Регулятори температури (термостати)

Для створення комфорту людиною було створено безліч приладів, робота яких пов'язана з термостатами. Термін «термостат» має грецьке коріння: therme - тепло, жар; statos - що стоїть, нерухомий. Під словом термостат на увазі два види приладів: 1) пристрої, призначені для підтримки певної температури; 2) контролюючі температуру датчики, що призводять в дію виконавчі механізми.

Залежно від принципу роботи, термостати подразделают на електронні та механічні. Конструкція електронного термостата передбачає наявність термодатчика, з якого передається інформація на електронну схему. Робота механічного термостата не пов'язана зі споживанням електроенергії. Механічний термостат функціонує за рахунок зміни фізичних властивостей матеріалу (наприклад, його обсягу або форми).

Ртутні термостати є родоначальниками регуляторів температури. Так як діюча речовина в них володіє токсичними властивостями, в даний час експлуатація ртутних термостатів значно скоротилася.

Згідно конструкції ртутні термостати поділяються на два види. У першому випадку піднімається по Термометрична судині ртуть замикає електричний ланцюг. Такі термостати застосовувалися в промисловості і мали точність до 0,01 ° С. У роботі другого виду ртутних термостатів був задіяний біметалічний елемент, до якого кріпився ртутний датчик. Під впливом температури біметалічний елемент міняв свою конфігурацію або положення, тим самим приводячи в дію ртутний датчик. Такий термостат застосовувався як в побуті, так і в промисловості, а його точність досягала 0,5 ° С.

Механічні термостати з біметалічним елементом

Конструкцією даного виду термостатів передбачено наявність диска, стрічки або котушки, так званого біметалічного елемента, який, досягнувши певної температури, різко згинається, внаслідок чого в дію приходить виконавчий механізм. Це можуть бути клапани або електричні контакти.

Біметалічні термостати поділяються на регулятори температури з автоматичним і ручним скиданням. У термостатах з автоматичним скиданням біметалічний елемент повертається у вихідне положення автоматично; відповідно, термостати з ручним скиданням потребують механічному впливі на біметалічний елемент. Залежно від використовуваного в приладі біметалу, точність термостата становить від 0,5 ° С до 4 ° С. Механічні термостати призначені для експлуатації в побуті. За допомогою ручки на регульованому механічному термостаті може бути встановлена бажана температура. Як правило, такі терморегулятори встановлюють в недорогих домашніх обігрівачах і теплових завісах.

Принцип роботи воскового термостата заснований на здатності робочої речовини застигати при низьких температурах або, навпаки, плавитися і розширюватися при нагріванні. Слід зазначити, що у воску, що застосовується для виготовлення термостатів, міститься менша кількість вуглецю, ніж в звичайному, парафіновому воску. Дане явище відбивається і на їх фізичні властивості.

Воскові термостати встановлюють в системах охолодження автомобільних двигунів. Вони призначені для підтримки оптимальної температури охолоджуючої рідини за допомогою регулювання її потоку і змішування рідин різних температур. Воскова пластина, розташована в герметичній камері, під впливом температури відкриває клапан і направляє охолоджуючу рідину на радіатор. Термостат, в залежності від марки автомобіля, підтримує температуру охолоджуючої рідини в межах 70-95 ° С.

Воскові термостати можуть бути також встановлені в опалювальних системах.

Для підтримання певної температури в різних опалювальних або нагрівальних системах (бойлери, опалення, газові печі) застосовуються капілярні термостати. За характером дії розрізняють регульовані термостати і терморегулятори, встановлені на певну температуру. Конструкція даного приладу досить проста: він являє собою заповнену рідиною або газом колбу, яка з'єднується з елементом управління за допомогою капіляра (тонкої трубки). З'єднаний з діафрагмою кінець капіляра знаходиться в корпусі термостата. Рідина або газ при нагріванні поступово розширюється, натискаючи на діафрагму. Остання, в свою чергу, запускає механізм виконання, який складається з клапана і контактів. Таким чином регулюється інтенсивність подачі теплоносія.

Фахівці виділяють два види електронних термостатів:

1. Терморегулятори з високою точністю вимірювання. У таких термостатах вимірювання з "механіки" регулятора знімається шляхом зчитування виконавчого електронного пристрою.

2. Термостати з вимірювальним датчиком. В даних терморегуляторах використовуються різні вимірювальні пристрої - резисторні або інфрачервоні датчики, термопари і т.д.

Електронна схема, що подає команди на виконавчо пристрій, приймає всю інформацію, яка надходить з вимірювальних приладів. Такі терморегулятори мають найменшу похибку. На сьогоднішній день існує достатня кількість видів терморегуляторів: програмовані, індикаторні, регульовані. Однак найважливішою перевагою електронних термостатів є можливість видалення системи управління від вимірювального датчика. Зазвичай існуючі схеми широко застосовуються в комплексах "тепла підлога", в системах кондиціонування, електропечах і побутових електронагрівачах.

Дані пристрої призначені для роботи в широкому діапазоні температур (-120- + 400 ° С) і при високій точності утримання температурної норми (в лабораторіях - до 0,01К). Складність таких термостатів полягає в тому, що задана температура підтримується за допомогою охолодження або нагрівання циркулюючого в робочому резервуарі теплоносія. Для підтримки заданої температури здійснюється нагрів рідкого речовини електронного регулятора і самого температурного датчика, який розташований безпосередньо в резервуарі. Процес охолодження в даних приладах здійснюється шляхом природного теплообміну, якщо ж температура близька до зовнішньої, додатково застосовується теплообмінник.

Призначення даних термостатів - точне регулювання температури в промислових або лабораторних умовах. Для підтримки температурного планки використовується повітря, який циркулює в робочому резервуарі терморегулятора. Яскравим прикладом сухоповітряні термостата є інкубатор.