляцию охлаждающей жидкости с малого круга на большой.

Важно: В процессе проверки термостата следите за температурой двигателя на панели приборов. Если термостат заклинил и не переключит охлаждающую жидкость на большой круг, двигатель начнет перегреваться, что может привести к выходу из строя дорогостоящих деталей.

Проверка термостата в кастрюле

Широко распространенный и хорошо известный способ самостоятельной проверки термостата, это с использованием кастрюли. Как несложно догадаться, перед диагностикой потребуется снять термостат с двигателя машины и принести его домой. После этого проделайте следующее:

Возьмите кастрюли и наполните ее водой;
Осмотрите корпус термостата и ознакомьтесь на нем с технической информацией, в которой указывается, на какой температуре он должен переключиться;

Подвесьте в кастрюле термостат таким образом, чтобы он был погружен в воду, но при этом не касался стенок и днища емкости, то есть соприкасался только с водой;
Начните подогревать воду и положите в нее обычный термометр для замера температуры жидкости;
Когда вода подойдет к значению переключения термостата из закрытого состояния в открытое, убедитесь, что это происходит. Также сравните показатель термометра, зафиксировав температуру, на которой открывается клапан переключения круга циркуляции охлаждающей жидкости, с идеальными значениями, указанными на корпусе устройства.

Если клапан при нагреве воды открывается, отследите его поведение при охлаждении жидкости, проверив, на какой температуре он вернется в исходное положение. На основании полученных данных сделайте вывод о работоспособности термостата.

Как проверить заклинивший термостат?

Проверить его можно следующим образом. Включаем двигатель и сразу же щупаем верхний и нижний патрубок. Если они в течение минуты стали теплыми, это значит, что клапан закрыт не полностью. При этом двигатель будет долго прогреваться. Это очень вредит мотору – он не может выйти на свой температурный режим. Когда оба патрубка сразу после запуска стали теплыми, можно сделать вывод, что клапан заклинил наполовину. В таком случае требуется замена термостата.

Инструкция по демонтажу

Перед тем как поменять термостат, необходимо снять ранее установленное устройство. Для выполнения демонтажа своими руками необходимо придерживаться нижеприведенной инструкции:

Слить антифриз;
Снять воздушный фильтр;
Открутить 2 болта и гайку крепления;
Извлечь клапан рециркуляции;
Ослабить воздушный шланг, идущий к датчику массового расхода воздуха. После этого отодвинуть сам измеритель;
Схема подключения шлангов к термостату может отличаться, но важно отсоединить все патрубки;
Отключить электропровод идущий к терморегулятору. Он присутствует не на всех видах устройств;
Выкрутить шпильку и гайку термодатчика;
Прокладка термостата может прилипнуть в посадочном гнезде. Легонько пошатывая требуется снять термостат, как показано на изображении ниже.

На различных автомобилях технология как заменить термостат может отличатся. Может потребоваться выполнить демонтаж мешающих узлов. Или наоборот доступ к термостату у автовладельца появляется сразу после поднятия капота.

Замена термостата

Ослабьте хомут верхнего шланга и освободите сам шланг. Предварительно частично слейте жидкость из системы охлаждения.

При нормальном расположении термостата необходимо слить лишь часть жидкости. Не стоит сливать жидкость при горячем двигателе. Вы рискуете получить сильные ожоги. Подождите, пока двигатель остынет.

Сливайте жидкость через кран на радиаторе или нижний шланг до тех пор, пока ее уровень не будет ниже, чем корпус термостата.

Если корпус не открывается, осторожно постучите по нему деревяшкой, стараясь не повредить.

Если вы планируете использовать жидкость повторно, слейте ее в чистую емкость, а затем процедите через тонкую ткань.

Отсоедините верхний шланг от корпуса термостата, ослабив хомут.

Поднимите крышку и извлеките термостат.

Снимите крепежные гайки на корпусе термостата. Если корпус не открывается, осторожно постучите по нему деревяшкой. Не пытайтесь поддеть его отверткой. В противном случае вы можете повредить корпус, что в дальнейшем приведет к протечкам.

Вытащите термостат. Если при холодном двигателе термостат открыт, значит, его заклинило, и он подлежит замене. В противном случае его необходимо проверить с помощью сковороды с водой.

Установка термостата

Многие термостаты устанавливаются определенным образом, особой меткой (например, стрелкой, указывающей на радиатор) вперед. Стартовая температура, как правило, указывается на ободе.

Перед установкой нового термостата соскребите с корпуса все следы старой прокладки. Действуйте очень осторожно, чтобы не повредить корпус.

В качестве скребка можно использовать щетку или деревяшку. Заткните отверстие тряпками, чтобы куски старой прокладки не проваливались внутрь.

Снимите крепежные гайки на корпусе термостата.

Вставьте в корпус новый термостат и слегка смажьте новую прокладку несхватывающимся герметиком. Вложите прокладку на место и закройте крышку. Поочередно закрутите гайки, избегая перекоса. Не перетягивайте гайки.

Долейте жидкость в систему охлаждения и ощупайте шланги, чтобы обнаружить возможные протечки.

О хомутах и патрубках

В ходе диагностики и замены термостата необходимо обратить внимание и на состояние других элементов. Это патрубки и хомуты. Последние могут окисляться, а резьба – деформироваться – их очень трудно открутить и закрутить.

Цена детали и ремонта

Большинство автосервисов рекомендуют заменять термостат раз в 3-5 лет, не дожидаясь возникновения проблем. Удобнее всего это делать вместе с диагностикой системы охлаждения или заменой ОЖ. Стоимость данных работ невысока, все упирается в положение детали под капотом и производителя автомобиля.

Авторынок отвечает на спрос широким ассортиментом как универсальных, рассчитанных практически на любой мотор, так и на индивидуальный, экземпляров. Отечественное производство будет на порядок дешевле импортных аналогов. Например, стоимость российского узла для ВАЗ будет составлять около 300 рублей. В то время, как зарубежный прибор имеет цену от 600 рублей и выше.

Заключение

Итак, мы выяснили, как проверить термостат и как правильно его заменить. Проверку можно сделать разными способами. Но в любом случае с решением проблемы не стоит медлить. Своевременная проверка исправности термостата поможет предотвратить перегрев двигателя, что чревато серьезным капитальным ремонтом.

С задачей не допустить чрезвычайно опасный для двигателей перегрев разработчики первых моторов с водяным охлаждением справлялись, используя свойство воды при нагреве подниматься вверх. Схема была простой: верхний бачок радиатора, куда поднималась горячая вода, размещали выше двигателя, из верхнего бачка вода опускалась по трубкам радиатора вниз, по пути охлаждалась, а затем вновь поступала в мотор.

Чуть позже, чтобы ускорить охлаждение и обойтись относительно небольшим количеством воды, радиатор стали продувать с помощью вентилятора, постоянно вращающегося, пока двигатель работал. Еще эффективнее справляться с обязанностями защиты от перегрева система охлаждения начала, когда круговорот воды в моторе был ускорен с помощью водяного насоса.

В недостатках подобных систем охлаждения были долгий предварительный прогрев двигателя до рабочей температуры и невысокая ее величина при низких температурах окружающей среды. Плохо это тем, что в непрогретом моторе ухудшается смесеобразование, а моторное масло остается излишне вязким. Отсюда потери мощности и перерасход топлива. Кроме того, поскольку в холодном двигателе топливо не только неважно испарялось, но, испарившись, норовило вновь стать конденсатом, его капельки разжижали и смывали масло, из-за чего силовой агрегат быстрее изнашивался.

Результатом борьбы с недостатками стало появление в системе охлаждения вместо одного круга циркуляции двух - большого и малого. По малому кругу, по сути, включающему только рубашку охлаждения двигателя, непосредственно в которую передается тепло от наиболее нагретых частей мотора, жидкость циркулирует после запуска. Это позволяет ей быстро достигнуть желаемой температуры, а двигателю - столь же быстро прогреться, что сводит к минимуму проблемы работы в холодном состоянии.

В движение по большому кругу, или, говоря проще, через радиатор, жидкость отправляется, только когда возникает угроза перегрева. Далее остается лишь регулировать интенсивность циркуляции жидкости через радиатор вплоть до полного отключения большого круга, если температура чересчур снизится.

Достигается такая работа системы охлаждения, а с ней - автоматическое поддержание самого выгодного температурного режима работы двигателя благодаря термостату.

Это он подобно стрелочнику выбирает путь, по которому водяной насос в зависимости от температуры будет гнать охлаждающую жидкость, а автоматизм в действии термостата обеспечивается за счет использования в его конструкции элемента, содержащего наполнитель, объем которого сильно изменяется при нагреве и охлаждении.

Наполнители могут быть жидкими и твердыми, однако широко применявшиеся ранее термостаты с жидким наполнителем оказались не слишком долговечными. В конечном итоге это привело к повсеместному переходу на термостаты с твердым наполнителем. В них наполнитель при нагреве плавится и расширяется, воздействуя на шток клапана термостата. Клапан открывается и пропускает жидкость в большой круг циркуляции.

Температуру, при которой это происходит, можно увидеть на тарелке клапана термостата. Когда температура становится ниже указанной, наполнитель из жидкого состояния вновь становится твердым, а его объем уменьшается, при этом клапан под действием возвратной пружины перекрывает проход жидкости в радиатор. Так будет продолжаться, пока жидкость, циркулируя по малому кругу, не нагреется до нужной температуры и, омывая по пути рабочий элемент термостата, не вынудит наполнитель опять плавиться и расширяться.

Недостатком термостатов с одним клапаном является нечеткость в перенаправлении потока жидкости с большого круга на малый и наоборот. Дело в гидравлическом сопротивлении, которое создается радиатором. Работы по уменьшению размеров радиаторов при сохранении их эффективности привели к увеличению гидравлического сопротивления, из-за чего жидкость даже после открытия большого круга стремилась циркулировать по пути наименьшего сопротивления, коим являлся малый круг.

Борьба с этой проблемой привела к появлению двухклапанных термостатов. В них, когда основной клапан открывает пропуск в большой круг циркуляции, малый круг запирается дополнительным клапаном.

Однако сколько клапанов к термостату ни приделывай, существовал еще один недостаток, с которым долгое время приходилось мириться по причине отсутствия способа с ним бороться. Термостат обеспечивал необходимый температурный режим при любых атмосферных условиях, что было хорошо, и любой нагрузке двигателя, а вот это и было плохо, ибо то, что являлось оптимальным при одной нагрузке, переставало быть таковым при ее изменении.

Например, для уменьшения расхода топлива и снижения токсичности выхлопных газов во время работы двигателя на частичных нагрузках желательно, чтобы температура охлаждающей жидкости была максимально возможной. При небольших нагрузках она и вовсе должна балансировать на грани закипания жидкости, что для современных систем охлаждения, работающих с избыточным внутренним давлением, составляет примерно 105-110°С.

Однако при работе мотора в таком температурном режиме воздух, поступающий в цилиндры, нагревается и расширяется, что ведет к уменьшению наполнения им цилиндров. Мало воздуха - не сожжешь много топлива, а это потеря мощности, которая требуется во время работы двигателя с полной нагрузкой или близкой к ней. Поэтому для таких нагрузочных режимов температура охлаждающей жидкости не должна быть выше 85-95°С.

Никакой термостат, подчиняющийся фазовым превращениям наполнителя из твердого тела в жидкость и обратно, не в состоянии оптимизировать температуру охлаждающей жидкости согласно потребностям нагрузочных режимов. Ситуация казалась тупиковой, пока в связи с развитием электроники чью-то светлую голову не посетила идея добавить к стандартному алгоритму действия термостата электронное управление.

Для этого в рабочий элемент термостата помимо наполнителя поместили нагревательный резистор. Сам термостат настроили на срабатывание при существенно более высоких температурах, чем открывается клапан большого круга в обычных термостатах. Это позволило поддерживать температуру охлаждающей жидкости вблизи 110°С, пока двигатель работает с частичной нагрузкой. Однако как только от мотора требуется полная отдача, на резистор подается ток. Далее начинается то, что происходит в обычных термостатах из-за нагрева охлаждающей жидкостью, но теперь источником тепла является не она, а нагревательное сопротивление. Командует работой сопротивления блок управления двигателем согласно предусмотренной в нем программе оптимизации температуры охлаждающей жидкости.

Хороша идея? В этом не было бы никаких сомнений, если бы помимо лицевой стороны у любой медали не существовала еще и обратная. Любое усложнение конструкции, каким бы интересным оно ни выглядело с технической точки зрения, ведет к потере надежности.

Взять, к примеру, двухклапанный термостат. Если одноклапанный термостат выходит из строя в открытом состоянии, двигатель будет долго прогреваться, его температура при движении автомобиля понижается, из печки дует холодным воздухом, увеличивается расход топлива, но ничего более серьезного с мотором не произойдет. Однако подобная неисправность двухклапанного термостата может привести к перегреву двигателя. Это кажется немыслимым, но в практике такие случаи наблюдались.

Ничего удивительного в этом нет. Принцип работы одноклапанного термостата по умолчанию предполагает, что после открытия клапана какая-то часть жидкости все равно будет продолжать циркулировать по малому кругу, но работа двухклапанного термостата такое исключает априори. На это рассчитывают при конструировании, однако неисправности вносят свои коррективы в расчеты разработчиков двигателей.

Какие коррективы внесло электронное управление? Очевидно, что к причинам, вызывавшим выход из строя термостатов с традиционным устройством, добавились новые, связанные с наличием резистора, его проводки и ее контактных соединений, способных окисляться, а также дополнительных уплотнений, которые рано или поздно уплотнять перестают.

Сколько топлива позволяет экономить электронное управление и насколько чище оно делает выхлоп, знают, наверное, только разработчики - в доступных источниках информации конкретные цифры найти не удалось. Зато из каталогов запчастей нетрудно выяснить, как усложнение конструкции сказалось на стоимости устранения неисправности. Если раньше для покупки неплохого неоригинального термостата для большинства распространенных в Беларуси автомобилей было достаточно изыскать 9-15 у.е., то термостат с электронным управлением обойдется не меньше 60-80 у.е.

Появились также внешние причины, например, отказы датчиков, информация которых используется для электронного управления термостатом. Это в свою очередь изменило подход к поиску неисправности. Раньше бывалые автомобилисты оценивали работоспособность термостата на ощупь, по тому, как нагреваются шланги подвода и отвода жидкости от радиатора. Теперь насторожить может только работа вентилятора, когда для нее нет оснований (двигатель холодный, кондиционер выключен), что означает переход в аварийный режим. Но чтобы понять, в какую сторону копать, чтобы выйти на конкретного виновника, без компьютерной диагностики обойтись проблематично.

Сергей БОЯРСКИХ
Фото автора и из открытых источников
ABW.BY

Благодарим за помощь в организации фотосъемки "Ресурсный центр" на базе автомеханического колледжа имени академика М.С.Высоцкого

Многим радиолюбителям известен так называемый "триггерный эффект" на пороге срабатывания термо-, фотореле, автоматического зарядного устройства и т.п. Устройство может сработать нормально десятки раз, но иногда бывает такой неприятный момент, когда исполнительное реле включится, сразу же выключится, опять включится и т.д. Такое явление может проявляться довольно длительное время - "подгорают" контакты реле, да и ресурс времени работы реле не безграничен. Если в схеме применены тиристоры, то при частом включении-выключении они могут греться и выходить из строя, а также давать помехи в питающую сеть. На рис.1 показана схема терморегулятора на реле, в котором такое вредное явление, как "триггерный эффект", отсутствует.

Предположим, что данный терморегулятор используют для регулировки температуры воздуха в инкубаторе. Если температура в инкубаторе ниже +38°С (выставляют переменным резистором R4), сопротивление терморезистора R3 сравнительно большое и компаратор на DA1 находится в режиме положительного насыщения, транзисторы VT1 и VT2 открыты, реле К1 притянуто, и происходит нагревание воздуха в инкубаторе. При достижении в инкубаторе температуры +38°С сопротивление терморезистора R3 становится меньше и компаратор перебрасывается в состояние отрицательного насыщения (на выходе потенциал общего провода), закрываются транзисторы VT1 и VT2, реле К1 отпускает. В связи с тем, что последовательно с резистором R1 включен резистор R2, который шунтируется нормально замкнутыми контактами реле К1, реле включается при одной температуре, а выключается при другой, т.е. поддерживается температура в инкубаторе в пределах, например, +37,5. 38°С. Необходимая разность температур обеспечивается подбором резистора R2. Таким образом, такое вредное явление, как "триггерный эффект", в данной схеме терморегулятора отсутствует. Напряжение срабатывания реле К1 должно быть не ниже 10 В, контакты реле должны выдерживать коммутируемый переменный ток и быть рассчитаны на напряжение не менее 250 В. Печатная плата терморегулятора показана на рис.2.

На рис.3 показана схема терморегулятора с тиристором в силовой части, которая также свободна от явления "триггерного эффекта".

Предположим, что данный терморегулятор также используют для инкубатора, необходимая температура воздуха в нем должна быть в пределах +38. 39°С (данный диапазон температур выставляют переменным резистором R4). На ОУ микросхемы DA1 выполнен двухпороговый компаратор. Если температура в инкубаторе ниже +38°С, сопротивление терморезистора R3 сравнительно большое, и оба компаратора находятся в состоянии положительного насыщения (уровень лог."1" на их выходах). На логических элементах DD1.2, DD1.3 построен RS-триггер. Если температура воздуха в инкубаторе ниже +38°С, на входе S RS-триггера присутствует лог."0" (после инвертора DD1.1), на входе R - лог."1", триггер находится в "единичном" состоянии (лог."0" на его инверсном выходе 4 DD1.3). При этом транзистор VT1 закрыт, на управляющий электрод тиристора VS1 подается положительный потенциал относительно его катода, тиристор открыт, нагревательный элемент Rн включен. При достижении температуры воздуха в инкубаторе +38°С сопротивление терморезистора R3 уменьшается, компаратор на DA1.1 перебрасывается из состояния положительного насыщения в состояние отрицательного насыщения, на его выходе устанавливается лог."0", на входе S триггера - лог."1", но триггер остается в "единичном" состоянии, нагревательный элемент RH включен. Когда температура воздуха в инкубаторе достигнет значения +39°С, лог."0" появится и на выходе компаратора DA1.2, который по входу R RS-триггера установит его в "нулевое" состояние. При этом на выводе 4 DD1.3 появится лог."1", которая откроет транзистор VT1, на управляющем электроде тиристора VS1 установится низкий потенциал относительно его катода, тиристор закроется, и нагреватель отключится от питающей сети. Когда температура воздуха в инкубаторе станет ниже +39°С, но выше +38°С, в состояние положительного насыщения установится компаратор DA1.2, но лог."1" на входе R триггера не изменит его нулевого состояния, и нагреватель по-прежнему будет отключен. И только при понижении температуры воздуха в инкубаторе ниже +38°С, в состояние положительного насыщения установится компаратор DА 1.1, на вход S триггера поступит лог."0", который включит в работу нагреватель Rн. Таким образом, температура в инкубаторе поддерживается в пределах +38. +39°С (необходимую разность температур достигают подбором сопротивления резистора R2), и явление "триггерного эффекта" в данной схеме терморегулятора отсутствует. Печатная плата терморегулятора показана на рис.4.

При налаживании и эксплуатации устройства необходимо соблюдать осторожность и не касаться деталей, так как в схеме присутствует потенциал сети. Целесообразно для более точной и плавной регулировки температуры подобрать переменный резистор R4 (также и в схеме рис.1). Диоды VD1-VD4 можно исключить. В этом случае на нагревателе Rн будет только одна полуволна сетевого напряжения, т.е. при мощности 500 Вт на нагревателе будет выделяться 250 Вт, и значительно возрастет надежность и долговечность самого нагревателя. Напряжение на вторичной обмотке трансформатора Т1 должно быть в пределах 13. 16 В.

Огромное количество электрических приборов, используемых в быту и промышленности, основывают свою работу на определении уровня температуры окружающей среды. Измерительный элемент в них представляет собой датчик температуры, срабатывающий при нагревании или охлаждении до установленного уровня. Их можно приобрести в большинстве магазинов, ими комплектуются духовки, контроллеры и прочие устройства, но гораздо интереснее изготовить терморегулятор своими руками.

Пример простого терморегулятора

Далее мы рассмотрим принцип действия и варианты изготовления такой самоделки.

Немного теории

Любой терморегулятор конструктивно включает в себя три основных блока:

измерительный;
логический;
исполнительный.

Теоретически температурный датчик можно представить набором из четырех сопротивлений, среди которых три резистора будут представлены элементами с постоянными электрическими параметрами, а четвертый переменным. Они собираются в схему измерительного полуплеча, приведенную на рисунке 1 ниже:

Рис. 1. Датчик из полуплеча резисторов

На схеме показан принцип соединения резисторов для получения температурного датчика. Как видите, сопротивление R2 является переменным и меняет физическую величину в соответствии с изменениями температуры окружающей среды. При подаче одного и того напряжения питания в терморегуляторе, при изменении сопротивления в плече будет возрастать ток в цепи.

На основании изменений происходит анализ температурных колебаний в результате которого рабочий орган вызывает срабатывание терморегулятора и последующее отключение или включение оборудования.

Для измерения сопротивления резисторов в качестве логического элемента устанавливается микросхема, работающая в режиме компаратора. Ее задача сравнить электрические сигналы в двух плечах. Пример схемы регулятора температуры приведен на рисунке:

Рис. 2. Принципиальная схема терморегулятора

Здесь блок микросхемы U1A принимает сигналы от измерителя температуры на входы 2 и 3. При достижении температуры срабатывания, в плечах начнет протекать разный ток, и компаратор выдаст на управляющий элемент электронного терморегулятора сигнал о включении.

При остывании датчика термометра ток в плечах терморегулятора уравняется, и электронный блок выдаст управляющий сигнал на отключение. Приведенная электронная схема работает в двух устойчивых состояниях – отключенном и включенном, чередование рабочих режимов происходит в соответствии с заданной логикой.

Эта схема терморегулятора используется в работе куллера персонального компьютера, получая электроснабжение от блока питания, происходит сравнение тока в плечах. Когда блок питания перегреется, терморегулятор переведет транзистор в противоположное состояние и вентилятор запустится.

Такой принцип может применяться не только в вентиляторах, но и в ряде других устройств:

для контроля работы электрического отопления по температурным показаниям в помещении;
для установки уровня температуры в самодельном инкубаторе;
при подключении теплого пола для контроля его работы;
для установки температурного диапазона работы двигателя, с принудительным охлаждением или отключением системы при достижении граничного значения температуры;
для паяльных станций или ручных паяльников;
в системах охлаждения и холодильном оборудовании с логикой снижения температуры в определенных пределах;
в духовках, печах как бытового, так и промышленного назначения.

Сфера применения терморегулятора ничем не ограничена, везде, где вы хотите получить контроль уровня температуры в автоматическом режиме с управлением питания, такое устройство станет отличным помощником.

Обзор схем

В зависимости от типа элементов, входящих в состав терморегулятора, различают механические и цифровые терморегуляторы. Работа первых основана на срабатывании реле, вторые имеют электронный блок, управляющий процессами. Примеры работы нескольких схем рассмотрим далее.

Рис. 3. Схема терморегулятора №1

На приведенной схеме измерение происходит за счет резисторов R1 и R2, при температурных колебаниях переменный резистор R2 изменит величину падения напряжения. После чего через усилитель терморегулятора, представленный парой транзисторов, начнется протекание электротока через катушку реле K1.

Когда величина тока в соленоиде создаст магнитный поток достаточной силы, сердечник притянется и переключит контакты в другое положение. Недостатком такого терморегулятора является наличие магнитопроводящих частей, которые из-за гистерезиса вносят дополнительную поправку на температуру помимо измерительного органа.

Рис. 4. Схема терморегулятора №2

Данный терморегулятор, в отличии от механического термостата, не использует подключение реле, поэтому является более точным. Его применение оправдано в тех ситуациях, когда несколько градусов могут сыграть весомую роль, к примеру, при контроле температуры нагрева двигателя или в инкубаторе.

Здесь изменение температурного режима фиксируется резистором R5, благодаря которому терморегулятор изменяет электрические параметры работы. Для сравнения и усиления разницы поступающего с полуплеч электрического параметра применяется микросхема К140УД7.

Для контроля нагрузки в схеме устанавливается тиристор VS1, в данном примере терморегулятора ограничение составляет 150Вт, но при желании может подбираться и другой параметр. Но следует учитывать, что эксплуатация тиристора в качестве ключа приводит к его нагреванию, поэтому с увеличением мощности необходимо установить радиатор для лучшей теплоотдачи.

Создаем простой терморегулятор

При ремонте бытовой электротехники вы могли сталкиваться с ситуацией, когда со строя выходил терморегулятор. Хоть это и небольшая микросхема, устанавливаемая для контроля величины нагрева или охлаждения чего-либо.

Увы, стоимость такого элемента заводского изготовления довольно высока, поэтому куда выгоднее собрать терморегулятор самому. Схема достаточно простого самодельного терморегулятора приведена на рисунке ниже.

Рис. 5. Схема простейшего терморегулятора

Для его изготовления вам понадобится:

понижающий трансформатор с 220 на 12 В;
шесть диодов (в рассматриваемом примере используются IN4007);
конденсаторы на 47 мкФ, 1 мФ и 2 мФ;
микросхема для стабилизатора на 5В;
транзистор (в рассматриваемом примере это КТ814А);
стабилитрон с регулируемым параметром (TL431);
резистивные элементы на 4,7; 160, 150 и 910 кОм;
резистор с изменяемым сопротивлением на 150 кОм;
термозависимый резистор 50 кОм;
светодиод;
электромагнитное реле 100 мА с питающим напряжением 12В (в рассматриваемом примере используется автомобильный вариант);
кнопка и корпус.

Процесс изготовления состоит из таких этапов:

В данном случае клеммник взят со старого прибора, располагавшегося в корпусе.

Подключите все отдельно размещенные элементы к плате и закройте корпусом.

После сборки терморегулятора его можно установить в любое место, к примеру, для обогрева и подключить в цепь питания электрического котла. В случае, когда радиаторы отопления нагреют помещение до установленной температуры, контакты реле разорвут цепь и прекратят электроснабжение. При остывании цифрового термометра, снова произойдет включение отопления и снова пойдет нагрев. Если вас не устраивает температурный режим, его можно изменить настройкой датчика.

Читайте также: