Senzory jsou „nervové zakončení“ moderního kotle | Archiv S. O. K 2006 | №9

Senzory jsou nedílnou součástí moderních topných zařízení. Senzor je měřicí převodník, který lze použít k získávání informací o probíhajících procesech. Znalost principu činnosti všech čidel je pro práci servisního technika nezbytná, protože téměř každá diagnostika kotle začíná kontrolou stavu a činnosti těchto prvků.

Rýže. 1. Termostat přehřátí

Rýže. 2. Snímač tlaku

Rýže. 3. Tlakový spínač (relé diferenciálního tlaku kouře, DPR)

Rýže. 4. Schéma činnosti tlakového spínače

Rýže. 5. NTC snímač

Rýže. 6. Graf závislosti odporu snímače na teplotě

Rýže. 7. Snímač NTC pro povrchovou montáž

Rýže. 8. Jazýčkové relé

Senzory jsou „nervovými zakončeními“ moderního kotle, které zajišťují koordinovaný provoz různých jednotek a složitých mechanismů topných zařízení. Senzory navíc pomáhají elektronice kotle včas rozpoznat a předcházet havarijním stavům pro bezpečný provoz zařízení. Elektronika kotle díky senzorům dostává potřebné informace pro řízení provozu zařízení a sledování všech procesů probíhajících v té době.

Funkčně lze senzory rozdělit do tří skupin: bezpečnostní, měřicí a senzory provozního režimu. Podívejme se blíže na vlastnosti každé z těchto skupin.

Bezpečnostní senzory

Zajistěte, aby byl kotel včas vypnut v následujících případech:

• přehřátí výměníku tepla;
• špatný tah v komíně;
• nízký tlak v topném systému;
• poruchy v systému odvodu kouře u turbo kotlů.

Proto se těmto senzorům také říká bezpečnostní senzory. Patří sem: kouřové a přehřívací termostaty, tlakové spínače a tlaková relé. Termostaty (obr. 1) fungují na principu bitermické desky. Když se termostat zahřeje nad nastavenou teplotu, jeho kontakty se otevřou, což je signál pro elektroniku.

Snímač tlaku v topném systému (obr. 2) také vysílá signál do systému otevřením svých kontaktů. Při poklesu tlaku pod 0,5 bar se kontakty relé rozepnou a řídicí deska zablokuje provoz kotle, aby se předešlo nehodě. V kotli HERMANN Eura TM má tlakové čidlo spodní a horní mez odezvy.

Horní hranice je nutná pro vypnutí automatického podávání kotle. Tlakové relé, stejně jako kouřový a přehřívací termostat fungují na principu „normálně zavřeno“, tzn. V normálním provozu jsou kontakty sepnuté. Tlakový spínač (neboli diferenční kouřové tlakové relé, dále DPR) řídí chod ventilátoru kotle a proces odvodu kouře.

Tlakový spínač navíc dává povolení k provozu hořáku. Toto čidlo je ploché pouzdro, jehož vnitřní objem je rozdělen citlivou membránou, ke které je připojen tříkontaktní mikrospínač (obr. 3).

Tímto způsobem se spojí dva tlakové impulsy (negativní a pozitivní). Při běžném provozu hořáku pracuje ventilátor, vytváří tlak a působí na membránu, která pohybem mění stav mikrospínače z normálně otevřeného (nс) na normálně zavřený (na). To je jasně vidět na schématu na obr. 4.

V závislosti na výkonu ventilátoru se mění hodnota odezvy DRD, která se měří v milibarech (mbar), proto jsou v různých kotlích instalovány různé DRD s vlastními jmenovitými hodnotami. K nalezení závady je často nutné diagnostikovat činnost DRD. Chcete-li to provést, musíte zkontrolovat uzavření příslušných kontaktů relé.

Podívejme se na algoritmus operace DRD

• Fáze 1. Během zapalování mikroprocesor napájí kontakty relé ventilátoru a zapíná jej. Kontakty c a nc jsou uzavřeny.
• Fáze 2 Po spuštění ventilátoru změní membrána tlakového relé svou polohu a přepne kontakty mikrospínače po cestě. Kontakty c a na jsou uzavřeny.

Mikroprocesor propojuje část zapalování a ovládání plamene. Po ukončení provozu kotle by se měly kontakty relé vrátit do původní polohy (kontakty c a nc sepnuty). Pokud se tak nestane, pak během další fáze zapalování bude mikroprocesor dodávat napětí pouze do ventilátoru a sekce zapalování a ovládání plamene zůstane neaktivní a k zapálení nedojde.

Měřící senzory

Patří mezi ně snímače NTC (Negative Temperature Sensor), které jsou určeny k měření teploty chladící kapaliny v kotlových okruzích (obr. 5). Princip činnosti těchto snímačů je následující: při změně teploty chladicí kapaliny se mění teplota snímače a jeho elektrický odpor je nepřímo úměrný. S rostoucí teplotou odpor klesá a naopak s poklesem teploty odpor roste (obr. 6).

Mikroprocesor určuje teplotu na základě hodnoty odporu. V kotlích HERMANN TM a IMMERGAS je při teplotě 20°C odpor čidla asi 10 kOhm. Závislost odporu na teplotě je nelineární. Existují dva typy snímačů NTC: ponorné (obr. 5), které jsou v přímém kontaktu s chladicí kapalinou, a povrchové, které se připevňují na měděnou trubku (obr. 7).

Senzory provozního režimu kotle

Jedná se o snímače průtoku, které se instalují do dvouokruhových kotlů pro stanovení provozního plánu v režimech vytápění nebo dodávky teplé vody. Uvedené snímače mohou být různého provedení: jazýčkové relé, Hallův snímač, mikrospínač na třícestném ventilu.

Podívejme se na princip činnosti jazýčkového relé

Uvnitř tohoto relé je plovák z magnetického materiálu, který vlivem tlaku proudu studené vody (více než 2,5 l/min) nebo dynamického tlaku (0,25 bar) stoupá vzhůru a svým magnetickým polem působí na jazýčkový spínač (obr. 8), který je instalován vně jednotky. Kontakty jazýčkového spínače se uzavřou. Při rozepnutých kontaktech kotel pracuje v režimu vytápění a při sepnutých kontaktech v režimu dodávky teplé vody.

Princip činnosti mikrospínače na třícestném ventilu je podobný principu činnosti jazýčkového relé. Kontakty mikrospínače jsou sepnuty při pohybu vřetena třícestného ventilu při průtoku vody v režimu TUV (více v časopise „Press Club“, prosinec 2005). U některých kotlů se jako čidlo průtoku používá turbína, ke které je připojeno Hallovo čidlo.

Pomocí takového senzoru je možné určit nejen přítomnost průtoku, ale také jeho velikost, tzn. rychlost otáčení turbíny. Tento senzor funguje takto: když se magnet umístěný v turbíně otáčí, vzniká rotující magnetické pole. Hallův snímač pod vlivem tohoto pole generuje elektrické impulsy, které jsou snímány elektronickou deskou kotle. Rychlost proudění vody se vypočítává na základě frekvence těchto pulzů.

Po podrobném prozkoumání principů fungování hlavních typů snímačů v topných zařízeních jsme pokryli téma, které nám umožňuje spojit obecné schéma provozu kotle, pochopit interakci jeho jednotek a algoritmy jejich provozu.

1. Sangursky A. Přehled senzorů – „Press Club“ (podnikový časopis TD „Vodnaya Tekhnika“), č. 1/2006.

Co je to teplotní čidlo pro kotle a proč je potřeba?

Čidlo pro plynový kotel je zařízení, které měří teplotu ve vodním okruhu jednotky nebo kouřovodu na jeho výstupu. K tomu se používá elektrický signál, který přichází ve formátu dostupném pro akční člen. Tyto funkce má obvykle termočlánek nebo primární odporový senzor. Důležité! Obecným účelem těchto zařízení je řídit úroveň vytápění topných a vzduchových okruhů. Tato zařízení jsou schopna monitorovat parametry uvnitř i vně místnosti. Předávají signál do termostatu. To zajišťuje optimální parametry spalovacího procesu a reguluje vytápění.
Obr.2 Zařízení měří teplotu v topné jednotce.

Zařízení snímače teploty

Senzory kotlů zahrnují především kovy nebo kapaliny citlivé na teplotu. Jsou umístěny v utěsněném krytu. S rostoucí teplotou kapalné látky expandují nebo kovy vykazují odpor. V důsledku toho jsou data přenášena do termostatu nebo do automatických kotlových prvků, které regulují výkon hořáku. V důsledku toho se zařízení zapne nebo vypne. Informace z čidla venkovní teploty pro kotel jsou vždy prioritou. To znamená, že termostat ovlivňuje funkci kotle před jeho vypnutím nebo zapnutím. V tomto případě nezáleží na interním automatickém programu. Věnovat pozornost! Venkovní zařízení jsou často umístěna v plastovém krytu. To poskytuje ochranu před mechanickými faktory a vodou.
Obr.3 Konstrukce topného systému má řadu vlastností.

Jak senzor spolupracuje s plynovým kotlem?

Existují různé způsoby interakce – přímo nebo prostřednictvím kontaktního termostatu. Konkrétní řešení závisí na modelu kotle. První možnost je možná pouze tehdy, pokud taková příležitost existuje. K tomu musí být kotel vybaven potřebnou automatizací a svorkovnicí nebo konektorem. Takové možnosti se odrážejí v technických parametrech modelu. Tepelná čidla lze připojit k modelům Baxi ECO Four, Buderus Logamax U072, Weissman Vitopend 100-W. Podobné funkce podporuje mnoho zařízení Stout, Zota, Vaillant, Varmos, Visman, Zot, Navien, Proterma, Evan. Nejprve si však musíte přečíst návod k obsluze. Externí čidla lze připojit k elektrickým topným zařízením a topidlům na tuhá paliva. Pokud je vybaven automatikou s minimem funkcí, doporučuje se připojit externí čidlo přes elektronický termostat v místnosti. Musí být programovatelný. To vám umožní vytvořit vzor pro fungování topného systému. Důležité! Pokojový termostat je již vybaven vestavěným teplotním čidlem. Měří parametry v místnosti, ve které stojí. Pro implementaci regulace v závislosti na počasí je třeba zakoupit univerzální čidlo venkovní teploty.

Typy čidel pro topné kotle

Pro topné kotle existuje celá řada typů snímačů teploty vzduchu. To je třeba vzít v úvahu při výběru konkrétního modelu.

Způsob interakce s termostatem

• Kabelové – přenáší data po drátech. Slouží k propojení čidla a řídící jednotky kotle.
• Bezdrátové – princip jeho fungování je srovnatelný s Wi-Fi. V tomto případě signál vstupuje do rádiového modulu. V instalaci, která ohřívá vodu, je modul, který ji přijímá. V tomto případě vestavěný regulátor zpracovává a převádí signál na řídicí impuls. Velmi zajímavá jsou zařízení, která jsou ovládána pomocí GSM komunikace. K tomu slouží SIM karta.

Obr4 Bezdrátová zařízení jsou považována za moderní typ senzorů.

Způsob umístění

Na základě instalačních funkcí mají měřiče následující odrůdy:

• režie – aplikuje se na potrubí, radiátory nebo vyhřívaný podlahový systém;
• vnitřní – špatně chráněné před vnějšími faktory a mohou měřit teplotu v omezeném rozsahu;
• ponorné – spuštěné do chladicí kapaliny;
• venkovní – jsou odolné vůči mechanickým faktorům a vlhkosti a také umožňují určit teplotu v širokém rozsahu.

Metodou stanovení teploty

Pro metody měření teploty existují následující zařízení:

• Termočlánky jsou považovány za první a nejpřesnější senzory. Jejich čtení je však obtížné převzít a interpretovat do automatických programů. Působení takových zařízení je založeno na interakci různých kovů, které jsou k sobě připájeny.
• Termistory se vyznačují jednodušší konstrukcí a vysokou přesností. Působení je založeno na zvýšení odolnosti materiálů na pozadí zvyšující se okolní teploty.
• Manometrické – práce na principu expanze kapaliny nebo plynu. To vede k vytvoření tlaku v uzavřeném objemu.
• Digitální jsou moderní senzory, jejichž činnost je založena na výpočtech a transformacích. Jedná se o vysoce přesná zařízení, která podporují významný teplotní rozsah.

Obr.5 Teploměr plynárenské společnosti

Na co si dát pozor při výběru zařízení

Chcete-li vybrat správné zařízení, zvažte následující:

• Je lepší dát přednost známým značkám, které mají spolehlivou pověst. Za nejlepší možnost se považuje situace, kdy jsou kotel a teplotní čidlo vyrobeny stejnou značkou. To pomůže zabránit nekompatibilitě zařízení a zvýšit produktivitu.
• Před zakoupením zařízení je důležité prostudovat jeho technické ukazatele – výkon a rozměry. Jinak hrozí odstávka zařízení. Je důležité zaměřit se na oblast místnosti a požadované indikátory teploty.
• Vyplatí se předem zvolit typ teplotního čidla. Při instalaci konstrukce během generální opravy je lepší dát přednost drátovému zařízení. Pokud se neplánují opravy, je vhodnější model s rádiovou komunikací.
• Je důležité zajistit, aby rozsah regulace teploty vyhovoval potřebám uživatele.
• Před instalací zařízení je nutné zajistit tepelnou izolaci místnosti. V opačném případě nebude možné zabránit značným tepelným ztrátám, což bude znamenat dodatečné náklady.

Důležité! Před zakoupením zařízení byste se měli ujistit, že síť odolá napěťové úrovni.

Dodržování jednoduchých provozních pravidel je velmi důležité:

• Teplotní čidlo musí být co nejvíce ponořeno do prostředí, ve kterém je nutné zlepšit přenos tepla.
• Zařízení je bezpodmínečně nutné včas zkontrolovat a zkalibrovat v souladu s doporučeními výrobce.
• Je důležité vyloučit negativní vliv vnějších faktorů, které mohou ovlivnit přesnost měření teploty.
• Nepoužívejte elektrické spotřebiče, které mají poškozenou izolaci.
• Je přísně zakázáno demontovat termostat svépomocí.
• Chcete-li provést preventivní údržbu, musíte zařízení odpojit od sítě.

Pokud je měření teploty 0 stupňů, když je termostat zapnutý, zařízení selhalo. Takové selhání nebude možné opravit vlastními silami. V takové situaci je lepší zakoupit nové zařízení a vyměnit jej.

Obr.6 Je důležité správně nainstalovat

Doporučení pro instalaci teplotního čidla

Chcete-li nainstalovat snímač teploty, měli byste dodržovat řadu doporučení. Je nutné vzít v úvahu model zařízení.

Jak nainstalovat pokojové čidlo

Pro měření vnitřní teploty nainstalujte čidlo na stěnu místnosti. Je třeba vzít v úvahu následující:

• V blízkosti by neměly být žádné zdroje tepelné energie ani oblasti s ochlazeným vzduchem.
• K místu měření teploty musí být volný přístup vzduchu.
• Čidlo je umístěno ve vzdálenosti minimálně 1,3 metru od povrchu podlahy.
• V oblasti provozu jednotky by neměly být žádné výkonné elektrické spotřebiče.

Pozor! Senzor lze umístit do výklenku ve zdi. Je však důležité zajistit, aby jej shora nic nezakrývalo.

Pravidla pro instalaci externích senzorů

Mimo dům je čidlo instalováno v okruhu automatiky kotle řízeného podle počasí. Pro získání odpovídajících hodnot musí být splněny následující podmínky:

• Zabraňte přímému vystavení měřicí části ultrafialovému záření.
• Kovové prvky by neměly přijít do kontaktu se stěnou.
• Věnujte pozornost vedení kabelů.
• Umístěte zařízení nejvýše do 2/3 výšky domu.
• Eliminujte vliv možných negativních faktorů, které snižují citlivost měření.

Obr.7 Instalace pokojového čidla má řadu funkcí.

Jak připojit vodní zařízení

Teplotní čidlo pro hlídání ohřevu vody v dvouokruhovém kotli může být kontaktní nebo bezkontaktní. V prvním případě je umístěn přímo do potrubí, ve druhém – na zadním povrchu potrubí. Někdy je dovoleno umístit zařízení na oběhové čerpadlo topení. To pomůže zabránit vniknutí vysokoteplotního vratného chladiva do kotlové jednotky.

Při použití jednookruhového zařízení je zakázáno instalovat snímač do vratného potrubí. V opačném případě to zablokuje cirkulaci při vysokých teplotách a způsobí nouzové odstavení kotle.

Teplotní čidlo je důležité zařízení, které umožňuje měřit parametry a regulovat funkce topného systému. Existují však různé typy struktur. To je třeba vzít v úvahu při výběru konkrétní možnosti.