Einführung in Thermostate und ihre Typen

Was ist ein Thermostat?

Ein Thermostat ist ein System aus automatischen Steuerungskomponenten, die sich im Inneren des Schalters je nach Umgebungstemperatur verformen und dadurch bestimmte Effekte auslösen, z. B. das Leiten oder Trennen von Stromkreisen. Er wird auch als Temperaturregler, Temperaturschalter oder kurz Thermostat bezeichnet. Mit einem Thermostat lässt sich die Temperatur steuern und anpassen. Sobald die eingestellte Temperatur erreicht ist, wird die Stromzufuhr automatisch ein- oder ausgeschaltet, um zu heizen oder zu kühlen.

 

 

Das Funktionsprinzip eines Thermostats

Üblicherweise wird die Umgebungstemperatur mithilfe eines Temperatursensors erfasst und überwacht. Sobald die Umgebungstemperatur den eingestellten Sollwert überschreitet oder unterschreitet, aktiviert sich die Regelschaltung und gibt das entsprechende Steuersignal aus, um die Temperatur zu regeln. Einige Thermostate verfügen zusätzlich über eine Überschreitungsalarmfunktion. Wird der eingestellte Alarmwert überschritten, ertönt ein akustisches oder optisches Signal, um den Benutzer zum Eingreifen aufzufordern.

Thermostate haben ein breites Anwendungsspektrum und können in verschiedenen Geräten eingesetzt werden, die Heizung oder Kühlung benötigen, wie z. B. Elektroöfen, Kühlschränke, Klimaanlagen usw. Gleichzeitig können Thermostate auch in verschiedenen Industriezweigen, wie z. B. der chemischen Industrie, der Pharmaindustrie, der Lebensmittelverarbeitung usw., eingesetzt werden, um eine präzise Temperaturregelung während des Produktionsprozesses zu erreichen.

Bei der Auswahl und Verwendung eines Thermostats müssen Faktoren wie die Eigenschaften des zu regelnden Objekts, die Einsatzumgebung, Genauigkeitsanforderungen usw. berücksichtigt und die Auswahl und Anpassungen entsprechend der jeweiligen Situation vorgenommen werden. Gleichzeitig ist während des Gebrauchs auf Wartung und Reparatur zu achten und die Genauigkeit und Empfindlichkeit des Sensors regelmäßig zu überprüfen, um den einwandfreien Betrieb des Thermostats zu gewährleisten.

 

Thermostatklassifizierung

Thermostate lassen sich nach ihren Funktionen klassifizieren, wobei die wichtigsten Kategorien folgende sind:

 

 

Mechanischer Thermostat

Mechanische Thermostate nutzen eine mechanische Struktur zur Temperaturmessung und -regelung. Sie werden üblicherweise in kostengünstigen und einfachen Haushaltsgeräten wie Heizungen, Klimaanlagen und Heizgeräten eingesetzt. Darüber hinaus können sie in Kombination mit anderen Systemen zu komplexen automatischen Steuerungssystemen verwendet werden. Ihre Vorteile liegen in den geringen Kosten und der einfachen Bedienung. Zu ihren Nachteilen zählen die geringe Genauigkeit, der begrenzte Einstellbereich und die umständliche Bedienung.

 

 

Elektronischer Thermostat

Elektronische Thermostate nutzen elektronische Bauteile zur Temperaturmessung und -regelung. Sie zeichnen sich durch hohe Präzision, Empfindlichkeit, leistungsstarke Funktionen und einfache Bedienung aus. Hauptsächlich werden sie in hochwertigen Industrie-, Gewerbe- und Haushaltsgeräten eingesetzt. Gängige Regelungsverfahren umfassen PID-Algorithmen, Pulsweitenmodulation (PWM), Nullpunkt-Proportionalregelung (ZPH) und Fuzzy-Regelung. Diese Verfahren ermöglichen eine hochpräzise Temperaturregelung sowie Energieeinsparung und Verbrauchsreduzierung. Digitale Thermostate und PID-Temperaturregler basieren auf elektronischen Thermostaten und erweitern deren Funktionen.

 

 

Digitales Thermostat

Ein digitaler Thermostat ist ein Temperaturregler mit integriertem Display und digitaler Steuerung. Er zeigt die aktuelle und die Solltemperatur an und lässt sich manuell über Tasten und andere Methoden einstellen. Er zeichnet sich durch hohe Präzision, Zuverlässigkeit und einfache Bedienung aus. Seine integrierte Schaltung ähnelt der eines elektronischen Thermostats. Er eignet sich für Anwendungen, bei denen häufige Temperaturanpassungen erforderlich sind, wie beispielsweise in Laboren oder bei elektronischen Geräten.

PID-Temperaturregler

 

In der Prozesssteuerung ist der PID-Regler (auch PID-Regler genannt), der die Regelung anhand der Proportional- (P), Integral- (I) und Differentialanteile (D) der Abweichung vornimmt, der am weitesten verbreitete automatische Regler. Der PID-Regler berechnet die Stellgröße basierend auf dem Systemfehler mithilfe von Proportional-, Integral- und Differentialanteilen. Wenn die Struktur und die Parameter des Regelobjekts nicht vollständig erfasst werden können, kein präzises mathematisches Modell verfügbar ist oder andere Verfahren der Regelungstechnik schwer anwendbar sind, müssen die Struktur und die Parameter des Systemreglers durch Erfahrung und praktische Anwendung ermittelt werden. In solchen Fällen ist die PID-Regelungstechnik die geeignetste Lösung. Mit dem PID-Regelalgorithmus lässt sich die Temperaturregelung mit hoher Genauigkeit und Stabilität durchführen. Er wird häufig in der Pharmaindustrie, der Lebensmittelverarbeitung, den Biowissenschaften und anderen Bereichen eingesetzt, die hohe Präzision erfordern. PID-Regler werden seit Langem von zahlreichen Wissenschaftlern, Technikern und Anwendern in der Praxis eingesetzt und haben zu einem umfangreichen Erfahrungsschatz geführt.

 

Darüber hinaus gibt es je nach Anwendungsfall verschiedene Klassifizierungsmethoden für Thermostate, z. B. Raumtemperatur-, Fußboden- und Dualtemperatur-Thermostate. Hinsichtlich ihres Aussehens werden sie in herkömmliche Drehregler, Tastenthermostate und moderne, intelligente LCD-Thermostate unterteilt. Die verschiedenen Thermostattypen weisen unterschiedliche Eigenschaften und Anwendungsbereiche auf, sodass Nutzer je nach Bedarf wählen können.