Как работает терморегулятор на батарее

Содержание

1. Терморегулятор на батарею: принцип работы, настройка, установка
2. Механический терморегулятор
3. Составные элементы
4. Факторы воздействия
5. Как работает терморегулятор на батарее
6. Электронные терморегуляторы
7. Принцип работы
8. Установка терморегулятора на батарею
9. Терморегуляторы на электрических радиаторах
10. Как выбрать и установить терморегуляторы на батареи отопления
11. Для чего нужен терморегулятор
12. Устройство и принцип работы термостата
13. Разновидности и выбор терморегуляторов
14. Установка и настройка
15. Монтаж термоголовки
16. Рекомендуем:
17. Как выбрать терморегулятор для радиаторов отопления
18. Принцип работы термостатического клапана
19. Рекомендации по выбору
20. Как установить терморегулятор на батарею
21. Заключение

 

Терморегулятор на батарею: принцип работы, настройка, установка

January 17, 2016

Главной задачей отопительной системы является поддержание комфортной температуры воздуха в здании. Эта температура может быть различной, в зависимости от назначения помещения, но обязательным условием является ее неизменность на протяжении всего дня.

В помещение тепловая энергия поступает от системы отопления через радиаторы. Объем тепловой энергии, отдаваемый нагревательными приборами, регулируется количеством теплоносителя.

Устройством, осуществляющим регулирование поток жидкости, поступающей в радиатор, является клапан или вентиль, который может быть автоматическим или ручным.

В помещении всегда происходит теплообмен с окружающим пространством. Это приводит к оттоку или притоку из помещения тепла, и, следовательно, к понижению или повышению в нем температуры воздуха.

Для восстановления в помещении теплового баланса необходимо увеличить или уменьшить количество тепла, поступающего от нагревательных приборов. С этой задачей прекрасно справится терморегулятор на батарею, установленный на подводящих трубопроводах.

Механический терморегулятор

Данное устройство состоит из клапана и чувствительного элемента (термической головки). Они функционируют слаженно без посторонней внешней энергии. Термическая головка комплектуется приводом, регулятором и жидкостным элементом, который может заменяться упругим или газовым.

Выбирать терморегулятор на батарею необходимо с учетом всех факторов, которые в дальнейшем смогут оказать влияние на его работу. Важно произвести специальный расчет — только в этом случае данный прибор будет функционировать максимально эффективно.

Составные элементы

Механический терморегулятор на батарею состоит из следующих элементов:

• Компенсационный механизм.
• Шток.
• Разъемное соединение.
• Золотник.
• Чувствительный элемент.
• Термостатический элемент.
• Клапан термостатический.
• Шкала настройки.
• Накидная гайка.
• Кольцо, которое фиксирует заданный температурный режим.

Факторы воздействия

На температуру в помещении, а значит, и на работу механического терморегулятора способны воздействовать следующие факторы:

• Наружная температура.
• Проветривание или сквозняк.
• Солнечный свет.
• Дополнительные источники холода или тепла (холодильник, трубопровод с горячей водой, электрические нагревательные приборы и т. д.).

Как работает терморегулятор на батарее

При изменении в обогреваемом помещении температуры воздуха происходит изменение количества теплоносителя. Одновременно с этим изменяется объем сильфона, что приводит в действие регулирующий золотник. Перемещение золотника напрямую связано с изменением в комнате температуры воздуха. При изменении температуры чувствительный элемент реагирует и приводит в действие шток клапана регулятора. В результате изменение хода осуществляет регулирование подачи теплоносителя в нагревательный прибор.

Терморегулятор на батарею механического типа необходимо устанавливать на подающем трубопроводе. При этом головка терморегулятора должна располагаться горизонтально, не должна подвергаться влиянию прямых солнечных лучей и тепла. Если клапан закрыт занавеской или заставлен мебелью, то образуется нечувствительная зона, другими словами, термостат не контактирует с температурой окружающей среды, и по этой причине он не выполняет свои функции эффективно.

Если же иное размещение данного устройства не представляется возможным, применяются специальные датчики с накладным чувствительным элементом, предназначенные для дистанционного регулирования.

Электронные терморегуляторы

Электронный регулятор температуры отопления представляет собой автоматическое устройство регулирования, обеспечивающее поддержание заданного температурного режима в различном тепловом оборудовании.

В отопительной системе он осуществляет автоматическое управление котлом и остальными исполнительными механизмами (клапанами, насосами, смесителями и т. д.). Основная цель электронного терморегулятора – создание в помещении температурного режима, который был заранее определен пользователем.

Принцип работы

Регулятор температуры отопления электронного типа укомплектован термодатчиком, который устанавливается в месте, свободном от прямого воздействия нагревательных электроприборов, он обеспечивает прибор информацией о термическом состоянии помещения. На основании полученных данных электронный прибор управляет элементами отопительной системы.

Различают цифровые и аналоговые термореле с регулировкой температуры. Первые получили наибольшее распространение благодаря своей функциональности. Терморегуляторы электронного типа бывают:

• С закрытой логикой.
• С открытой логикой.

Закрытая логика – это постоянный алгоритм работы во времени и жесткая внутренняя структура, не зависящая от изменения факторов окружающей среды. Можно изменять лишь определенные программируемые параметры.

Терморегулятор с открытой логикой – это свободно программируемое устройство, характеризующееся большим диапазоном функций и настроек, его можно настроить на любую работу и условия окружающей среды.

В отличие от приборов с закрытой логикой, данные устройства не получили столь широкого распространения. Обосновано это тем, что их управление требует определенной квалификационной степени. Поэтому далеко не каждому рядовому гражданину под силу разобраться в режимах и настройках электронных терморегуляторов. Широкое применение получила открытая логика в индустриальном сегменте, однако со временем она может стать неотъемлемым элементом быта любого человека.

Установка терморегулятора на батарею

В процессе монтажа очень важно придерживаться инструкции и не размещать устройства данного типа в нишах, за декоративными решетками и шторами. Если же по какой-либо причине это не представляется возможным, устанавливается дистанционный датчик.

Неэффективно устанавливать терморегулятор для чугунных батарей, так как они очень долго нагреваются и остывают.

Прежде чем перейти к монтажу терморегуляторов необходимо отключить стояк и слить теплоноситель из отопительной системы.

Только после этого можно перейти к работам по установке данного прибора, их рекомендуется выполнять в следующей последовательности:

• Горизонтальные подводки трубопроводов отрезаются на определенном расстоянии от нагревательного прибора.
• Отсоединяется отрезанный трубопровод и запорное устройство.
• Отсоединяются гайки и хвостовики совместно с гайками клапана или крана.
• В пробки радиатора заворачиваются хвостовики.
• На выбранное место устанавливается трубная обвязка.
• Обвязка соединяется с горизонтальными трубопроводами.

Настройка термореле с регулировкой температуры производится следующим образом:

• В помещении плотно закрываются все окна и двери, чтобы утечку тепла свести к минимуму.
• В помещении, где требуется поддержание определенного значения температуры, необходимо установить комнатный термометр.
• Клапан полностью открывается, для чего головка терморегулятора поворачивается до упора влево, в таком случае радиатор будет функционировать с максимальной теплоотдачей, в помещении начнет повышаться температура.
• Как только температура станет выше первоначальной на 5-6 °C, нужно закрыть клапан, для этого его головка поворачивается до упора вправо, после чего в помещении начнет постепенно остывать воздух.
• После того как температура достигнет желаемой величины, клапан медленно открывается посредством вращения головки регулятора в левую сторону. При этом необходимо внимательно прислушаться, как только услышите шум воды и ощутите резкое нагревание корпуса терморегулятора, прекратите вращение головки и запомните ее положение.
• Настройка полностью завершена. Температура в помещении будет держаться с точностью до 1 °C.

Терморегуляторы на электрических радиаторах

В условиях современной работы коммунальных предприятий, когда в холодный период года в квартирах далеко не всегда температура имеет необходимую для комфортного ощущения величину, многие переходят на электрические нагревательные приборы. Они могут выполнять как функцию дополнительного, так и основного источника тепла.

Как правило, сегодня многие производители выпускают электрические батареи с терморегулятором, что позволяет устанавливать индивидуальную температуру в каждой комнате. Электрические радиаторы – это удобная альтернатива и отличное дополнение центральному отоплению.

Как выбрать и установить терморегуляторы на батареи отопления

Ярким представителем управляющей арматуры отопительных систем является терморегулятор для батареи, иначе – радиаторный клапан или термостатический вентиль. Как и прочие новинки в сфере отопления, он пришел к нам из Европы, причем почти сразу был внесен в государственные строительные нормы как обязательный элемент любой водяной системы обогрева. Соответственно, цель данной статьи – раскрыть принцип работы терморегулятора и подсказать пользователям, как его подобрать, установить и настроить в домашней системе отопления.

Для чего нужен терморегулятор

Правильно выбранные и установленные термостатические вентили позволяют не только экономить энергоносители, но и сильно упрощают жизнь домовладельцу в плане регулировки температуры в помещениях. Ведь с помощью котлов отопления можно менять обогрев всех комнат одновременно, увеличивая или уменьшая температуру теплоносителя. А вот регуляторы батарей отопления дают возможность нагревать помещения по-разному в зависимости от их назначения, что приносит немалую экономию энергоносителей.

Для справки. К большинству современных котлов можно подключить выносной терморегулятор отопления, чтобы управлять нагревом в автоматическом режиме. Но это не решает вопрос, поскольку теплоноситель с определенной температурой все равно будет поступать во все комнаты сразу.

Задача термостатического клапана – регулировать количество поступающего в радиатор теплоносителя в зависимости от температуры воздуха в помещении, автоматически ее поддерживая на том уровне, что установил пользователь. Главное, чтобы со стороны теплогенератора поступало достаточное количество нагретой воды, ведь терморегулятор для радиатора может только уменьшать ее расход, но не увеличивать.

О назначении радиаторных термоклапанов доступно рассказывается в следующем видео:

Любой автоматический радиаторный клапан состоит из 2 частей:

1. Термостатический вентиль с исполнительным механизмом перекрывания потока теплоносителя.
2. Термоголовка с управляющим элементом, реагирующим на изменение температуры воздуха.

Вентиль, изготавливаемый из латуни, имеет традиционный механизм с рабочим конусом, входящим в седло и таким способом уменьшающим его проходное сечение. Отличие от обычного ручного крана состоит в том, что конус прикреплен к нажимному штоку с пружиной, выходящему наружу. Нажатие на конец штока осуществляет второй элемент – термоголовка. Чем сильнее нажатие, тем меньше проходное сечение. Ниже на схеме показано устройство регулятора батареи отопления в сборе:

Внутри термостатической головки находится маленький герметичный контейнер, заполненный термочувствительной средой — жидкостью или газом. При нагревании эта среда расширяется, контейнер увеличивается и сильнее нажимает на шток, перекрывая поток теплоносителя. При охлаждении процесс идет в обратном направлении, в чем и заключается принцип работы термоголовки. Рукоятка регулировки с нанесенной шкалой механически ограничивает максимальное открывание клапана.

Важно. Установленный на батарею терморегулятор влияет только на расход теплоносителя, меняя его в ту или иную сторону. Термостат не является регулятором температуры воды, то есть, выполняет количественное регулирование, но не качественное.

Разновидности и выбор терморегуляторов

По исполнению радиаторные вентили делятся на 3 группы:

• прямые;
• угловые;
• в составе гарнитуры подключения отопительных приборов.

Если с прямыми и угловыми терморегуляторами все понятно, то о гарнитуре следует сказать отдельно. Она позволяет одновременно установить термостат на батарею и подключить ее к трубам, выходящим прямо из пола. Хотя цена подобной гарнитуры выйдет больше, чем традиционные подводки из труб, зато выглядеть подобное присоединение будет куда эстетичнее.

Гарнитура подключения радиатора со встроенным термостатом

Для двухтрубных систем с циркуляционным насосом отопления подойдет любой из перечисленных клапанов, вопрос заключается лишь в способе подключения отопительного прибора, а с технической точки зрения все они одинаковы. Другое дело – однотрубная схема, для нее лучше купить специальный регулятор температуры батареи с увеличенным проходным сечением седла. Такие терморегуляторы оказывают меньшее гидравлическое сопротивление, что хорошо видно на схеме:

Помимо клапанов, следует выбрать также и термоголовки для батарей, и тут сразу же рекомендация: клапан и головка должны быть от одного производителя, а стыковочные резьбы совпадать. Стандартная резьба на вентиле – М28 и М30. Вообще, выбор конструкций головок не слишком широк – кроме обычных элементов со встроенным сильфоном есть еще изделия с электронным блоком управления и дисплеем. Эти терморегуляторы – программируемые, их можно настраивать на поддержание различных температур в комнате в течение дня.

Совет. Выбирая программируемую термостатическую головку, помните, что она нуждается в электропитании от батарей или сети. Чтобы терморегулятор работал корректно, за наличием электропитания придется следить.

В тех случаях, когда планируется монтаж отопительных приборов за экранами либо окна комнаты предполагается завесить плотными шторами, обычные термоэлементы могут функционировать некорректно. Из-за слабого движения воздуха в районе радиатора температура за экраном и перед ним может отличаться на пару градусов, так что дополнительно к терморегулятору стоит купить выносной датчик с капиллярной трубкой.

Стоящий за экраном датчик посредством капиллярной трубки будет управлять термостатом, ориентируясь на правильную температуру в помещении. Существует и более продвинутая версия в виде выносного регулятора, который тоже присоединяется капиллярной трубкой. Но тут надо быть внимательнее: не ко всем вентилям такие термоголовки подходят, поэтому при выборе терморегулятора нужно консультироваться с продавцом.

Напоследок несколько слов о производителях радиаторных клапанов. Их появилось достаточно много, особенно китайских, чье качество более чем сомнительно. Однозначно рекомендуются к применению терморегуляторы следующих брендов, их надежность не подлежит сомнению:

Совет. Не следует покупать и устанавливать термостаты на все радиаторы в доме. Правило такое: чтобы обеспечить нормальное регулирование, в каждом помещении надо оснастить терморегуляторами только те батареи, чья суммарная мощность составляет 50% от общей и более. Простыми словами: при 2 отопителях в комнате вентиль надо ставить на одном (который больше), при 3 – на двух радиаторах и так далее.

Установка и настройка

Перед тем как купить и установить терморегулятор на батарею, надо убедиться, что ваш отопительный прибор не укомплектован клапаном с завода. Это касается стальных панельных радиаторов некоторых производителей, например, KERMI или HEIMEIER. Для них нужно приобрести только саму термостатическую головку с подходящей резьбой и вкрутить ее в соответствующее гнездо.

Настройка и установка терморегулятора на батареи своими руками не должна вызвать у вас больших сложностей. Вот несколько рекомендаций:

1. Вентиль всегда ставится только на подающем трубопроводе.
2. Соблюдайте направление потока, указанное в паспорте на изделие.
3. При монтаже используйте американки, дабы узел всегда можно было разобрать.
4. Положение клапана и головки, а также расстояния до ближайших конструкций указаны на схеме:

Если в терморегуляторе не предусматривается функция механической блокировки потока теплоносителя, то для обслуживания радиатора перед клапаном придется поставить дополнительный шаровой кран, как показано на схеме:

Монтаж термоголовки

Крепление элемента к корпусу вентиля осуществляется двумя способами – на резьбе или простым защелкиванием, как на изделиях фирмы DANFOSS. В любом случае сначала надо снять с буксы клапана защитный колпачок, затем рукоятку головки повернуть в положение «max» и вставить в гнездо до щелчка или же слегка подтянуть ключом (когда соединение – резьбовое). Если головка терморегулятора вращается нормально, то установка выполнена успешно.

Вентили некоторых производителей, а также все головки имеют функцию преднастройки. Это заблаговременное ограничение диапазона регулирования температур, которое реализуется в различных моделях по-разному. Например, терморегулятор HERZ ARMATUREN ограничивается с помощью специальных штифтов, в других изделиях прилагается ключ, фиксирующий головку в определенном положении.

Эксплуатационная настройка термостата батареи осуществляется рукояткой с нанесенной шкалой и цифрами (обозначениями). Как правило, диапазон плавной настройки составляет 16—28 °С, а в положении «*» клапан станет поддерживать температуру воздуха 6—7 °С, дабы не случилось размораживания.

В заключение несколько слов о совместимости терморегуляторов с чугунными приборами отопления. В принципе, противопоказаний к установке никаких нет, но есть сомнения в эффективности работы термостатов. Чугунные батареи массивны и вмещают много воды, а оттого инерционны и будут с опозданием реагировать на автоматическое регулирование. Так что здесь предпочтительнее поставить обычный кран на подаче и балансировочный – на обратке.

Рекомендуем:

Выгодно ли ставить индивидуальный счетчик тепла в квартире и как это правильно сделать Как выбрать предохранительный клапан сброса давления в котле Как подобрать трехходовой клапан для теплых полов и дровяного котла

Системы отопления > Как выбрать и установить терморегуляторы на батареи отопления

Как выбрать терморегулятор для радиаторов отопления

В странах постсоветского пространства до 40% энергоресурсов уходит на нужды отопления и вентиляции зданий, это в несколько раз больше, чем у продвинутых европейских стран. Вопрос энергосбережения стоит остро, как никогда, особенно на фоне постоянного повышения стоимости энергоносителей. Одним из устройств, позволяющих экономить тепловую энергию в доме, является терморегулятор для батареи, чья установка может уменьшить расход тепла до 20%. Но для этого необходимо правильно подобрать регуляторы к системе отопления и выполнить их монтаж, о чем и будет рассказано в данной статье.

Первые термостаты для радиаторов, призванные поддерживать постоянную температуру в помещении, были изобретены еще в далеком 1943 году фирмой DANFOSS, ей же принадлежит первенство на рынке по производству и продаже подобных устройств. По этой причине наша статья будет опираться на материалы и рекомендации компании DANFOSS, чей многолетний опыт не подлежит сомнению.

За прошедшие с момента изобретения годы терморегуляторы для радиаторов видоизменились и стали такими, какими мы их знаем. Конструктивно они состоят из двух основных элементов: клапана и термоголовки, соединяющихся между собой фиксирующим механизмом. Назначение термоголовки – воспринимать температуру окружающей среды и для ее регулирования воздействовать на исполнительный механизм – клапан, он и перекрывает поток теплоносителя, поступающего в отопительный прибор.

Такой метод регулирования называется количественным, поскольку устройство влияет на расход проходящего в радиатор теплоносителя. Существует и другой метод – качественный, с его помощью меняется температура воды в системе. Это осуществляет регулятор температуры (смесительный узел), устанавливаемый в котельной или тепловом пункте.

Чтобы понять принцип работы термоголовки, предлагается изучить схему прибора, изображенного в разрезе:

Внутри корпуса элемента расположен сильфон, заполненный термочувствительной средой. Она бывает двух видов:

Жидкостные сильфоны проще в изготовлении, но проигрывают газовым по быстродействию, поэтому последние получили очень широкое распространение. Итак, при повышении температуры воздуха вещество в замкнутом пространстве расширяется, сильфон растягивается и нажимает на шток клапана. Тот, в свою очередь, перемещает вниз специальный конус, уменьшающий проходное сечение клапана. В результате расход теплоносителя уменьшается. При охлаждении окружающего воздуха все происходит в обратном порядке, количество протекающей воды растет до максимума, это и есть принцип работы терморегулятора.

Рекомендации по выбору

В зависимости от типа системы отопления и условий монтажа прибора, для управления потоком теплоносителя могут применяться комплекты клапан – термоголовка в различных сочетаниях. В однотрубных системах обогрева рекомендуется устанавливать клапаны с повышенной пропускной способностью и малым гидравлическим сопротивлением (маркировка изделия производства DANFOSS – RA-G, RA-KE, RA-KEW).

Та же рекомендация касается и двухтрубных самотечных систем, где теплоноситель циркулирует естественным образом, без принудительного побуждения. Если же схема обогрева – двухтрубная с циркуляционным насосом, то следует выбрать клапан с возможностью регулировки пропускной способности (маркировка DANFOSS – RA-N, RA-K, RA-KW). Эта регулировка производится достаточно просто и специальный инструмент для нее не нужен.

Когда вопрос с подбором клапана решен, нужно определиться с типом термоголовки. Они предлагаются в следующих исполнениях:

1. С внутренним термоэлементом (как на схеме, представленной выше).
2. С выносным температурным датчиком.
3. С внешним регулятором.
4. Электронные (программируемые).
5. Антивандальные.

Обычный терморегулятор для радиаторов отопления с внутренним датчиком принимается к установке, если есть возможность расположить его ось горизонтально, чтобы воздух помещения свободно омывал корпус прибора, как показано на рисунке:

Внимание! Не допускается установка терморегулятора на батарею в вертикальном положении, тепловой поток, поднимающийся от подающего трубопровода и корпуса клапана, станет оказывать влияние на сильфон, в результате чего устройство будет работать некорректно.

Если горизонтальный монтаж головки невозможен, то лучше приобрести к ней выносной датчик температуры в комплекте с капиллярной трубкой длиной 2 м. Именно на таком расстоянии от радиатора можно расположить данное устройство, прикрепив его к стене:

Помимо вертикального монтажа для покупки выносного датчика бывают и другие объективные причины:

• радиаторы отопления с регулятором температуры находятся за плотными шторами;
• в непосредственной близости от термоголовки проходят трубы с горячей водой либо присутствует другой источник тепла;
• батарея стоит под широким подоконником;
• внутренний термоэлемент попадает в зону сквозняка.

В комнатах с высокими требованиями к интерьеру батареи зачастую прячут под декоративными экранами из различных материалов. В таких случаях попавший под кожух терморегулятор регистрирует температуру скапливающегося в верхней зоне горячего воздуха и может целиком перекрыть теплоноситель. Мало того, полностью закрыт доступ к управлению головкой. В этой ситуации выбор следует сделать в пользу выносного регулятора, совмещенного с датчиком. Варианты его размещения показаны на рисунке:

Электронные термостаты с дисплеем также бывают двух видов: со встроенным и съемным блоком управления. Последний отличается тем, чтоб электронный блок отсоединяется от термоголовки, после чего она продолжает функционировать в обычном режиме. Назначение подобных устройств — регулировка температуры в помещении по времени суток в соответствии с программой. Это позволяет снижать отопительную мощность в рабочее время, когда дома никого нет и в прочих подобных случаях, что приводит к дополнительной экономии энергоресурсов.

Когда в доме есть маленькие дети, которым все хочется попробовать своими ручками, лучше установить терморегулятор антивандального типа с кожухом, предохраняющим настройки прибора от неквалифицированного вмешательства. Это касается и термостатов, стоящих в других общественных зданиях: детских садах, школах, больницах и так далее.

Как установить терморегулятор на батарею

Первая рекомендация – не ставить термоголовки на все нагреватели в пределах видимости. Здесь правило следующее: регулированию должны подвергаться радиаторы, чья суммарная мощность составляет 50% и более от всех, находящихся в одной комнате. Например, когда в помещении имеется 2 отопителя, то термостатом должна быть оснащена 1 батарея, чья мощность больше.

Совет. Если в качестве отопительных приборов применены чугунные радиаторы, то поддержание микроклимата с помощью термостатических клапанов будет неэффективным. Дело в том, что работа чугунных батарей очень инерционна, после перекрытия потока теплоносителя они еще долго излучают тепло и наоборот, долго разгоняются. Монтаж клапанов не имеет смысла, вы только напрасно потратите свое время и средства.

Первую часть устройства – клапан – рекомендуется монтировать на подводящий подающий трубопровод в момент подключения радиатора к отопительной системе. В случае когда его требуется врезать в собранную систему, то подводку подачи придется демонтировать. Это доставит некоторые сложности, если подключение выполнено стальными трубами, понадобится инструмент для резки труб и нарезания резьбы.

После того как термостат на батарею отопления установлен, термоголовка монтируется без всякого инструмента. Достаточно просто совместить метки на корпусах и плавным нажатием зафиксировать головку в гнезде. Сигналом послужит щелчок фиксирующего механизма.

Немного сложнее устанавливать антивандальный терморегулятор, для этого понадобится шестигранный ключ размером 2 мм. Совместив требуемые метки, как показано на схеме, нужно прижать термоголовку, а шестигранником закрутить фиксирующий болт, находящийся сбоку.

Монтаж выносного датчика и регулятора осуществляется на свободном от деталей интерьера и мебели участке стены, разместив их на высоте 1.2—1.6 м от пола, как показано на схеме:

Сначала дюбелями к стене прикрепляется монтажная пластина, а потом на нее простым нажатием защелкивается корпус. Капиллярная трубка закрепляется к стене пластмассовыми хомутиками, как правило, они идут в комплекте с изделием.

Помимо штатной регулировки температуры в головках предусмотрена настройка терморегулятора на максимальный и минимальный пределы, дальше которых поворот колеса станет невозможным. Для этого предусмотрены ограничительные штифты, находящиеся в задней части изделия. Нужно вытащить один из них и после отладки системы вставить в отверстие под соответствующей меткой:

Заключение

Источники: http://fb.ru/article/224805/termoregulyator-na-batareyu-printsip-rabotyi-nastroyka-ustanovka, http://otivent.com/kak-vybrat-i-ustanovit-termoregulyatory-na-batarei, http://cotlix. com/termoregulyator-dlya-radiatorov

 

 

Как вам статья?

Как работает терморегулятор для радиатора отопления – Радиаторы отопления

Перейти к контенту

Терморегуляторы для систем отопления – это автоматические и ручные термоголовки с термостатическими клапанами, которые позволяют поддерживать заданную температуру в помещении. И экономить, ведь если в комнате никого не будет ближайшие несколько часов, то можно выставить минимальную температуру, и термоголовка ограничит поступление теплоносителя в радиатор. Это позволяют сэкономить и уменьшить оплату за тепло. Правда экономить они помогут только если у вас свой котел или отопление подключено через счетчик тепловой энергии

Что дают автоматические и ручные регуляторы для радиаторов отопления

Разберемся сколько же помогут сэкономить терморегуляторы и как быстро окупится их установка. Бережливый расход тепла с помощью термостатов отопления позволяет сэкономить от 30 до 46% расходов. Разница зависит от типа и возможностей конкретного терморегулятора на батарею.

1. До 30% позволяют сэкономить самые простые механические терморегуляторы с жидкостным сильфоном. Например, терморегуляторы от бренда Vario Term. Они не требуют электропитания, совершенно автономны и надежны и служат столько же сколько и радиатор отопления 25-30 лет. Главные достоинства жидкостных терморегуляторов простота и низкая цена. Цена комплекта из термоголовки и клапана с резьбой под врезку в трубу начинается с 35 долларов. А отдельно термоголовка для радиатора стоит от 8-10 долларов. Ведь некоторые серии стальных панельных радиаторов уже укомплектованы встроенным термостатическим клапаном и нужно купить только термоголовку. Если собираетесь монтировать новые батареи присмотритесь к стальным радиаторам Пурмо (Финляндия) они лучшие в своем классе.
2. До 35% позволяют сэкономить механические терморегуляторы отопления с газовым рабочим телом. Они похожи на предыдущий вариант, но работают быстрее и точнее. У них те же достоинства и недостатки. К недостаткам механических регуляторов можно отнести:
   • невозможно задать график, чтобы расход тепла снижался днем, когда все на работе;
   • нужно подходить к каждому, чтобы установить необходимое значение температуры.
3. До 46% позволяют сэкономить автоматические терморегуляторы. Да, они нуждаются в электропитании, но часто это пальчиковые батарейки которых хватает на весь отопительный сезон. Бывают как индивидуальные, так и комнатные и домовые терморегуляторы с монтажом на стенку, кото см. фото ниже. Домовые терморегуляторы могут управлять не только батареями и распределительными клапанами, но и режимом работы котла.

Автоматические термостаты можно программировать и задавать суточный график работы. Большинство из них работают с выносными датчиками температуры, что позволяет точнее выбирать температурный режим. Также у них меньше инерционность. Некоторые модели совместимы с системой умный дом, и дают возможность управлять температурой в каждой комнате со смартфона. Цена из заметно выше, но и прирост экономии значительный.

Что касается срока окупаемости, то все зависит типа и количества терморегуляторов. Механические терморегуляторы окупаются за первый же отопительный сезон. Если конечно были закуплены и установлены так как нужно и где нужно. Например, можно сэкономить и на отоплении, и на самих терморегуляторах, если устанавливать их через один радиатор. Например, в комнате два радиатора, а термоголовка на одном и т.д.

И конечно же у вас сэкономить можно если у вас есть помещения отапливать которые 24 часа в сутки не нужно. Если у вас небольшой дом в котором 2-3 жилые комнаты и все время есть кто-то дома, то регулятор может и поможет сэкономить, но не больше 5-7%. Это тоже деньги и решение купить терморегулятор для радиаторов окупится, но за 3-4 года.

Принцип работы терморегулятор для батарей отопления

Еще раз напомним – терморегулятор может только уменьшить количество теплоносителя за единицу времени. Если батареи еле теплые, то термоголовка на батарее никак не поможет.

Принцип работы у всех разновидностей терморегуляторов состоит в том, что есть датчик, который отслеживает температуру воздуха в помещении и есть клапан, который регулирует подачу горячей воды в радиатор отопления. 

Например, если на терморегуляторе выставлена температура в 20°С, а по факту в комнате 24°, то регулятор уменьшит скорость потока теплоносителя. И наоборот, если в комнате 17°С, а на терморегуляторе радиатора установлено 20°, то клапан откроется шире, и радиатор разогреется сильнее пока температура не достигнет заданного значения. 

На иллюстрации ниже приведена схема самого простого ручного терморегулятора на батарею с жидкостным сильфоном. Он состоит из двух основных узлов:

• термостатического клапана (продается как отдельно, так и уже входит в состав некоторых радиаторов;
• регулирующей термоголовки, которая в зависимости от температуры воздуха действует на шток клапана (продаются отдельно или в комплекте с клапаном внешней установки).

Термодатчиком и рабочим телом в таком виде термоголовок служит жидкость с высоким коэффициентом температурных расширений. Жидкость помещена в герметичный сильфон. Когда температура растет – жидкость расширяется и сильнее толкает нажимной шток рабочего клапана. Если давление жидкости превышает силу сопротивления пружины, то седло клапана частично перекрывает и ограничивает поток горячей воды. Головка для ручного регулирования позволяет ослаблять или усиливать сопротивление пружины. Например, если выставить на регуляторе значение +28°С, то сильфон не сможет преодолеть силу пружины. И поток теплоносителя не будет ограничен. Сложно представить ситуацию, когда в зимнее время температура в комнате превысит +28°, поэтому поток будет оставаться максимальным. 

И наоборот, если установить терморегулятор положение 1 или обозначенное снежинкой, то клапан будет открыт совсем немного. Это режим предназначен для защиты системы отопления от замерзания, в случае отъезда.

Некоторые терморегуляторы с клапанами могут перекрыть трубу полностью в положении 0 и их даже можно использовать как отсекающий кран. Но не все, и все же лучше устанавливать перед регулятором шаровой кран. Стоит, он недорого, но держит со 100% гарантией, рекомендованная схема подключения терморегулятора на батарею на рисунке ниже.

Кроме простых механических терморегуляторов, где рабочим телом является жидкость или газ и основанных чисто на физических свойствах, есть электронные термостаты с возможностью программирования температуры и графика работы. Дальше разберемся подробнее как выбрать регулятор отопления.

Как выбрать терморегулятор на батарею – разновидности и особенности

Первый и главный вопрос на который нужно себе ответить: зачем, для какого нужного результата нужны термостатические регуляторы. Это и определит выбор, а чтобы можно было принять решение разберем какие они бывают и что можно получить если купить терморегулятор на батарею того или иного типа.

1. Комбинация простейшего клапана и механической термоголовки, в которой находится и датчик, и механизм регулирования. Внешний вид и принцип работы таких мы разбирали выше. Чаще всего это жидкость, которая расширяется и сжимается в зависимости от температуры воздуха. Это самый простой и дешевый вариант. При монтаже важно чтобы головка была расположена горизонтально и не была закрыта шторами нишами и другими конструкциями. Иначе показания температуры будут неверными, ведь возле радиатора отопления воздух будет намного теплее чем в остальной комнате.
2. Комбинация клапана и термоголовки с выносным датчиком, см. фото ниже. Датчик представляет собой такой же гофрированный сильфон с термочувствительным веществом и соединен с головкой капиллярной трубкой с максимальной длиной до 20 метров. Давление передается на термостатический клапан по чуть более сложному пути, но принцип работы тот же. Выносной датчик температуры нужен, когда снять данные по температуре возле радиатора отопления невозможно.
3. Также существуют терморегуляторы с выносным регулятором, который монтируется на стену, но продаются достаточно редко.
4. Электронные терморегуляторы для радиаторов отопления на батарейках. Разница в том, что здесь есть физический датчик температуры на термопаре, микропроцессор и микродвигатель для управления клапаном. Они по-прежнему могут управлять только одним радиатором, но работают гораздо точнее и быстрее. А также получили возможность работать по графику (например, снижать температуру в течении дня, а за час полтора до возвращения домой подавать больше теплоносителя и поднимать температуру в доме). Программировать можно как суточный, так и недельный график, ведь мало кому понравится снижение температуры в выходной день, когда все дома. Но нужно помнить, что они энергозависимы и нужно следить чтобы батарейки были свежими.

Какие радиаторы совместимы с терморегуляторами отопления

Прямого запрета устанавливать терморегулятор на батарею какого-либо типа или производителя нет. Но есть разница в эффективности работы. Единственным типом радиатора, с которым термоголовка не даст ощутимых результатов являются литые чугунные радиаторы. Они очень массивные сами по себе и вмещают значительный объем воды, из-за чего очень инерционны. А если радиатор медленно разогревается и медленно остывает, то регулировка подачи носителя потеряет смысл. Пока он остынет уже нужно давать команду на разогрев. Все остальные виды радиаторов отопления совместимы с терморегуляторами и показывают хороший процент экономии с теми или иными особенностями.

1. Стальные панельные радиаторы изготовлены из стального листа толщиной 1,1-1,2 мм, см. внешний вид в разрезе на иллюстрации ниже. Часто уже имеют «на борту» встроенный термостатический клапан и нужно купить термоголовку, например, почти у всех радиаторов Пурмо. Это проще и дешевле по сравнению со всеми другими видами радиаторов отопления.За счет тонких стенок очень быстро разогреваются и отдают тепло, к тому же внутренний объем панельного радиатора тоже небольшой. Поэтому с ними экономический эффект от термостатического регулятора отопления самый большой. Но стальные панельные радиаторы нельзя использовать в системах центрального отопления потому что их рабочее давление 10 бар, а в системах центрального отопления давление выше, плюс бывают гидроудары способные деформировать или даже разорвать радиатор отопления.
2. Алюминиевые радиаторы – это сборные секционные радиаторы из литых алюминиевых блоков с разветвленной ребристой структурой. У алюминия очень хорошая теплопроводность, поэтому КПД алюминиевых радиаторов самый высокий в классе. С ними также прекрасно работают терморегуляторы для радиаторов отопления, но таких приятных удобств вроде встроенных клапанов здесь не бывает.

1. Биметаллические радиаторы, здесь внутри алюминиевых секций скрыт сборный стальной коллектор. Биметаллические радиаторы выдерживают любое давление, которое бывает в системах отопления. С ними терморегуляторы для батарей тоже хорошо работают хоть и с немножко меньшей эффективностью.

Если вы хотите оснастить свою систему отопления терморегуляторами для батарей звоните по номеру (050) 414-21-26 или закажите обратный звонок.

Топологии регуляторов для систем с батарейным питанием

Скачать PDF

Abstract

В этом руководстве представлен обзор топологий регуляторов для оборудования с батарейным питанием. Обсуждение охватывает линейные регуляторы, зарядовые насосы, понижающие и повышающие регуляторы, инверторы и обратноходовые схемы. Объясняется важность пикового тока и показаны схемы каждой топологии.

Аналогичная версия этой статьи появилась в выпуске EDN от 20 января 1994 г.

Введение

Источники питания, пожалуй, самые важные элементы системы с батарейным питанием. Знание некоторых основных топологий регуляторов поможет вам выбрать и спроектировать правильные конфигурации источников питания для ваших нужд. В этом учебном пособии представлен обзор топологий регуляторов для оборудования с батарейным питанием. Обсуждение охватывает линейные регуляторы, зарядовые насосы, понижающие и повышающие регуляторы, инверторы и обратноходовые схемы. Объясняется важность пикового тока и показаны схемы каждой топологии.

Обзор топологии регулятора

Настольные компьютеры, ноутбуки, нетбуки, смартфоны, КПК и многие другие бытовые электронные устройства обычно требуют более одного источника питания. Этим устройствам может потребоваться адаптер переменного/постоянного тока, зарядное устройство, высоковольтный преобразователь постоянного/переменного тока для подсветки и другие расходные материалы для лазеров, сотовых радиопередатчиков и вспомогательных устройств. В таблице 1 показаны семь наиболее распространенных топологий регуляторов, начиная с самой простой (линейный регулятор) и заканчивая более специализированными типами (такими как обратноходовой регулятор). В таблице также перечислены плюсы и минусы каждой топологии.

Замена компонентов в базовой компоновке импульсного регулятора изменяет топологию схемы для создания регуляторов, которые повышают (повышают), понижают (понижают) или инвертируют входное напряжение. Замена катушки индуктивности трансформатором дает как минимум еще две схемы регулятора или вспомогательные выходные напряжения.

Таблица 1. Иерархия топологии DC/DC

	Плюсы	Минусы
Линейный регулятор	• Недорогой • Очень маленький • Низкий ток покоя (I Q ) • Низкий уровень шума/ЭМП	• V OUT должно быть меньше V IN • Неэффективно при высоких входных напряжениях и/или больших нагрузках
Нагнетательный насос	• Недорогой • Очень маленький • Может повышать или инвертировать	• Ограниченная выходная мощность • Ограниченный диапазон отношения входного/выходного напряжения
Понижающий (Buck)	• Самый низкий пиковый ток среди всех конфигураций импульсного регулятора • Падение напряжения только на одном ключе • Низкие пульсации тока в конденсаторе выходного фильтра • Простая катушка индуктивности • Низкое напряжение переключения	• V OUT должно быть меньше, чем V IN • Переключатель высокого напряжения
Повышение (повышение)	• Низкий пиковый ток • Переключатель нижнего плеча • Простая катушка индуктивности • Низкое напряжение переключения	• V OUT должно быть больше, чем V IN • Выход нельзя полностью отключить • Нет защиты от короткого замыкания
Инвертор	• Простой индуктор	• Только отрицательный выход • Переключатель верхней стороны • Высокие пиковые токи
Обратный ход	• Изолированный выход • Несколько выходов • Шаги вверх/вниз, инвертирование • Переключатель нижней стороны	• Трансформатор вместо катушки индуктивности • Высокие пиковые токи • Высокое напряжение переключения

В таблице 1 опущены сложные топологии, такие как регуляторы с резонансным режимом, поскольку их схемы управления потребляют слишком много энергии для небольших систем с батарейным питанием. Правило для этих систем — простота: чем проще схема, тем лучше. В простых схемах нет магнитов, простых катушек индуктивности или трансформаторов 1:1. Готовые магниты упрощают сборку и минимизируют затраты. Другие топологии могут быть получены из базовых топологий, представленных в таблице 1. Сюда входит преобразователь Кука, сочетающий в себе понижающую и повышающую топологии, и прямой преобразователь, сочетающий в себе понижающий преобразователь и половину двухтактного преобразователя. Однако в этом руководстве эти топологии подробно не обсуждаются.

Линейные регуляторы

Линейные регуляторы являются самыми простыми и наименее дорогими из цепей питания, но за эту простоту использования обычно приходится платить. Как показано в таблице 1, линейный регулятор включает в себя цепь обратной связи, которая контролирует выходное напряжение и регулирует его, управляя внутренним проходным транзистором (BJT или FET). Когда входное напряжение значительно превышает выходное, этот проходной транзистор рассеивает большое количество энергии (в виде тепла) при высоких нагрузках. Это приводит к более низкой эффективности, чем у сопоставимого импульсного регулятора.

Линейные регуляторы особенно полезны при генерировании нескольких напряжений при использовании в сочетании с импульсным регулятором. Импульсный регулятор может повысить низкое напряжение батареи. Однако вместо включения нескольких коммутаторов на небольшой плате разработчик может использовать линейные стабилизаторы из-за их низкого напряжения падения напряжения для генерирования напряжения для последующих цепей.

При использовании линейных стабилизаторов в системах с батарейным питанием важно учитывать ток покоя (типовой и при полной нагрузке), падение напряжения, тепловые характеристики и возможность отключения. В таблице 2 приведено краткое сравнение некоторых доступных регуляторов Maxim.

Таблица 2. Сравнение линейных регуляторов

Часть	Диапазон входного напряжения (В)	Ток покоя		Напряжение отпускания (при нагрузке 500 мА) (мВ)	Ток выключения (мкА)	Пакет
		без нагрузки	I НАГРУЗКА = 500 мА (мкА)
МАКС15029	от 1,425 до 3,6	275 мкА	315	40	5,5	ТДФН
МАКС1806	от 2,25 до 5,5	210 мкА	575	201	0,02	мкМАКС ®
МАКС1589	от 1,62 до 3,6	70 мкА	90	175	0,01	ЦОТ, ТДФН
МАКС1935	от 2,25 до 5,5	210 мкА	575	201	0,02	TQFN

Подробное обсуждение использования линейных стабилизаторов в схемах с батарейным питанием см. в примечании Максима по применению 751 «Линейные регуляторы в портативных устройствах».

Зарядные насосы

В зарядных насосах вместо схемы индуктор-переключатель используются конденсаторы для создания выходного напряжения, которое выше или ниже входного напряжения. Регулируемые зарядовые насосы также могут инвертировать входное напряжение.

Как правило, ток нагрузки, который может быть получен от зарядного насоса, ограничен несколькими десятками миллиампер. Выходное напряжение нерегулируемого зарядового насоса зависит от входного напряжения и падает пропорционально увеличению выходной нагрузки. Регулируемые зарядовые насосы не зависят от входного напряжения для установки выходного напряжения, и, поскольку они регулируются, выходное напряжение остается постоянным во всем диапазоне нагрузки. Некоторые зарядные насосы способны работать с током до 125 мА (например, MAX159).5), а некоторые способны управлять нагрузкой до 250 мА (MAX682).

Зарядные насосы создают шум, поскольку они заряжают и разряжают конденсаторы, подключенные к устройству. Из-за пределов легкой нагрузки и отсутствия катушки индуктивности этот шум обычно меньше по величине, чем у сравнимого импульсного стабилизатора.

Импульсные регуляторы

Импульсные регуляторы более эффективны и универсальны, чем их линейные аналоги; однако они также заметно сложнее. Параметры, влияющие на выбор топологии импульсного регулятора, включают пиковые токи нагрузки и катушки индуктивности, уровень напряжения на силовых транзисторах и необходимость магнитного и емкостного накопления энергии.

Импульсные регуляторы имеют два основных режима работы: прерывистая проводимость и непрерывная проводимость. Прерывистая проводимость позволяет току катушки индуктивности уменьшаться до нуля в течение каждого периода отключения, что приводит к передаче накопленной энергии на выходной фильтр во время каждого цикла переключения. В режиме непрерывной проводимости ток дросселя включает постоянную составляющую, пропорциональную нагрузке. Работа в режиме непрерывной проводимости снижает отношение пикового тока катушки индуктивности к постоянному току нагрузки. Это, в свою очередь, снижает размах пульсаций тока и уменьшает потери в сердечнике.

Пиковый ток критический

В преобразователях с батарейным питанием важен пиковый ток дросселя, поскольку он напрямую влияет на срок службы батареи и паразитные потери. Это частично зависит от среднего тока нагрузки, который зависит от топологии регулятора, схемы управления и от того, является ли ток катушки индуктивности непрерывным. Некоторые примеры уравнений для пикового тока дросселя для повышающих, понижающих и инверторных регуляторов показаны в таблице 3.

Таблица 3. Примеры уравнений пикового тока индуктора

Конфигурация	Устройство	Пиковый ток дросселя (А)
Понижающий/понижающий	МАКС8566
Повышение/повышение	МАКС15059
Инвертор	МАКС1846

*LIR — отношение пульсирующего тока катушки индуктивности к среднему длительному току при минимальной нагрузке. цикл. Для достижения максимальной производительности и стабильности рекомендуется выбирать LIR в диапазоне от 20% до 40%.
**T _S — период переключения устройства, η — КПД.
***D _MAX — максимальный рабочий цикл.

Стресс напряжения на переключающем транзисторе обычно не является проблемой в преобразователях с батарейным питанием. Номинальное напряжение пробоя 20 В и 50 В для стандартных полевых МОП-транзисторов с логическим уровнем соответствует низким входным и выходным напряжениям, характерным для систем с батарейным питанием.

Потери на рассеяние возникают в резистивных паразитных элементах схемы регулятора. Эти потери включают последовательное сопротивление батареи; эквивалентное последовательное сопротивление (ESR) конденсаторов фильтра; сопротивление переключающего элемента во включенном состоянии; и сопротивления в проводниках, разъемах и проводке. Потери на рассеяние пропорциональны квадрату пикового тока, поэтому уменьшение пикового тока может значительно минимизировать эти потери. Кроме того, внутренний нагрев ухудшает химический состав батареи; таким образом, чрезмерные пиковые токи могут сократить срок службы батареи.

Другие топологии

Понижающий стабилизатор — лучший выбор для большинства приложений с батарейным питанием, при условии, что вы можете позволить себе несколько ячеек, необходимых для создания напряжения батареи, превышающего выходное напряжение. Ток дросселя течет к нагрузке во время обеих фаз цикла переключения, поэтому средний выходной ток равен среднему току дросселя. Теоретически наивысшая эффективность достигается при низком входном напряжении, что подразумевает меньшее количество последовательно соединенных аккумуляторных элементов. Если предположить, что падение напряжения на ключе во включенном состоянии намного меньше, чем входное напряжение, низкое входное напряжение снижает коммутационные потери переменного тока и среднеквадратичное значение входного тока.

Повышающие или повышающие топологии генерируют выходное напряжение, превышающее входное напряжение. Эти топологии подходят для систем с ограниченным количеством аккумуляторных ячеек. Поскольку напряжение источника и индуктор включены последовательно, средний ток индуктора равен входному постоянному току, определяемому как:

I = P _IN /V _IN .

Топология инвертора, которую иногда называют повышающе-понижающей схемой, генерирует выходное напряжение, полярность которого противоположна входному напряжению. Инвертирующие и обратноходовые регуляторы электрически эквивалентны с точки зрения пиковых токов и скачков напряжения. Эти топологии наиболее подходят для приложений, требующих отрицательных или гальванизированных изолированных выходов. В целом, однако, высокие пиковые токи делают инвертирующую и обратноходовую топологии наименее привлекательными из простых регуляторов.

Инверторная и повышающая топологии работают аналогично, но выпрямленный ток катушки индуктивности инвертора создает отрицательное выходное напряжение, которому не помогает напряжение источника. Переключающий элемент инвертирующего регулятора испытывает большие перепады напряжения, что приводит к высоким потерям при переключении и нагрузке на транзистор. Кроме того, инвертирующие и обратноходовые регуляторы имеют входные и выходные фильтрующие конденсаторы, которые должны поглощать токовые формы с большими резкими переходами. На входном конденсаторе повышающего регулятора или выходном конденсаторе понижающего регулятора отсутствуют быстро движущиеся фронты сигнала.

В перевернутых топологиях используется переключатель нижнего плеча

Вы можете реализовать три отрицательные топологии, соединив классическую понижающую, повышающую и инвертирующую топологии вверх ногами. Поскольку источник входного сигнала инвертирован, вы должны поменять полярность переключателя и выпрямителя (рис. 1). Хотя в настоящее время нет IC для отрицательных топологий, вы можете использовать IC с положительным выходом. Отрицательные понижающие регуляторы обладают всеми преимуществами положительных понижающих регуляторов, а также дополнительным преимуществом переключателя на нижней стороне. В расположении переключателя на нижней стороне используется низкое сопротивление R9.0043 ON n-канальный МОП-транзистор с простыми требованиями к приводу. Отрицательный понижающий регулятор имеет некоторую привлекательность в качестве альтернативы основному положительному регулятору, если батарея может плавать относительно заземления системы. Если возможно плавание батареи, вы можете подключить заземление к отрицательному выходу, а положительную клемму батареи к V _OUT .

Рисунок 1. Вы можете инвертировать источник входного сигнала для создания трех топологий. Отрицательный понижающий регулятор (а) имеет выходное напряжение меньше, чем входное. Регулятор отрицательного наддува (b) имеет более отрицательный выходной сигнал, чем входной. Регулятор отрицательного инвертора (c) преобразует отрицательное напряжение в положительное.

Обычно создание нескольких независимых источников питания является лучшим способом создания нескольких выходов в системе с батарейным питанием. Используя простые топологии, вы можете генерировать оставшиеся выходы, используя готовые трансформаторы или отводы подкачки заряда.

Схемы со связанными индукторами (рис. 2) добавляют дополнительную обмотку обратного хода к базовым понижающим, повышающим и инвертирующим топологиям. Эти гибридные схемы важны, потому что они сочетают в себе преимущества обратноходовой схемы (изоляция и недорогие несколько выходов) с преимуществами понижающей и повышающей схем (низкий пиковый ток и низкое напряжение на коммутаторе). Схема со связанными индукторами уменьшает количество обмоток, необходимых для обратноходовой цепи, на одну. Это уменьшение позволяет использовать недорогой трансформатор 1:1 для создания двойных выходных напряжений.

Рисунок 2. Вы можете создать вспомогательные выходы, используя обратноходовой трансформатор вместо катушки индуктивности в базовой (а) понижающей, (б) повышающей и (в) инверторной конфигурациях.

Понижающий регулятор с обратноходовой обмоткой представляет собой топологию с превосходными характеристиками для многих приложений с батарейным питанием. Конфигурация отличается превосходной стабильностью, малыми пиковыми токами и низкой пульсацией на выходе. Выходная мощность вторичной обмотки зависит от тока нагрузки основного выхода и величины дифференциального напряжения на первичной обмотке. Оба этих параметра определяют изменение потока ядра, которое запускает механизм обратного хода.

Как правило, общая доступная вторичная мощность равна или меньше половины основной выходной мощности. Это правило применимо только к высоким входным напряжениям. Оценка вторичной мощности должна быть уменьшена для входных напряжений, менее чем в полтора раза превышающих выходное напряжение. Правило также не распространяется на схемы, содержащие вместо простого диода синхронный выпрямитель. Синхронные выпрямители имеют короткий период, когда первичный ток меняется на противоположный, что приводит к тому, что схема ведет себя как прямоходовой преобразователь, а не обратноходовой преобразователь. Чтобы эффективно передавать мощность в этом режиме прямой проводимости, вы должны свести к минимуму индуктивность рассеяния, уменьшить импеданс обмотки и выпрямителя и сделать конденсатор фильтра вторичного выхода настолько малым, насколько позволяют пульсации напряжения.

Диодно-конденсаторные зарядные насосы предлагают еще один недорогой способ генерировать несколько выходных напряжений. Любой узел с повторяющимися импульсами может управлять диодно-конденсаторной сетью. Выход драйвера затвора или основной коммутационный узел импульсного стабилизатора является хорошим кандидатом. Повышающие регуляторы, например, могут заряжать летающий конденсатор через заземленный диод, когда на коммутационном узле высокий уровень (рис. 3а). Включение повышающего транзистора приводит к тому, что коммутационный узел и положительное напряжение летучего конденсатора становятся равными 0 В. Когда повышающий транзистор включается, летающий конденсатор генерирует отрицательное напряжение, разряжаясь во вспомогательный выходной конденсатор.

Рис. 3. Отвод подкачки заряда предлагает недорогой способ получения вспомогательного выходного напряжения. Отвод повышающей цепи с летающим конденсатором (а) создает насос отрицательного заряда. Размещение удвоителя напряжения на выходе повышающей схемы (b) создает вспомогательный высоковольтный выход.

Диодно-конденсаторные насосы заряда лучше всего работают с повышающими импульсными регуляторами, потому что узел переключения колеблется между четко определенным напряжением V _OUT и землей. Таким образом, регулирование линии является хорошим. Тем не менее, регулировка не так хороша, когда вы касаетесь переключающего узла понижающего или инвертирующего регулятора, потому что высокое напряжение, В _IN , зависит от напряжения батареи. Регулирование нагрузки в основном зависит от прямого падения напряжения на диоде. В приложениях с очень низким энергопотреблением (20 мА или меньше), где выходной сигнал питает операционный усилитель или драйвер с затвором на полевых транзисторах, вы можете построить накачку заряда, используя недорогой диод 1N4148 и конденсатор емкостью 1 мФ.

Руководство для начинающих по импульсным регуляторам

Руководство для начинающих по переключению регуляторов

Что не так с линейным регулятором?
Линейные стабилизаторы отлично подходят для питания очень маломощных устройств. Они просты в использовании и дешевы, поэтому пользуются большой популярностью. Однако из-за судя по тому, как они работают, они крайне неэффективны.

Линейный регулятор работает, беря разницу между входное и выходное напряжения, и просто сжигая его как отработанное тепло. Чем больше разница между входным и выходным напряжением, тем больше производится тепло. В большинстве случаев линейный регулятор тратит больше энергии. понижение напряжения, чем оно на самом деле подается на целевое устройство!

С типичной эффективностью 40% и достигающей всего 14%, линейное регулирование напряжения генерирует много отработанного тепла, которое должно быть рассеивается громоздкими и дорогими радиаторами. Это также означает снижение время автономной работы для ваших проектов.

Даже новые регуляторы LDO (с малым падением напряжения) все еще неэффективные линейные регуляторы – они просто дают вам больше гибкости с входное напряжение падает.

Чем импульсный регулятор лучше?
Импульсный регулятор работает, беря небольшие порции энергии, шаг за шагом. бит, от источника входного напряжения, и перемещение их на выход. Этот осуществляется с помощью электрического выключателя и контроллера который регулирует скорость, с которой энергия передается на выходе (отсюда термин «переключающий регулятор»).

Энергетические потери, связанные с перемещением порций энергии вокруг таким образом, относительно малы, и в результате переключение Регулятор обычно может иметь КПД 85%. Поскольку их эффективность менее зависимы от входного напряжения, могут питать полезные нагрузки от источники более высокого напряжения.

Импульсные регуляторы используются в таких устройствах, как портативные телефоны, игровые платформы, роботы, цифровые камеры и ваши компьютер.

Импульсные регуляторы представляют собой сложные схемы для проектирования, и в качестве В результате они не очень популярны среди любителей. Однако Dimension Engineering создает импульсные стабилизаторы, которые еще проще использовать, чем линейные регуляторы, потому что они используют ту же 3-контактную форму фактором, но не требуют никаких внешних конденсаторов.

Что могут импульсные регуляторы, чего не могут линейные регуляторы?
При высоком входном напряжении можно управлять нагрузкой более 200 мА с линейный регулятор становится крайне непрактичным. Большинство людей используют в этих ситуациях отдельный аккумуляторный блок, поэтому у них один аккумулятор пакет для высоковольтных устройств и один для низковольтных устройств. Этот означает, что у вас в два раза больше аккумуляторов, которые нужно не забыть зарядить, и в два раза хлопот! Импульсный стабилизатор может легко питать большие нагрузки от высокое напряжение и избавит вас от необходимости тратиться на дополнительный аккумулятор.

Некоторые типы импульсных стабилизаторов также могут повышать напряжение. Линейный регуляторы не могут этого сделать. Всегда.

Как узнать, нужен ли мне импульсный стабилизатор?
Как правило, если ваше линейное напряжение решение для регулирования тратит менее 0,5 Вт мощности, импульсный регулятор будет излишним для вашего проекта. Если ваш линейный регулятор тратит впустую несколько ватт энергии, вы наверняка захотите замените его переключателем! Вот как рассчитать потери мощности:

Уравнение для потерянной мощности в линейном регуляторе:

Потери мощности = (входное напряжение – выходное напряжение) * ток нагрузки

Например, допустим, у вас есть свинцово-кислотная батарея на 12 В. батарея, и вы хотите запитать микроконтроллер, который потребляет 5 мА, и ультразвуковой дальномер, который потребляет 50 мА. И микроконтроллер, и ультразвуковой дальномер работает от 5В. Вы используете LM7805 (очень общий линейный регулятор), чтобы снизить напряжение до 5 В с 12 В.

Потеря мощности = (12 В – 5 В) * (0,050 А + 0,005 А) = 0,385 Вт

0,385 Вт не так уж плохо для потери мощности. LM7805 может обрабатывать это без большого радиатора. Вы могли бы получить больше времени автономной работы, если бы вы используется импульсный регулятор, но в этом случае потребляемая мощность так низко, что срок службы батареи в любом случае будет очень долгим.

Теперь давайте расширим этот пример и добавим два сервопривода. которые потребляют в среднем 0,375 А каждый, а также работают от источника питания 5 В. Сколько энергии сейчас тратится впустую в линейном регуляторе?

Потеря мощности = (12 В – 5 В) * (0,050 А + 0,005 А + 0,375 А + 0,375 А) = 5,635 Вт

5,6 Вт – это много отработанного тепла! Без большого радиатора LM7805 нагревался бы так, что сам отпаивался бы или плавился. макет или победить Айсмена. Даже с радиатором 5.6Вт тоже много жизни, чтобы высосать из вашей батареи без причины. Переключение регулятор, такой как DE-SW050, будет очень полезен в этом случае и снизит потери мощности примерно до 0,5 Вт.

Импульсный регулятор действительно стоит 10+ баксов?
Последнее, что нужно учитывать, это, конечно же, стоимость. Если ваш проект дешев и достаточно прост, чтобы импульсный регулятор утроить стоимость всего проекта, то импульсный регулятор может будет трудно оправдаться. Однако, если вы строите более продвинутого робота, самолет и т. д., а регулятор переключения добавляет 15% к вашим затратам, но дает вам на 35% больше времени автономной работы, тогда это хорошая сделка, верно?

Я не дурак. Я знаю, ты просто пытаешься продавать свою продукцию. Почему я должен купить импульсный регулятор именно у вас а не от другого?
Наши регуляторы легкие, маленькие, эффективные, имеют широкий диапазон ввода, имеют четкую маркировку и еще проще в использовании, чем линейный регулятор.