Содержание
Электронный терморегулятор – это устройство, обеспечивающее в заданном месте постоянство температуры, использующее для оценки наружных параметров электронные схемы.
Общее описание
Электронные терморегуляторы по-иному называют термостатами. Мелкие отличия проявляются в функциях, не столь очевидных для незнакомого с темой человека. Термостаты используются для поддержания заданной температуры на объекте. К примеру, таковым считается помещение, участок системы, двигатель, технологическое оборудование.
Чаще, в противовес общественному мнению, электронное регулирование применяется в автомобильной промышленности. Разумеется, любой персональный компьютер обнаруживает защиту от перегрева, реализованную на уровне BIOS и POST-теста, но по-настоящему сложные изделия, как правило, в быту не используются. Электронные термостаты способны контролировать температуру отопительных систем, поддерживать микроклимат ванной комнаты, однако перечисленное относится, скорее, к разделу экзотики. Чаще отоплением управляет биметаллическая пластина, и платить дороже не потребуется.
Климатические системы
Терморегулятор, как правило, становится неотъемлемой частью домашнего отопления. Любая климатическая система снабжается устройством оценки температуры, в кондиционерах это встроенный датчик. А отопление проектируется под ключ, набирается из отдельных кирпичиков.
Особенностью отопительных систем признана протяжённость по площади, обширность. На электронный терморегулятор ложится большая электрическая нагрузка. Как прочие электрические приборы, он ограничен. Тогда рассматривается вариант опосредованного управления. Силовые реле набираются параллельным каскадом и включаются одновременно сигналом общего термостата.
Нередко с электроникой устройство мало связано. Внутри увидим тривиальную биметаллическую пластину, устройство замыкает и размыкает контакты при достижении определённой, заданной пользователем температуры. Подобную конструкцию найдём в утюге, масляном обогревателе и электрочайнике.
Посему сделать термостат собственноручно не слишком сложно. Сказанное касается только датчика. Исполнительная часть непременно покупается, чтобы не вышло возгорания. Подойдёт любое силовое реле со сходными характеристиками. Интересующиеся заглянут в тему по промежуточным реле.
Регулятор температуры в климатсистеме
Отличие электронного терморегулятора в возможности задания сложной программы. Разумеется, простой термостат бывает электронным и следит за показаниями термопары, но, как правило, дорогое оборудование предоставляет большие удобства:
- Календарь активности, включающий возможность задания режимов работы по дням недели, месяцам, праздникам, выходным.
- Расписание на день: в какой час и какую температуру поддерживать.
- Управление через сотовую связь (приложение для смартфона).
Количество опций не ограничено. Рекомендуется ставить параллельно реле защитного отключения с собственным датчиком, разрывающим питание системы. Хорошо, если оборудование подаст сигнал тревоги установленным образом. Это нужно зимой, ведь при опускании температуры ниже 5 градусов Цельсия появляется возможность промерзания дома с вытекающими последствиями. Особой опасности подвергаются системы водоснабжения (разрыв труб).
Противообледенительные системы
Термостаты редко применяют для создания противообледенительных систем. Чаще этим целям служит саморегулирующийся кабель. Термостат снабжается несколькими входами для датчиков, расставленными по защищаемой площади и идёт рядом с резистивным кабелем. Как уже сказано, обеспечить контроль температуры подобным способом сложно, но, учитывая мизерный размер современной термопары – возможно.
Тогда на систему возлагаются специфические требования. Требуется уметь отличить, откуда пришёл сигнал, и включить соответствующий сегмент кабеля.
Электронный термостат экономит энергию по расписанию. Поддерживает тепло только в необходимых местах.
Применение в автомобильной промышленности
Система охлаждения двигателя из авто самой последней перешла на электронику. Оказалось, что термомеханический термостат (к примеру, биметаллическое реле) не способен обеспечить технике нужные режимы. Главная незадача заключалась в обеспечении согласованного действия между насосом, вентилятором и датчиками. Требовался электронный терморегулятор, а не термостат, поскольку температура зависит от режима движения. На малых оборотах происходит недозагрузка, что увеличивает расход топлива (1% на 10 градусов расхождения).
Электронный термоконтроллер
Для каждого двигателя определяется оптимальная температура сжигания горючего. Обычно колеблется для рабочей смеси чуть выше 110 градусов Цельсия. Однако уже при 90 градусах электронные термостаты берут контроль над ситуацией. Двигатель – громоздкая конструкция, обладающая известной инерционностью, благоразумнее заранее отследить, работать на упреждение. Вдобавок экспериментально определено, что до оптимального уровня температуру лучше не доводить. Автомобильные двигатели действуют по описанному принципу уже десятки лет. В продвинутых моделях легковых машин регуляция выполняется через два исполнительных элемента:
- Восковой элемент с ТЭНом.
- Дополнительный подогрев спиралью.
Тонкой регуляцией температуры достигается 6 целей:
- Повышение вязкости масла и, как следствие, снижение сил трения.
- Повышение мощности на полной нагрузке за счёт снижения температуры хладагента.
- Пониженный выброс вредных веществ в атмосферу за счёт правильно выбранных режимов сгорания топлива.
- Максимальный КПД двигателя.
- Понижение сил трения ведёт косвенно к экономии топлива.
- Продуманная регуляция температуры в салоне.
В общем случае температура хладагента повышается с возрастанием скорости и нагрузки на вал. Это простая трёхмерная фигура, требующая наличия соответствующих исполнительных устройств и сигнализатора. В качестве последнего выступает электронный терморегулятор. Полагается отличать понятие от термостата, поддерживающего температуру постоянной. Терморегулятор характеризуется наличием управляющей программы, обладает кандидатским минимумом интеллекта.
При крейсерской скорости оборотистость хладагента регулируется восковым расширителем с собственным нагревателем. По мере необходимости малый поршень, приводимый в действие системой, движется туда и сюда, открывая и прикрывая протоку. Обратный ход дополнительно контролируется возвратной пружиной. При возрастании нагрузки включается дополнительный нагреватель, действие суммируется, что обеспечивает максимальное охлаждение двигателя.
Электронный термостат отличается способностью отслеживания действия водителя и упреждает возникновение опасной ситуации. К примеру, уже при нажатии педали газа оба нагревателя начинают заблаговременно поднимать температуру для интенсивного охлаждения. Если следом отмечается понижение момента, система даёт откат. За счёт инерционности воска подобные поведенческие колебания остаются незаметными. Аналогичным образом упреждается и торможение (система судит не по скорости оборота колёс, а по расходомеру топлива). Падение температуры начинается заранее, но инерция сглаживает результирующий эффект.
За счёт продуманной конструкции электронный термостат показывает долгий срок службы, как правило, превышающий период жизни двигателя. Исключением из правила называют чисто механические повреждения случайного характера, вызванные, к примеру, загрязнением хладагента (в период обслуживания). Сервисные специалисты по этой причине одновременно с заменой деталей, влияющих на названный фактор, рекомендуют покупать новый электронный терморегулятор. Если откажет система поддержания температуры, двигатель выходит из строя.
Контроль технологического оборудования
Большинство двигателей продаётся с магнитными пускателями, но значительная часть технологического оборудования не защищается подобными методами. И тогда персонал ставит датчики, за которыми следит компьютерная система. Это нельзя назвать в полном смысле электронным терморегулятором, скорее, речь идёт о централизованном пульте управления АСУ. Система способна контролировать температуру оборудования, сточных вод, помимо указанного – измерять их кислотность.
Принцип действия автомобильного электронного регулятора
Последствия применения электронных терморегуляторов настолько просты, что оцениваются без посторонней помощи. Единственным исключением авторам видится ситуация в автомобильной отрасли. Режимы работы двигателя столь сложны, что попробуем поговорить подробнее. К примеру, установлено, что пониженная температура смеси на низких оборотах приводит к значительному увеличению выброса отравляющих веществ. Теперь легко представить, что творится в городских пробках. Ситуацию исправит электронный терморегулятор, способный точно поддерживать температуру хладагента в системе охлаждения. Схема выглядит так:
- На малых оборотах температура хладагента намеренно завышается.
- По мере набора скорости нужно сделать обратное. Это снижает детонацию. Как результат, температурная стабилизация повышает долговечность двигателя.
В автомобильной промышленности электронные терморегуляторы принято называть адаптивными. Управление берет контроллер – сложная микросхема с зашитой программой. Это важный момент, часто электронными называют допотопные устройства, содержащие твердотельные элементы: диоды, транзисторы и пр. Такие мало напоминают современные интеллектуальные новинки.
Регулятор потока не обязательно восковой. Сейчас применяются заслонки с точным позиционированием при помощи шаговых двигателей. Электронные терморегуляторы становятся стандартом де-факто, ставятся производителями автомобилей. Недавно ВАЗ обзавелись новинкой. Сложность обновления контрольного оборудования заключается в полной или частичной несовместимости импортных систем с российскими. В результате много приходится разрабатывать с нуля, а главное – проводить тестирование, измерения, выявлять подводные камни.
Проточный клапан автомобиля
С этой целью создаются стенды, модели, компьютерные программы. Все это занимает массу времени, порой стоит недёшево. Вдобавок модель авто (одного предприятия) оказывается уникальной. Упрощение, впрочем, остаётся: единожды научившись программировать контроллер, инженеры в дальнейшем способны создавать любые электронные терморегуляторы. Изменением машинного кода допустимо устройство приспособить к работе в любой модели авто.
Главная задача состоит в вычислении проточной части клапана для каждого режима, потом потребуется лишь приспособить выходные сигналы контроллера для управления исполнительной частью. Одновременно выбирается тип привода по известным критериям: цена, исследованность, наличие надёжного поставщика и др. Допустим, требуется оценить действие на клапан вибраций – не станет ли слабым звеном в цепи нового оборудования. Ведь когда начнётся модернизация технологической линии, изменения вносить уже оказывается поздно.
Гидродинамические процессы сегодня моделируются на компьютере. Они показывают, как проявится исполнительная часть в условиях эксплуатации. Программные пакеты позволяют загрузить бинарный код в контроллер.
