Каждый современный бытовой обогреватель средней ценовой категории оснащен механическим регулятором температуры — эдакая «крутилка», с помощью которой можно установить максимальную температуру нагрева. Но далеко не всегда таким образом можно обеспечить желаемый уровень температуры в помещении. Дело в том, что терморегуляторы обогревателей в большинстве случаев находятся внутри устройства, и реагируют лишь на внутреннюю температуру обогревателя

 

Предыстория…

 

Однажды, разбирая старый блок питания от компьютера, мне попалась в руки микросхема TL431, которую по внешнему виду я принял за обычный транзистор.

Запросив информацию в сети о данном электронном компоненте выяснилось, что TL431 — это управляемый стабилитрон, на базе которого можно создать много интересных схем, одна их которых — терморегулятор.

Пользуясь данной схемой можно легко регулировать температуру в помещении — в частности — управлять включением и выключением обогревателя.

Было принято решение создать термореле и поместить все детали в корпус от обычной бытовой розетки, в которую будет включаться обогреватель (один или несколько).

Пару слов про выбор электромагнитного реле

В моем случае предполагаемая мощность обогревателя составила не более 1 кВт, поэтому при сборке я использовал реле 5V с максимальным током 7 ампер — такое реле выдержит мощность до 1500 ватт. Если необходимо подключить более мощную нагрузку, то рассчитать параметры реле можно по следующей формуле:

I = P/220 Вольт

где I — сила тока, P — номинальная мощность электроприбора

Определив силу тока, следует выбрать реле с запасом по току. Например, для обогревателя на 2000 ватт:

I=2000 Вт/220 В=9,009 А

Отсюда следует, что реле должно выдерживать ток не менее 10 ампер. Для этого примера подойдет реле с током 15 А при напряжении 220 В.

Почему нужно использовать реле с запасом по току?

Если для обогревателя на 2 кВт использовать реле на 10 ампер, то частое включение и выключение может привести к быстрому износу контактов реле, поскольку реальный ток 9,009 А близок к предельному значению тока реле = 10 А. Помимо этого, напряжение в сети имеет отклонение, как правило в большую сторону, а при некоторых сбоях на подстанциях может выходить за пределы 250 Вольт. При увеличении напряжения, согласно закона Ома, увеличится и сила тока в цепи. Зная потребляемую мощность при номинальном напряжении 220 Вольт, можно вычислить силу тока при завышенном напряжении по следующей схеме:

при U=220 В: сила тока I=9,009 А, следовательно сопротивление цепи R=U/I=220/9,009=24,42 Ом

при U=250 В: сила тока I=U/R=250/24.42=10,24 А

Как видно, ток превысил 10А. В таком случае получим перегрев контактов и быстрый выход из строя реле с максимальным током коммутации 10А. А вот реле на 15 ампер спокойно справится с таким повышением напряжения в питающей цепи.

Порядок сборки устройства

Основные элементы:

1. Розетка в корпусе ПВХ
2. Зарядник от сотового телефона с напряжением 5V (чем компактнее, тем лучше)
3. Модуль терморегулятора, собранный по схеме выше
4. Выносной терморезистор с отрицательным температурным коэффициентов сопротивления
5. Клеммник на 2 провода

Электронная часть размещается на монтажной плате

Сборку можно производить на небольшом кусочке фанеры или иного прочного токонепроводящего материала.

Мне удалось компактно расположить все детали так, чтобы они уместились в корпусе розетки.

Переменный резистор, предназначенный для настройки температуры срабатывания реле, разместился сбоку в корпусе розетки.

На клеммнике организована разводка напряжения на блок питания системы, а также на саму розетку с подключением фазового провода через реле терморегулятора.

Для удобства вращения рукоятки переменного резистора используется пластиковая крышка

В итоге конечный результат выглядит следующим образом

Испытания показали, что устройство вполне работоспособно. Немного поигравшись с переменным резистором получились следующие настройки:

Температура включения розетки: 22,5 °С
Температура отключения розетки: 25 °С

P.S. Терморезистор следует располагать на высоте 1 метр от пола.

P.S.S. Заметил одно НО. Когда температура достигает порогового значения на выключенной розетке (температура включения), то слышно небольшое трещание реле. Поэкспериментировав, понял что дело в импульсном источнике питания. Если заменить его на трансформаторный, то этот побочный эффект исчезает. Хотя если устройство используется там где этот шум никому не мешает, то можно ничего не менять 🙂