Co je to mechanický termostat?

U mnoha spotřebičů a domácích spotřebičů je termostat povinným prvkem. Jeho účelem je regulovat a udržovat teplotu v místnosti nebo jakémkoli zařízení. Díky modernímu vývoji a úpravám jsou termostaty široce používány v různých oblastech.

Pochopení vlastností různých typů termostatů, provozních principů a oblastí použití vám umožní kompetentně a pohodlně využívat možnosti tohoto nebo toho zařízení.

Role a aplikace

Termostat řídí teplotní podmínky různých zařízení pomocí řídicího systému. Každý den se používá v technice s různými funkcemi, jejichž provoz souvisí s chlazením nebo vytápěním. Termostat je v první řadě důležitý pro topné a klimatizační systémy a také domácí spotřebiče. Poskytuje snadné použití, protože není třeba nezávisle sledovat a konfigurovat jejich provoz a je dosaženo ekonomické spotřeby zdrojů.

V době svého vzniku byly termostaty používány pouze pro komplexní fyzikální výzkum, ale nyní se používají ve všech inovativních vývojech a také pro běžná zařízení používaná v každodenním životě. Provoz lednice, vyhřívaná podlaha, systém chlazení auta, směšovací komory – to vše je spojeno se změnami teplot, které jsou řízeny termostatem. Při nastavování požadovaných parametrů začne řídit provoz různých systémů a zařízení, která jsou poháněna elektřinou. Princip činnosti termostatu spočívá v tom, že jeho vnitřní nebo vnější čidlo analyzuje teplotu, a pokud je pod parametry zadanými uživatelem, mechanismus se aktivuje – a regulátor umožní zařízení přístup k napájení. Analogicky, pokud teplota začne překračovat nastavenou mez, přístup je ukončen.

Není tak potřeba neustále sledovat teplotu konkrétního zařízení a ani ji ručně nastavovat. Kromě toho, pokud zařízení nepracuje správně, dochází k přehřívání nebo podchlazení, což vede k poruchám a ztrátě času při nastavování. Termostat dělá provoz zařízení praktičtější, pohodlnější a bezpečnější, což vám umožňuje nakonfigurovat jej podle konkrétních přání a požadavků.

Základní pohledy

Termostat analyzuje teplotu v místnosti nebo zařízení a udržuje nastavenou úroveň vytápění nebo chlazení. Zařízení funguje pomocí vestavěného nebo externího senzoru. V závislosti na typu zařízení se mohou změnit nastavení a další charakteristiky.

Podle způsobu instalace se rozlišují stacionární, které se montují do zdi a připojují se k elektroinstalaci, a zásuvkové, které se zapojují přímo a lze je použít kdekoli v místnosti. Poslední jmenované jsou oblíbené díky snadné instalaci a obsluze.

V závislosti na oblasti použití mohou být termostaty průmyslové nebo pokojové (používané v každodenním životě).

Podle teplotního rozsahu, ve kterém termostaty pracují, se všechny typy dělí na vysoké teploty (300-1200 C), střední (60-500 C) a nízké (-60 C a méně), poslední jsou klasifikovány jako kryostaty. V závislosti na prováděných úkolech je vybráno zařízení s příslušným rozsahem.

Principy práce

Podle typu ovládání a principu činnosti se také termostaty dělí na několik typů.

Mechanické. Taková zařízení fungují bez použití elektřiny. Často se vyskytují v plynových sporákech a troubách, kde musí být teplota na stejné úrovni. Čidlo reaguje na dosažení požadovaného ohřevu a minimalizuje provozní režim zařízení a při poklesu indikátorů jej opět zvyšuje.

Nejběžnější typy snímačů používaných pro mechanický termostat jsou bimetalové desky a trubice plněné plynem.

Při použití bimetalových desek se práce provádějí podle následujícího principu. Vnější disk termostatu je připojen k teplotnímu čidlu – bimetalové desce. Je součástí elektrického obvodu, a když se ochladí, je v dopředném stavu a obvod je uzavřen. Při zahřívání se jeden kov roztahuje více než druhý, což způsobuje ohýbání desky. Tím se obvod přeruší a obvod se vypne.

K dispozici je možnost senzoru ve formě trubice naplněné plynem mezi dvěma kovovými disky. Jak teplota stoupá, plyn expanduje a vytlačuje disky. Oni zase stisknou spínač na termostatu a otevřou okruh, čímž zastaví topení. S klesající teplotou se plyn smršťuje a vše vrací do původní polohy.

Mechanický termostat je nejjednodušší, cenově dostupný a spolehlivý v provozu.

Elektromechanické. Tento termostat využívá vestavěné senzory a páry kontaktů. Takové termostaty se nacházejí v elektrických sporákech, pračkách, žehličkách a dalších zařízeních. Analogicky s mechanickým termostatem se používají bimetalové desky nebo plynem plněné trubice ve formě senzorů pro elektromechanický termostat. Se stoupající teplotou se deska ohýbá nebo se zvyšuje tlak plynu v trubici a tím dochází k uzavření kontaktních skupin. Po vychladnutí se vše vrátí do původní polohy. Tímto způsobem je řízena dodávka elektřiny.

Elektronický. Takové termostaty obsahují elektronický obvod, který se skládá ze senzoru, modulu, který zpracovává příkazy, a teploměru. Údaje o teplotě se zobrazují na monitoru.

Zařízení během provozu kontroluje teplotu kolem sebe v důsledku kolísání vodivosti snímače. Místo mechanického snímače je zde použit rezistor, který mění odpor se změnami teploty. Příkaz o tom jde do elektronického modulu, ten zpracuje informace a odešle zpět příkazy ke změně vytápění nebo chlazení.

Takové termostaty se používají pro klimatizace, topné systémy včetně podlahového vytápění atd. Elektronické termostaty jsou přesné a snadno se používají.

Ty se zase dělí na neprogramovatelné a programovatelné. V prvním případě je operační algoritmus neměnný. Řízení probíhá přenosem příkazů na instalovaná zařízení podle zadaných parametrů.

Programovatelná zařízení jsou složitějším systémem, který umožňuje nastavit změny teploty pro konkrétní hodiny a dny. Díky tomu si můžete vybrat konkrétní parametry regulace teploty, to však vyžaduje určité znalosti a dovednosti.

Počítačem řízený. Moderní termostaty používají high-tech senzory, které posílají příkazy k zapnutí a vypnutí prostřednictvím počítače.

Existují termostaty, ve kterých jsou instalovány SIM karty pro nastavení například topení z chytrého telefonu nebo přes internet. K dispozici je tedy dálkové ovládání, úprava teplotních režimů a neustálé sledování (v případě potřeby lze nastavit výstrahy a poskytovat energetické zprávy).

Kromě klasických termostatů existují i ​​dvouzónové termostaty. Umožňují současně ovládat různé spotřebiče v několika místnostech (například topný systém v ložnici a kuchyni). Teplotu je možné nastavit individuálně pro každou místnost.

Termostat si tedy můžete vybrat podle svých preferencí a v souladu s požadovanými úkoly.

Při instalaci termostatu by měla být čidla instalována v místech, kde není průvan nebo přímé sluneční světlo, a také mimo radiátory, protože to může ovlivnit správnou funkci.

Termostat ve vaší domácnosti vám umožní řídit teplotu vzduchu a správný provoz domácích spotřebičů, což usnadní tyto úkoly a šetří energii.

Termostat (z řeckého therme – teplo, teplo; statos – stojící, nehybný), zařízení pro udržování dané teploty. Existují dvě hlavní skupiny:

• kompletní zařízení, jako je laboratorní termostat pro kultivaci mikroorganismů;
• čidlo, které při dosažení určité nastavené teploty zapne nebo vypne akční člen.

Produkty jsou také rozděleny do dvou typů:

• mechanické. Využívají mechanické (fyzikální) vlastnosti materiálů, například mění geometrii materiálu nebo jeho objem. Zvláštností těchto produktů je, že nemají vlastní spotřebu energie;
• elektronický. Tato zařízení používají teplotní čidlo, z něhož jsou odečtené údaje čteny elektronickým obvodem.

Rtuťové termostaty

Jsou jedním z úplně prvních typů zařízení a v současnosti se nepoužívají (kvůli toxicitě rtuti).

Existují dva principy fungování produktu:

1. rtuť, která vystoupila do určené výšky v termometrické nádobě, uzavírá elektrické kontakty nebo ovlivňuje některé zařízení. Přesnost takového termostatu dosahovala 0,01°C, proto se používal především v průmyslových podmínkách,
2. rtuťový senzor namontovaný na bimetalovém prvku, který při změně teploty změní svou polohu nebo konfiguraci a aktivuje rtuťový mechanismus. Přesnost závisí na přesnosti bimetalového prvku a dosáhla 0,5°C. Zařízení bylo používáno v průmyslových i domácích podmínkách.

Na obrázku je znázorněno zařízení rtuťového termostatu. Baňka se rtutí je připevněna k bimetalovému prvku, který reaguje na teplotu a naklání baňku jedním nebo druhým směrem. Při naklonění žárovky na jednu stranu se kontakty sepnou a při naklonění žárovky druhým směrem se kontakty otevřou.

Bimetalické mechanické termostaty

Bimetalový prvek (disk, cívka, páska) se díky svým přirozeným vlastnostem prudce ohne při dosažení reakční teploty a aktivuje akční člen – elektrické kontakty nebo ventil. Zařízení se vrátí do původního stavu buď automaticky (obvykle se používá v systémech chránících systémy před přehřátím nebo přechlazením), nebo při vystavení bimetalovému prvku (pomocí knoflíku lze nastavit požadovanou úroveň teploty). Používá se v levných systémech regulace teploty – domácí topidla, tepelné clony atd.). Přesnost velmi závisí na kvalitě použitého bimetalu a obvykle se pohybuje v rozmezí 0,5–4 °C.

Voskové termostaty

Obvykle se používá v chladicím systému automobilových motorů. Regulací průtoku chladicí kapaliny a směšovací kapaliny o různých teplotách (cirkulujících velkými a malými okruhy) umožňuje zařízení udržovat optimální teplotní úroveň (v závislosti na značce vozu) v rozmezí 70-95°C. V utěsněné komoře, ve které je vosková deska umístěna, je speciální zařízení, které otevře ventil, pokud se provozní teplota zvýší.

Kapilární termostaty

Používá se v topných systémech, plynových pecích, kotlích, systémech ochrany proti přehřátí. Podle způsobu provedení se rozlišují termostaty nastavené na danou teplotu a nastavitelné. Zařízení se skládá z baňky naplněné plynem nebo kapalinou, spojené s ovládacím prvkem pomocí tenké trubičky – kapiláry. Konec trubky je umístěn v tělese termostatu a připojen k membráně. Při zahřátí se plyn (kapalina) rozpíná a vyvíjí tlak na membránu, čímž se aktivuje akční člen – elektrické kontakty nebo ventil, který reguluje průtok chladicí kapaliny.

Elektronické termostaty

Pro takové termostaty existují dvě technická řešení:

1. Používají se mechanické termostaty, z nichž se „odečty“ odečítají pomocí elektronického pohonu. Přesnost měření takových výrobků není obvykle příliš vysoká;
2. používají se elektronické měřicí přístroje – termočlánky, odporové snímače, pn přechody polovodičových součástek, infračervené snímače.

Příchozí informace z měřicích zařízení jsou přiváděny do elektronického obvodu, který posílá příkaz(y) do akčního členu. Takové elektronické termostaty jsou přesnější zařízení. Je jich celá řada – s indikátory teploty, programovatelné, nastavitelné atd. Oblast použití: klimatizační systémy, systémy podlahového vytápění, domácí elektrické ohřívače s digitálním zobrazením informací, elektrické pece atd.

Kapalinové termostaty

Jedná se o poměrně složité zařízení určené k regulaci od -120°C do 400°C (v závislosti na modelu) a přesné udržování (až 0.01K) teploty v laboratorních podmínkách. Obecný princip činnosti termostatu je založen na udržování nastavené teploty ohřevem a chlazením chladicí kapaliny cirkulující v pracovní lázni. Ohřev chladicí kapaliny a udržování nastavené teploty se provádí pomocí ohřívače a teplotního čidla umístěného v nádrži a elektronického regulátoru, chlazení – výměnou tepla s okolím a při teplotách blízkých okolí – navíc pomocí výměníku tepla.

Termostaty pro suchý vzduch

Navrženo pro regulaci a přesné udržování teploty v laboratorních (například inkubátorech) a/nebo průmyslových podmínkách. Obecný princip činnosti výrobku je založen na udržování dané teploty ohřevem a chlazením chladicího plynu (zejména vzduchu) cirkulujícího v pracovní komoře.