Як це працює Термостаткондиціонера, Jim`s Homeplace
Чупака-чупака!
Як це працює: Термостат кондиціонера
Загалом, мова піде про такий девайс:
Із сучасними термостатами такий номер не пройде – усі реле наглухо ізольовані. Та й зі старими термостатами, про які йтиметься, теж не з усіма так вийде. Принаймні з тим, що був встановлений у мене в будинку до недавнього часу – нічого не вийшло б. "Уся справа в чарівних бульбашках!". Точніше, в одній “чарівній бульбашці”… Але про все по порядку…
Треба віддати належне старовинним майстрам-винахідникам – наш термостат справно працював, як годинник, усі роки з моменту побудови будинку. І ще пропрацював би не одне десятиліття, якби не зніженість і розпещеність нас, вибагливих. Справа в тому, що ми настільки зніжені, що постійна (якась одна) температура в будинку протягом усього дня – нам не котить. Ні.
Нам треба, щоб удень було тепліше. Тому що вдень ми все одно чимось зайняті і на температуру не звертаємо уваги або взагалі вдома відсутнім, то чого зазрячи електрику палити? Нехай вдень температура в будинку буде вищою. Ну, не така висока, щоб Пес живцем зварився один удома, але все ж таки – вище, ніж та, яку ми вважаємо “нормальною”.
Увечері треба, щоб температура була “нормальною”. Тобто, при якій було б комфортно вечеряти, дивитися телевізор і лаяти Пса за те, що вдень, за нашої відсутності, він знову щось спер і розгриз.
Вночі нам треба, щоб температура була нижчою. Не на точці замерзання азоту, звичайно, але треба, щоб було прохолодніше, ніж нормально. Тому що засипати під важке дихання Пса, що лежить поруч. якому жарко - майже неможливо ... А то він ще почне вас будити посеред ночі, щоб ви йому двері у ваннукімнату відкрили - там кахель прохолодний і там йому краще. Мені, особисто, теж, загалом, приємніше засинається в прохолоді, тому я тут із Псом солідарний. Дочка у цьому плані мої звички успадкувала. Дружина, ось тільки єдина теплолюбна. Але за довгі роки вже настільки звикла до нашої з дочкою придурку засипати в морозильнику, що й сама такою ж стала...
Вранці треба, щоб температура знову була "нормальна". Тому що прокидатися в морозильнику і перебувати в ньому весь час, доки не приймеш душ, вмиєшся і поснідаєш – некомфортно. Особливо зі сну, після мокрого душу – реально задубнути можна.
Отже, маємо чотири температурні діапазони – ранок, день, вечір, ніч – для кожного з яких характерний свій температурний режим. Старий термостат, звісно, нічого не вміє. На ньому якусь температуру поставив, таку він і тримає. Тому вічно доводилося пам'ятати вранці ставити на "тепліше", а ввечері на "холодніше". І це моторошно дратувало. Тому що ми всі – склеротики. Хотілося б усе автоматизувати.
Адже є ще тут два глобальні цикли – зима та все інше. Взимку іноді буває справді холодно і тоді кондиціонер треба включати на обігрів. Але зими тут такі, що сьогодні холодно, а завтра знову вже як улітку. І треба не забувати перемикати термостат на обігрів/охолодження. Інакше задубієш/зваришся (залежно від того, з якої позиції термостат забули переключити). Це також якось хотілося б автоматизувати.
Більшість сучасних електронних термостатів усе це вже давно роблять. Вони можуть програмуватися на кілька режимів (не тільки по годинах, а й по днях тижня), можуть автоматично перемикати режим охолодження/обігріву і деякі навіть вміють лазити в інтернет, дивитися там прогноз погоди і відповідно до неїкорелювати температуру у приміщенні, враховуючи ще й вологість повітря.
У результаті, коли ми вкотре повернулися додому і потрапили в “нічний морозильник” просто тому, що вранці забули підняти денну температуру на термостаті – ми вирішили, що все вистачить, так далі жити не можна! Поїхали та купили сучасний електронний термостат із усіма плюшками, які нам були потрібні.
Отже, у рамках науково-популярної програми "Ви не питали про це", я розповім охочим, як працює термостат. Старий термостат, ясна річ. Як працює вся ця новомодна антинаукова бісівщина – я лише підозрюю в рамках теорії. Якось працює – і добре… Так, що мова піде про старий, теплий, ламповий термостат.
Зверху - "лапки" двох перемикачів. FAN – перемикає режим вентилятора, що ганяє повітря у приміщення. Можливо Auto (включається сам, коли включається кондиціонер) і On (працює завжди, навіть якщо кондиціонер нічого не охолоджує/нагріває). Перемикач SYSTEM може перемикати кондиціонер у режим нагрівання, охолодження або зовсім вимикати.
На морді переда обличчя видно дві вертикальні щілини з червоними штрипками. Права щілина – шкала, на яку ви виставляєте бажану температуру. Виставляєте її за допомогою важеля збоку:
Ліва щілина – градусник, що показує поточну реальну температуру у приміщенні.
Ось і всі органи контролю/управління.
Якийсь наївний чукотський юнак (і, ось, я ще, як з'ясувалося) міг би подумати, що градусник у приладі – дуже важлива частина, що визначає роботу термостату. І ця людина помилиться. Так, свого роду "градусник", такою частиною є. Але він – не те, що видно у вигляді градусника на лицьовій морді термостата у лівій щілині.
Цей градусник – ДЕКОРАЦІЯ! Ні,звичайно, як градусник він працює. І, навіть, більш-менш правильну температуру показує. Але ні механічно, ні електронно, ні телепатично взагалі ніяк, жодним боком він не пов'язаний з механізмом термостата. Його можна виламати та викинути – це ніяк не вплине на роботу приладу. І це одна з тих кумедних речей, заради яких я захотів написати цю посаду.
Ось цей градусник, знятий разом із передньою панеллю:
Ми можемо бачити, що він являє собою біметалеву спіраль, що плавно переходить у стрілку. І все! Це все його пристрій.
Як це працює? Дуже просто. Нам тільки так здається, що це просто смужка металу, згорнута у спіраль. Загалом так воно і є, ось тільки це не просто смужка металу. Смужка складається насправді із двох шарів різних металів.
Деякі, припускаю, пам'ятають зі шкільного курсу фізики, що при нагріванні тіла розширюються, а при охолодженні – скукоживаются. Так само можна, напевно, пригадати, що у різних матеріалів і (у тому числі різних металів) – різна теплоємність і різна теплопровідність. Тобто, грубо кажучи, одні нагріваються/остигають швидше/повільніше за інші. Відповідно, розширюються / шкіряться - на різну величину за один і той же інтервал часу. Як неважко здогадатися, смужка, що складається з різних металів, при нагріванні/охолодженні почне згинатися. Патамушта різні метали шарів, з яких ця смужка складається, почнуть скорочуватися/подовжуватися з різною швидкістю. Така смужка і називається біметалічної, тому що складається з двох різних металів.
Спіраль, згорнута з біметалічної смужки, відповідно згортатиметься/розвертатиметься. Стрілка, припаяна до кінчика спіралі, переміщатиметься відповідно. Саме на цій властивості іпобудовано влаштування градусника. Отак воно працює. Докладніше, якщо кому треба – у вікі.
А що ж термостат? Як він? А він дуже просто – у нього є своя власна біметалічна спіраль-градусник, зі своїм власним блекджеком та рештою:
Коричнева блямба, схожа на циферблат годинника, під якою ховається спіраль – спеціальна приблуда, що складається з нагрівального дроту та контактної лапки. Лапкою можна виставляти довжину відрізка, що нагрівається і таким чином регулювати інтервал затримки спрацьовування перемикача. Якщо цієї приблуди не буде…
Ну уявіть, наприклад, у кімнаті холодно... Або спекотно... Ні, нехай буде все ж таки холодно. Кондей увімкнувся на опалення. Температура підвищується, спіраль розправляється, спрацьовує перемикач, нагрівання вимикається. І секунди не пройде, як температура почне знову падати, спіраль почне нудьгувати (вона дуже чутлива!), знову спрацює реле, увімкнеться топлення. І секунди не пройде, як спіральці знову здасться, що вже достатньо і вона вимкне кондей. І секунди не пройде ... І т.п. Щоб реле ось так не часто з інтервалів в секунду і кондиціонер не збожеволів - потрібен ось такий регулятор затримки включення.
І жодної електроніки! Чисто механічне рішення. Електрика тут потрібна лише для того, щоб нагрівати відрізок дроту протягом заданого часу. "Нагріти", сильно сказано. Він не розжарюється до червоного. Можна сміливо тицяти в нього пальцем, навіть не відчуєте. Ви не відчуєте. А біметалева спіраль відчуває. Вона дуже, дуже чутлива… Ніжна та вразлива.
Тепер ви знаєте, для чого потрібен механізм затримки в термостаті і як він працює.
Тепер про те, як він включає/вимикає кондиціонер. Робить він це тежмеханічно. Цього разу, до біметалічної спіралі, замість стрілки, що показує температуру, прилаштований "чарівний гачок". Його чітко видно на фото разом із самою спіраллю:
Згортаючись і розгортаючись від охолодження та нагрівання, спіраль нахиляє чарівний гачок вперед або назад. Усередині чарівного пізура – контакти і крапелька справжнісінької, реальної ртуті, зробленої з натуральної ртуті. Це я спеціально так написав, щоб ви зрозуміли, що це справжнісінька ртуть, а не просто баран чхнув.
Отже, бовтнувшись в один кінець колби, він замкне собою одну пару контактів:
Ось так, як зараз: замкнута пара, яка керує кондиціонером. Він працює. Тепер, навпаки:
А, ось так: пара контактів, що управляють кондиціонером – розімкнена. Кондиціонер вимкнено. Зате інша пара контактів – для нагрівального дроту – замкнута. Дріт нагріватися і, "відраховує" інтервал затримки, не дозволяючи спіралі включити кондиціонер відразу після його вимкнення.
Важіль, який ви рухаєте, виставляючи температуру “точки спрацьовування”, по суті просто повертає всю спіраль разом з ртутним перключателем, зміщуючи точку рівноваги, звідки ртуть скочуватиметься в той чи протилежний кінець колби.
Чи потрібно говорити, що для точності роботи такого термостата, дуже важливо вішати його горизонтально. Бажано за рівнем. Для цього на корпусі термостату є навіть спеціальний ризик, який потрібно виставляти по горизонту. Звичайно, він буде працювати і, будучи злегка перекошеним. Злегка. При цьому лише цифри на шкалі почнуть розходитися із реальною температурою спрацьовування перемикача. Ну а якщо сильно перекосити, то все – кранти. Він виявиться назавжди або увімкненим, або вимкненим –дивлячись на який бік перекосіть обрій.
Ось і вся премудрість! Тепер ви знаєте, як працює термостат із ртутним перемикачем.
А як же торжество електроніки, спитаєте ви? Як же це все? Напівпровідники, транзистори, мікросхеми, мікропроцесори, нанохрень та петрик? А ось так! Нема там нічого цього. Взагалі!
Електронна плата приладу є лише розведенням доріжок від перемикачів і механізму термостата. Там немає жодної радіодеталі (якщо такими не вважати самі перемикачі):
Вся електроніка там далеко-далеко, десь на горищі, в самому кондиціонері. А це просто механічний термостат. У ньому лише контакти, крапля ртуті та біметалічна спіраль.
І це остання страшна таємниця про цей прилад. Тепер, хлопчики та дівчатка (останнім це особливо важливо), ви знаєте, як працює такий пристрій і з чого воно складається. Хоча вам – це у вухо не вперлося і ви цього знати зовсім не хотіли. Але тепер, ви, як і я, обтяжені цим знанням і теж мучиться до кінця днів своїх, розмірковуючи, а на який хрін ви тепер це знаєте.
Ну, а двадцять перше століття, вибирає замість механічних термостатів - електронні. Ось такі:
Його можна запрограмувати як душі завгодно. Хоч щодня в тижні робіть унікальним за температурою та часовим інтервалом. Воно так само перемикає нагрівання/охолодження в кондиціонері і навіть повідомляє, коли час міняти фільтр повітрозабірника. Хіба що в туалет за вас не бігає. Упевнений, що в ньому навалом похмурих мікросхем і немає ні крапельки веселої, спритної ртуті… Це я ще не став купувати той, що в інтернет за погодою лазить. Такого рівня просвітлення ми ще не досягли і вважали за явну надмірність.