Яке основне завдання датчика температури водонагрівача?

Водонагрівач - це пристрій для постійного нагріву води, що використовує для цього електроенергію або якесь паливо (рідке, газоподібне, тверде, навіть звичайні дрова).

За принципом роботи водонагрівачі поділяються на проточні (без ємності, що нагрівають воду, яка проходить через теплообмінник пристрою, до яких відносяться відомі всім газові колонки), накопичувальні (бойлери з ємностями, в які набирається вода) і проточно-накопичувальні.

Накопичувальні водонагрівачі

Із чого складається накопичувальний бойлер?

• безпосередньо корпус нагрівача (з металу, пластику, або комбінований);
• теплоізоляція (завдяки якій нагріта вода довгий час залишається теплою);
• ємність для води, покрита водостійким матеріалом - емаль, нержавіюча сталь тощо;
• магнієвий анод, що захищає бак від корозії (при своєчасній заміні анода, бак прослужить набагато довше);
• нагрівальний елемент, скорочено ТЕН (безпосередньо та частина бойлера, яка нагрівається, для недосвідчених у питанні покупців можна відзначити, що зовні він нагадує спіраль кип'ятильника);
• термостат (відповідає контроль за температурою нагрівання води);
• запобіжний клапан (захищає від надлишкового тиску всередині бака, наповнюючи повітря при його надлишку).

Датчик температури бойлера на газовий котел Clas System

Термостат у водонагрівачі є одним з найважливіших складових, тому що не тільки контролює нагрівання та охолодження води, а й відповідає за безпеку при використанні бойлерів, відключаючи термостат, якщо відбувається надмірне пароутворення при перегріві води в котлі.

У багатьох джерела його називають не просто термостат, а захисний термостат, а він цілком виправдовує своє ім'я, допомагаючи регулювати температуру і тиск, що дозволяє уникати багатьох неприємних або навіть небезпечних наслідків.

Принцип роботи термостату

Зовнішній вигляд термостатів може відрізнятися у різних моделей нагрівачів, але принцип їхньої роботи, як правило, незмінний.

Датчик температури водонагрівача дозволяє системі вчасно відключити нагрівання води шляхом розриву ланцюга та відключення теплонагрівача. Основним завданням регулятора є контроль за температурою води, щоб у потрібний час увімкнути/вимкнути нагрівач. Він не дає воді кипіти занадто довго, щоб уникнути нагнітання парою надлишкового тиску в казані. А з іншого боку, він не дає воді охолонути, щоб не довелося довго чекати, якщо потрібна гаряча вода.

У сучасних системах існують додаткові функції термостатів, такі як відстеження рівня накипу, поломка однієї з частин бойлера. При цьому на дисплеї виводиться код помилки, який можна розшифрувати за допомогою інструкції з експлуатації, або на сайті виробника.

Коротко етапи роботи терморегулятора виглядають так:

1. вручну виставляється комфортний рівень температури води;
2. датчик вимірює температуру і, якщо вона нижче встановленої, включає ТЕН на час, необхідний нагрівання до потрібного значення;
3. після досягнення необхідної температури, датчик передає сигнал і термостат розриває ланцюг, вимикаючи нагрівання;
4. якщо вода встигає охолонути до вимкнення нагрівача, датчик знову передає сигнал, ланцюг замикається, ТЕН знову починає нагрівати воду.

І так по колу до вимкнення бойлера. У разі збою, в терморегуляторі є аварійний захист, який представляє з себе круглу пластину з групою контактів.При перегріві пластина змінює форму та посилає сигнал відключення ТЕНу.

Види термостатів

З багатьох видів термостатів можна назвати три найпоширеніших:

1. стрижневий. Старий серед усіх термостатів, представлених на сьогоднішній день покупцю. Він є трубкою, яка при нагріванні розширюється і тисне на перемикач, а при охолодженні стискається і відключає нагрівач. Цей вид має істотний недолік. Для підтримки постійного рівня води в котлі, до нього постійно надходить холодна вода, замість злитої гарячої. Термостат розташований занадто близько до того місця, через яке вода надходить у бак, через це він постійно охолоджений, внаслідок чого йде постійне нагрівання, і пристрій працює практично без зупинки;
2. капілярний термостат. Від регулятора відходить тонка трубка з рідиною, яка змінює структуру під час нагрівання води, завдяки чому спрацьовувала автоматика на відключення (рідина в капсулі розширюється і тисне на мембрану, яка розмикає контакти). Відповідно зворотний процес відбувався при охолодженні води, віддаючи команду на включення нагрівача;
3. електронний. Ще один сучасний вид захисного термостату, поряд із капілярним. Для кращого функціонування цей вид терморегулятора взаємодіє із захисним клапаном (реле), що дозволяє відключити систему, коли бак спорожніє. З погляду безпеки, безумовно, найкращий варіант.

За технічними характеристиками термостати поділяються на електронні та механічні. У механічних роботах заснована на даних з датчиків температури водонагрівача.

В електронних – біметалічних елементів.Принцип роботи такого терморегулятора заснований на температурній деформації, яка досягається завдяки деталі, що складається зі скріплених між собою пластин з металів з різними коефіцієнтами теплового розширення.

Види та принцип роботи термодатчиків

Основний принцип роботи температурних датчиків у системах автоматичного керування – перетворення температури на електричне значення. Ефективність використання електричних величин забезпечена зручністю передачі на великі відстані з високою швидкістю, можливістю їх зворотної трансформації, перетворення в цифровий код, чутливістю вимірювань. Розрізняють декілька типів пристроїв.

Принцип дії пристрою ґрунтується на термоелектричному ефекті: якщо в замкнутому контурі з двох напівпровідників або провідників місця спаїв (контактів) мають різну температуру, то в ньому виникає електричний струм. Спай, розташований у середовищі, в якому відбувається вимірювання температури, називається гарячим, протилежний контакт - холодним. Чим більша температура вимірюваного середовища відрізняється від температури повітря, тим більший електричний струм виникає. Ці вимірювальні пристрої можуть мати ізоляційний шар або виготовлятись без нього. У другому випадку термопари можуть використовуватися тільки в схемах, що не контактують із «землею».

Схематичне зображення термодатчика

Види термопар

• Хромель-алюмінієві. В основному застосовуються у промисловості. Характерні особливості: широкий температурний інтервал вимірювань -200 ... +13000 ° C, доступна вартість. Не допускаються до застосування у цехах із високим вмістом сірки.
• Хромель-капеляві. Застосування подібно до попереднього типу, особливість – збереження працездатності тільки в неагресивних рідких та газоподібних середовищах.Часто використовуються для вимірювання температури у мартенівських печах.
• Залізо-константові. Ефективні у розрідженій атмосфері.
• Платинородій-платинові. Найдорожчі. Їх характерні стабільні і точні показання. Використовуються для виміру високих температур.
• Вольфрам-ренієві. Зазвичай у їх конструкції присутні захисні кожухи. Основна сфера застосування – вимірювання середовищ із надвисокими температурами.

Терморезистивні датчики

Принцип дії резистивних датчиків температури (RTD) ґрунтується на залежності опору провідника або напівпровідника від температури. Для виготовлення провідників застосовують матеріали з високим температурним коефіцієнтом опору та лінійною відповідністю опору та температури. Зазначені характеристики відносяться до пластини, трохи меншою мірою – до міді.

Переваги провідникових термометрів опору:

• проста та надійна конструкція, яка обумовлює використання цих пристроїв у машинобудуванні та електроніці;
• висока точність та чутливість;
• прості пристрої зчитування.

Приклад – модель 700-101ВАА-В00, у конструкції якої є платинова платівка та нікелеві контакти. Платинові пристрої можуть працювати в межах -260...+1100°C.

Напівпровідникові датчики температури демонструють високу стабільність характеристик часу. Напівпровідникові терморезистори мають великий температурний коефіцієнт опору (ТКС). Датчики температури з негативним ТКС називаються термісторами (зі зростанням температури опір знижується), з позитивним – позисторами (із зростанням температури опір збільшується). Позначення термісторів – NTC, позисторів – PTC.

Аналогові та цифрові термометри

Аналогові

Ці пристрої зазвичай недорогі і не потребують складного догляду. Головна їхня проблема – шкала. Або вона показує температуру з високою точністю, але вимірювальний інтервал при цьому дуже малий або охоплює широкий температурний діапазон, але точність показань - приблизна.

Цифрові

Такі пристрої дорожчі, порівняно з аналоговими, але їх точність набагато вища. Дозволяють проводити вимірювання в широкому інтервалі, застосовуються в побуті та техніці.

Конструктивні складові цифрового термометра:

• чутливий елемент (зазвичай це терморезистор);
• аналогово-цифровий перетворювач, який трансформує електричний сигнал від терморезистора в цифровий;
• дисплей;
• елемент живлення;
• вводи-виводи сигналів, необхідні взаємодії з іншими пристроями.

Таблиця видів термодатчиків

Таблиця видів термодатчиків