Терморегуляторы и датчики

В системах обогрева промышленного или бытового назначения используют терморегуляторы, позволяющие автоматизировать работу оборудования и снизить затраты энергии. Сенсоры определяют параметры окружающей среды и сопоставляют информацию с запрограммированным алгоритмом. Регуляторы оснащаются встроенным питанием или подключаются к централизованной сети.

Назначение терморегуляторов и датчиков в системах обогрева

Устройства обеспечивают поддержание заданной температуры и используются в системах:

• отопления жилых или промышленных объектов;
• охлаждения различного технологического и бытового оборудования.

Состав систем промышленного обогрева

В контур электрического обогрева входят:

• проводящие электрический ток кабели, обеспечивающие повышение или поддержание заданной температуры поверхностей;
• чувствительные элементы, реагирующие на повышение влажности или выпадение атмосферных осадков (например, дождя или конденсата от тумана);
• датчики температуры, предотвращающие промерзание или перегрев поверхностей;
• электронные блоки управления, позволяющие поддерживать заданный режим работы;
• устройства для контроля работоспособности системы;
• соединительные провода, обеспечивающие связь сенсоров с контроллером.

Промышленные модули контроля и регулировки способны:

• определять состояние контура отопления в период простоя;
• производить замер тока утечки;
• фиксировать силу тока в цепях питания нагревательных кабелей;
• определять и записывать в память время работы системы;
• изменять степень нагрева по плавному или ступенчатому графику;
• контролировать состояние внешнего блока УЗО;
• работать с температурными датчиками разных производителей (благодаря универсальному каналу);
• поддерживать аварийное резервирование управления.

Для настройки рабочих параметров на терморегуляторах предусмотрены дисплей и несколько кнопок. Промышленные модели (например, ConTrace MS) поддерживают подключение к компьютеру через разъем стандарта USB Type-C.

Для удаленного изменения параметров предусматривают интерфейс RS-485. Бытовые регуляторы температуры не оснащаются дополнительными портами.

Датчики влажности

В конструкции используются емкостные чувствительные элементы с парой разделенных воздушной перемычкой контактов. При насыщении атмосферы влагой происходит изменение емкости узла, которое фиксируется контроллером. Встречаются элементы на основе полимерной пленки, на которой дополнительно расположены сенсоры температуры. Устройства не имеют спирали для нагрева.

Датчики осадков

Датчик осадков предназначен для определения наличия воды на обогреваемой поверхности. Внутри сенсора расположены компоненты, которые замыкаются жидкостью (корпус чувствительного элемента включен в систему обогрева). Импульс тока фиксируется блоком управления – он повышает температуру нагрева поверхности, обеспечивая испарение жидкости и предотвращая образование наледи.

Датчик может устанавливаться в стяжку (технология используется для систем отопления на площадках под открытым небом).

Температурные датчики

Механический сенсор состоит из контактной группы и капиллярной трубки. При нагреве жидкость расширяется и замыкает или разъединяет пластины, позволяя включить либо отключить вентиляторы или компрессор холодильной установки. Биметаллический сенсор оснащен подвижной пластиной, являющейся частью цепи для подачи питания. Под воздействием температуры элемент размыкает либо соединяет проводку.

Электронные терморегуляторы

Контроллер обеспечивает взаимосвязь компонентов контура обогрева и позволяет запрограммировать рабочие параметры. Устройство представляет собой влагонепроницаемый модуль с кнопками и жидкокристаллическим экраном. На корпусе предусмотрены разъемы для коммутации внешних сенсоров, микропроцессор обеспечивает изменение силы тока в контуре обогрева в зависимости от внешних условий. Оборудование рассчитано на монтаж на стандартную DIN-рейку, расположенную в распределительных щитах.

Преимущества использования системы контроля обогрева

Положительные стороны применения сенсоров контроля для систем электрообогрева:

• защита элементов от перегрева или обмерзания;
• снижение расхода электроэнергии;
• повышение срока эксплуатации кабелей;
• возможность автоматизации работы;
• предотвращение образования наледи на поверхностях;
• защита окружающего пространства от искр, что позволяет использовать системы нагрева в различных условиях.

Как выбирать элементы контроля системы нагрева

От корректности подбора элементов зависит надежность работы контура регулировки. Компоненты должны быть совместимы, перед покупкой следует определить длину соединительных шнуров. При чрезмерном увеличении протяженности кабелей происходит затухание сигнала, что может вызывать ошибочное срабатывание регулятора. Для подбора необходимо использовать каталоги либо заказать услугу в специализированной компании (например, разрабатывавшей систему нагрева для промышленного объекта).

Характеристики и требования к датчикам воды

Сенсоры оборудованы контактной парой, которая расположена в основании корпуса и позволяет определять наличие воды. Жидкость замыкает металлические пластины и обеспечивает прохождение тока, датчик не в состоянии высчитать высоту уровня. Изделия поставляются с проводами длиной от 5 до 25 м (например, серия сенсоров TSW01). Датчики не оснащены системой обогрева, но для обеспечения работоспособности требуется подача питания (от отдельного адаптера). Для передачи сигналов используется отдельный жгут, имеющий протяженность до 100 м.

Особенности и характеристики осадочных датчиков

Внутри сенсора расположена спираль нагрева, позволяющая поддерживать положительную температуру корпуса. Попадающий на датчик снег или град преобразуется в воду, которая замыкает контакты. Оборудование принято разделять на категории по длине коммутационного кабеля (от 5 до 20 м) и мощности нагревательного элемента (от 3,5 до 5 Вт). Изделия оснащены цилиндрическим плоским корпусом, который укладывают на ровную поверхность либо фиксируют в заданном положении с помощью кронштейна. Для питания спирали необходимо подать напряжение до 36 В.

Например, существует серия датчиков TSP01-х.х (где х.х обозначает длину шнура в м). Элементы могут эксплуатироваться при температуре окружающей среды не ниже -40°С и не выше +50°С. Для подачи питания требуется установить адаптер с трансформатором и выпрямительным блоком. При подборе модели следует учитывать совместимость с имеющимся регулятором и расстояние между приборами (например, для серии TSP01 допускается применение шнура длиной не более 100 м).

Необходимые характеристики датчиков температуры

При подборе оборудования учитывают:

• допустимый рабочий интервал;
• точность измерения;
• конструктивные особенности чувствительного элемента (цифровой или аналоговый);
• наличие в комплекте коммутационного шнура;
• длину кабеля и возможность наращивания провода без риска падения точности замеров;
• совместимость с используемым регулятором;
• класс защищенности от воздействия внешних атмосферных факторов.

Датчики подразделяют на изделия с широким и узким диапазоном измерения (до +80°С и до +5°С соответственно). Например, распространенный цифровой TST01 измеряет температуру в интервале -55...+60°С. Чувствительный элемент может устанавливаться в воздушной среде или на металлической либо бетонной поверхности. Корпус сенсора закрыт влагонепроницаемым чехлом (стандарт IP65), точность измерения составляет 0,5°С.

Аналоговый TST02 работает в диапазоне -20...+80°С и отличается 2-жильным коммутационным шнуром (цифровые сенсоры имеют 3 провода).

Функциональность терморегуляторов

Основные функции цифровых регуляторов температуры:

• программирование рабочих режимов на протяжении суток с возможностью повтора по дням недели;
• сохранение настроек в памяти, не требующей постоянного подвода питания;
• совместимость с сенсорами, определяющими температуру или влажность, что позволяет строить различные по назначению контуры обогрева;
• поддержка организации нескольких каналов (с различными регулировками в зависимости от внешних условий).

Оборудование подбирают с учетом перечня задач. Например, для настройки температуры в бытовом инкубаторе подойдет модуль W2809, поставляемый вместе с датчиком. Прибор работает от аккумулятора напряжением 12 В и имеет точность регулировки 0,1°С. Для промышленного использования применяются блоки с защитой от внешних воздействий, рассчитанные на подключение к бытовой сети переменного тока. Цена модулей зависит от назначения, бытовые регуляторы можно купить за 200–300 руб., промышленные модели термостатов стоят от 3 тыс. руб.

Простота обслуживания оборудования

Чувствительные элементы располагают на поверхности контролируемых объектов, допускается установка поверх сенсоров слоя теплоизоляции. В процессе эксплуатации требуется периодическая проверка состояния изоляции и коммутационных штекеров. В случае подачи ошибочных сигналов понадобится демонтировать датчик и проверить работоспособность изделия тестовыми приборами. Блок регулировки температуры периодически тестируют контрольным термометром (в соответствии с требованиями производителя), что позволяет повысить точность работы системы.