Лучший способ отапливать частный или дачный дом, - конечно же газовый котел. Но с газом далеко не все так просто. Даже если возможность подключения к газу имеется, то обходится это далеко не дешево. Нужно разработать проект, подвести трубы, установить оборудование. Самостоятельно делать этого нельзя, а стоимость услуг, работ и разрешений может запросто приблизиться к себестоимости постройки дома.
Поэтому, чаще отапливаются либо печкой, либо электроэнергией. Последнее хотя и дешево в установке и обслуживании, чисто и нехлопотно, но дорого в эксплуатации. Ведь на отопление 1м2 площади традиционным конвектором или электрокотлом надо 100 Вт. То есть, на дом с отапливаемой площадью 70м2 нужно 7 кВ (примерно, 13000 руб. в месяц). Поэтому многие предпочитают устанавливать хотя и более дорогие, но менее прожорливые электрические системы отопления.
Современные конвекторы, инфракрасные нагреватели и прочие новинки, позволяющие снизить расход в два и более раза. Но эти приборы не имеют фазовых регуляторов мощности, так как фазовый регулятор практически регулирует величину эффективного напряжения поступающего на нагрузку. А данным системам для наиболее оптимального (и экономичного) режима нужно именно номинальное напряжение. Поэтому, они работают как холодильник, - периодически включаясь и выключаясь.
Потреблять такая система может, в общем, мало, так как работает всего 5-15 минут в час. Но в пике (когда нагреватель включился) мощность может достигать больших величин. А выделяют на частный дом обычно всего-то 3 кВ, - и это на всю домашнюю электротехнику! Если несколько нагревательных приборов отопительной системы включатся одновременно - неизбежна перегрузка сети.
Задача прибора, схема которого здесь приведена, недопустить одновременного включения слишком большого числа нагревателей. Система отопления каждой комнаты состоит из нагревателя и термостата. Термостат измеряет температуру в комнате и либо включает нагреватель, либо его выключает. В общем, система работает как знакомый всем термостат для овощехранилища.
Прибор включается в разрыв провода, идущего от термостата к выходному электронному реле, включающему нагреватель. И при помощи набора электромагнитных реле поочередно устанавливает и разрывает связь каждого термостата с соответствующим выходным электронным реле.
В результате к электросети в один и тот же момент времени не может быть подключено более одного нагревателя. Это конечно существенно замедляет процесс первичного разогрева помещения (в моем случае с четырьмя помещениями время увеличивается в четыре раза). Но после первичного разогрева, и выхода на режим поддержания заданной температуры, практически никак не влияет на качество отопления. Но самое главное что пиковая нагрузка на сеть снижается, в моем случае, в четыре раза.
Схема показана на рисунке. Она рассчитана на четыре помещения. Можно сделать и на другое число помещений, соответственно изменив число ключей и вывод подключения обнуляющего входа счетчика. Можно установить несколько режимов. Есть общий «выключатель всех», которым можно выключить все нагреватели в доме, например, если нужно задействовать мощность на что-то другое. Обогреватель каждого помещения можно переключить в положение «всегда», при этом работа автомата на него не влияет. Можно выключить «выкл» или перевести в режим «очередь», при этом он будет переключаться данным автоматом соответственно очередности. Переменным резистором можно регулировать скорость переключения.
Генератор на микросхеме D1 вырабатывает импульсы частотой от 3 до 25 Гц. Частоту можно регулировать переменным резистором R2. Эти импульсы идут на делитель частоты на счетчике D2, который их делит на 16384. В результате на выходе счетчика D2 образуются импульсы периодом oт 10 минут до 1 часа. Регулировать этот период можно переменным резистором R2.
Импульсы с выхода D2 поступают на десятичный счетчик D3. Его счет ограничен до 4-х соединением выхода «4» с входом обнуления. В данном случае нужно управлять отоплением в четырех помещениях, поэтому счет ограничен до четырех.
Единицы на выходах D3 переключаются с периодом входных импульсов, то есть, поступающих с выхода D2.
Выходные каскады состоят из транзисторных ключей VT1-VT4 и маломощных электромагнитных реле К1-К4. Эти реле не управляют непосредственно нагревателями, а включаются в разрывы цепей, управляющих электронными реле, которые включают нагреватели. Поэтому ток через контакты реле небольшой, и можно использовать слабые реле.
Переключателями S1-S4 можно переключать состояния каналов управления. В положении «всегда» база транзистора через резистор соединена с положительным напряжением. Транзистор открыт независимо от состояния счетчика D3. В положении «очередь» база транзистора через резистор подключена к выходу счетчика D3, и этот транзистор включается только когда на соответствующем выходе счетчика D3 есть единица. В положении «выкл» база соединена с отрицательным напряжением. Транзистор закрыт и соответствующее реле всегда выключено.
Выключатель S5 служит для выключения всех каналов. При его выключении отключается питание от схемы и все реле оказываются выключенными.
Можно использовать самые разные детали. Реле WJ115-1C с обмотками на 15V. Если будут реле на другое напряжение нужно внести изменения в источник питания. Но если реле на напряжение ниже этого, то достаточно последовательно их обмоткам включить резисторы, сопротивления которых рассчитать исходя из номинального напряжения и сопротивления обмотки.
Конденсатор С5 - на 25V, остальные на напряжение не ниже 12V.
Т1 - китайский трансформатор с двумя последовательно включенными вторичными обмотками по 6V каждая (вместе 12V).
В качестве S1-S4 вместо круглых переключателей можно использовать и тумблеры с нейтралью, но нужно будет между базами и минусом включить по резистору в 10 кОм. Нейтраль будет соответствовать выключенному положению.
