V současné moderní době digitální elektroniky jsme si již tak nějak všichni zvykli na to, že všechno řídí mikroprocesory, mikrokontroléry, inteligentní MEMS senzory, miniaturní a ještě menší integrované obvody se stále menší spotřebou elektrické energie. Jenže občas zapomínáme, že mnoho aplikací stále lze provést i jednodušeji bez drahé a složité elektroniky a při tom stejně kvalitně a efektivně. Často lze dokonce takto provést i regulaci s nulovou spotřebou dnes tolik drahé elektřiny. Regulace fyzikálních veličin totiž nemusí být nutně spjatá s elektřinou a stačí jen využívat možností chemie a fyziky.

Stejně je na tom i snad nejběžnější regulace v našem prostředí, tedy řízení teploty. Využít k tomu účelu lze velmi známé bimetaly, tedy různě mechanicky provedené „plíšky“ složené ze dvou různých „plátků“ kovů s různou teplotní roztažností. Bimetal tak při různé teplotě je různě ohnutý díky různé délce zmíněných dvou kovů. Pokud je bimetal součástí kontaktu, tak dojde při určité teplotě k jeho sepnutí nebo rozepnutí. A to bez jakékoli elektroniky. Jde tak o senzor s nulovou spotřebou. Samozřejmě, přesnost spínání takového senzoru je trošku horší než u svých elektronických kolegů (obvykle dnes chyba 3 - 5 °C), ale mnoho aplikací, jako například regulace teploty uvnitř skříně zařízení nebo v rozvaděči, který je umístěn ve venkovních nebo teplotně náročných průmyslových prostorech, nevyžaduje větší přesnost a tato chyba není významná.

Toho využívají výrobci termostatů, topných a chladících prvků, které jsou určeny právě pro účely vyhřívání nebo chlazení skříní a rozvaděčů s teplotně citlivou elektronikou. Takové komponenty na DIN lištu nebo pro přišroubování na stěnu nebo do panelu dodává například firma STEGO.

V jejím katalogu lze nalézt jak samotné nastavitelné i pevně nastavené termostaty, krabičky pro spínání kontaktu na základě relativní vlhkosti, tzv. hygrostaty, nebo kombinované termo-hygrostaty, tak i ventilátory s filtrem, konvektivní topná tělesa a kompaktní teplovzdušné ventilátory, které v sobě, pokud dáváte takovému řešení přednost, integrují termostat. Tyto kompletní celky stačí jen postavit nebo zašroubovat do skříně společně s elektronickými komponenty a přivést napájení 230 V AC a nastavit „točítkem“ teplotu a již se o nic nestarat nebo případně k nim připojit doplňkový termostat. Ale ani složení a propojení požadovaného topného nebo chladícího systému z jednotlivých komponent není nic těžkého. V nejjednodušších případech stačí jen kladný nebo fázový vodič stejnosměrného 24 V nebo střídavého 230 V napájecího napětí připojit na jeden vstup termostatu, druhý vodič přímo na svorku topného tělesa propojit vhodně dimenzovaným vodičem (např. s průřezem 1,5 mm²) a vše je hotovo. Z mechanického pohledu obě komponenty například připevníme na společnou DIN lištu, termostat do určité vzdálenosti od topného tělesa v závislosti na požadavku rychlosti reakce a regulace termostatu.

Použití regulace teploty jednoduchými termostaty

Termostaty

Obecně se běžně prodávané bimetalové termostaty zmíněného výrobce vyznačují teplotní regulací v rozsahu -10°C až 80°C s přesností +/- 4°C a poskytují toleranci spínání kontaktu okolo 7°C. Okamžitý kontakt s nízkým přechodovým odporem a životností několik stovek tisíc sepnutí obvykle umožňuje připojit napětí až 250 V AC a spínat proudy až 10 A nebo výkony 30 W DC.

Topná tělesa

Běžné provedení topných těles pro zde výše uvedené účely pracuje na principu polovodičového PTC termistoru jako topného elementu ve spojení s leštěným nebo eloxovaným hliníkovým tepelným zářičem, který může být pro vyšší bezpečnost uložen v plastovém pouzdru. I když se samotný topný element PTC vyznačuje regulační funkcí, nenahrazuje a ani v topném režimu nemůže nahrazovat regulační funkci externího připojeného termostatu. PTC charakteristika je však dobře patrná na topné charakteristice, kdy například při teplotě okolního vzduchu -40°C má tělísko topný výkon 237 W a při teplotě + 40°C dává už „jen“ 140 W. Běžně se prodávají tělesa s topným výkonem 9 W až 1200 W (hodnota se udává pro okolní teplotu cca 0°C) pro přišroubování na stěnu nebo upevnění. Nejmenší provedení mohou být jen v podobě „hliníkového válečku“ průměru 10 a výšky 45 mm. Největší topné ventilátory pak mají rozměry i 180 x 62 x 140 mm. Napájení bývá standardně 230 V AC, k dispozici jsou však i verze pro 120V AC, na přání i nízkonapětové stejnosměrné verze. Povrchová teplota elementu se dle jeho výkonového dimenzování a ploše zářiče je až 180°C, výkonná topná tělesa a topení s ventilátorem v plastovém poudru jsou řešena tak, aby měla nízkou povrchovou teplotu (do 80°C). Tato moderní tělesa jsou bezpečná při dotyku, nepotřebují zemnění a velmi jednoduše se instalují i zapojují.

Závěr

Proč dělat věci složitě, když to jde jednoduše. Tak toto by mohlo být motto tohoto článku o snadné regulaci teploty s bimetalovými termostaty a topnými tělesy. V dnešní době plné špičkové digitální elektroniky však je nutné mít na zřeteli, že často i primitivní řešení může být to nejlepší a že v jednoduchosti je krása. Občas mi v posledních letech připadá, že ne vždy se tímto platným rčením technici, projektanti a vůbec lidé řídí.

DOWNLOAD & Odkazy

• Domovská stránka společnosti STEGO, výrobce prvků pro regulaci teploty a vlhkosti - www.stego.cz
• Článek o prosvětlených 3polohových přepínačích BACO - http://automatizace.hw.cz/podsvicene-3mistne-otocne-prepinace-baco
• Článek o praktických zkušenostech se prosvícenými tlačítky Telemecanique - http://automatizace.hw.cz/prakticke-zkusenosti-svitici-tlacitka-telemecanique
• Další zajímavé články z oblasti automatizace naleznete na serveru automatizace.hw.cz