Тема, в общем, фуфло – писать не о чем. Но решая дома задачу по замене старого термостата на новый, выявил несколько забавных и интересных моментов, про которые захотелось все же написать. Ну, в самом деле, кто еще вам расскажет (особенно, когда об этом не спрашивали) про биметаллические спирали, ртутные выключатели и олдскульные бытовые приборы, пришедшие к нам из тех счастливых времен, когда автомобили были красивее, небо – синее, а трава – забористей. Так, что это будет пост из цикла “как это работает”, для самых маленьких. Подозреваю, что все, кто побольше, уже все равно разбрелись сейчас по майовкам – шашлыки жрать и водку квасить :-)

В общем, речь пойдет о таком девайсе:

Вероятно, российская часть городской аудитории, особенно, живущая в Москве, встречалась с этими адскими машинками только на экране телевизора, во время просмотра какого старого детектива… Ну, знаете… Злоумышленник проникает в дом, оглушает жертву, крадет драгоценности на сумму стописятмильонов долларов, открывает газ, выставляет на таком термостате температуру на пару-тройку градусов повыше, уходит, температура поднимается на пару-тройку градусов, реле в термостате срабатывает, при срабатывании возникает искра, искра поджигает газ, заполнивший за это время помещение, взрыв, кишки по стенам, все выглядит, как несчастный случай, злодей, как бы, не при делах, весь такой белый и пушистый – “не виноватая я, у меня справка есть”…

С современными термостатами такой номер не пройдет – все реле наглухо изолированы. Да и со старыми термостатами, про которые пойдет речь, тоже не со всеми так получится. Во всяком случае с тем, что был установлен у меня в доме до недавнего времени – точно ничего бы не получилось. “Все дело в волшебных пузырьках!”. Точнее, в одном “волшебном пузырьке”… Но обо всем по порядку…

Надо отдать должное старинным мастерам-изобретателям – наш термостат исправно работал, как часы, все годы с момента постройки дома. И еще проработал бы не одно десятилетие, если бы не изнеженность и избалованность, нас, привередливых. Дело в том, что мы настолько изнежены, что постоянная (какая-нибудь одна) температура в доме на протяжении всего дня – нам не катит. Нет.

Нам надо, чтобы днем было потеплее. Потому, что днем, мы все равно чем-нибудь заняты и на температуру не обращаем внимание или вообще дома отсутствуем, так чего зазря электричество жечь? Пускай днем температура в доме будет повыше. Ну, не такая высокая, чтобы Пес заживо сварился один дома, но все же – выше, чем та, которую мы считаем “нормальной”.

Вечером, надо, чтобы температуры была “нормальной”. Т.е., при которой было бы комфортно ужинать, смотреть телевизор и ругать Пса за то, что днем, в наше отсутствие, он опять что-то спер и разгрыз.

Ночью нам надо, чтобы температура была пониже. Не на точке замерзания азота, конечно, но надо, чтобы было попрохладнее, чем “нормально”. Потому, что засыпать под тяжелое дыхание лежащего рядом Пса. которому жарко – почти невозможно… А то он еще начнет вас будить посреди ночи, чтобы вы ему дверь в ванную комнату открыли – там кафель прохладный и там ему лучше. Мне, лично, тоже, в общем, приятнее засыпается в прохладе, поэтому я тут с Псом солидарен. Дочь в этом плане мои привычки унаследовала. Жена, вот, только, единственная теплолюбивая. Но за долгие годы уже настолько привыкла к нашей с дочерью придури засыпать в морозильнике, что и сама такой же стала…

Утром надо, чтобы температура опять была “нормальная”. Потому, что просыпаться в морозильнике и пребывать в нем все время, пока не примешь душ, умоешься и позавтракаешь – некомфортно. Особенно со сна, после мокрого душа – реально закоченеть можно.

Итого, имеем четыре температурных диапазона – утро, день, вечер, ночь – для каждого из которых характерен свой температурный режим. Старый термостат, конечно, это ничего не умеет. На нем какую температуру поставил, такую он и держит. Поэтому вечно приходилось помнить утром ставить на “потеплее”, а вечером на “похолоднее”. И это жутко бесило. Потому, что мы все – склеротики. Хотелось бы это все автоматизировать.

А ведь есть еще тут два глобальных цикла – зима и все остальное. Зимой иногда бывает действительно холодно и тогда кондиционер надо включать на обогрев. Но зимы тут такие, что сегодня холодно, а завтра опять уже как летом. И надо не забывать переключать термостат на обогрев/охлаждение. Иначе окоченеешь/сваришься (в зависимости от того, из какой позиции термостат забыли переключить). Это тоже как-то хотелось бы автоматизировать.

Большинство современных электронных термостатов все это уже давно делают. Они могут программироваться на несколько режимов (не только по часам, но и по дням недели), могут автоматически переключать режим охлаждения/обогрева и, некоторые, даже, умеют лазить в интернет, смотреть там прогноз погоды и сообразно ей коррелировать температуру в помещении, учитывая еще и влажность воздуха.

В итоге, когда мы в очередной раз вернулись домой и попали в “ночной морозильник” просто потому, что утром забыли поднять дневную температуру на термостате – мы решили, что все, хватит, так дальше жить нельзя! Поехали и купили современный электронный термостат со всеми плюшками, которые нам были нужны.

Итак, в рамках научно-популярной программы “Вы не спрашивали об этом”, я расскажу желающим, как работает термостат. Старый термостат, понятное дело. Как работает вся эта новомодная антинаучная бесовщина – я только подозреваю в рамках теории. Как-то работает – и ладно… Так, что речь пойдет о старом, теплом, ламповом термостате.

Вот он:

Сверху – “лапки” двух переключателей. FAN – переключает режим вентилятора, гонящего воздух в помещения. Может быть Auto (включается сам, когда включается кондиционер) и On (работает всегда, даже если кондиционер ничего не охлаждает/нагревает). Переключатель SYSTEM может переключать кондиционер в режим нагрева, охлаждения или выключать совсем.

На морде переда лица видны две вертикальные щели с красными штрипками. Правая щель – шкала, на который вы выставляете желаемую температуру. Выставляете её при помощи рычажка сбоку:

Левая щель – градусник, показывающий текущую реальную температуру в помещении.

Вот и все органы контроля/управления.

Какой-нибудь наивный чукотский юноша (и, вот, я еще, как выяснилось) мог бы подумать, что градусник в приборе – очень важная часть, определяющая работу термостата. И этот человек ошибется. Да, своего рода “градусник”, таковой частью является. Но он – не то, что видно в виде градусника на лицевой морде термостата в левой щели.

Этот градусник – ДЕКОРАЦИЯ! Нет, конечно, как градусник он работает. И, даже, боле-менее правильную температуру показывает. Но ни механически, ни электронно, ни телепатически, вообще никак, ниразу никаким боком он не связан с механизмом термостата. Его можно выломать и выбросить – это никак не повлияет на работу прибора. И это одна из тех забавных вещей, ради которых я захотел написать этот пост.

Вот этот градусник, снятый вместе с передней панелью:

Мы можем видеть, что он представляет собой биметаллическую спираль, плавно переходящую в стрелку. И все! Это все его устройство.

Как это работает? Очень просто. Нам только так кажется, что это просто полоска металла, свернутая в спираль. В общем так оно и есть, вот только это не “просто полоска металла”. Полоска состоит на самом деле из двух слоев разных металлов.

Некоторые, допускаю, помнят из школьного курса физики, что при нагревании, тела расширяются, а при охлаждении – скукоживаются. Так же, можно, наверное, припомнить, что у разных материалов и, (в том числе, разных металлов) – разная теплоемкость  и разная теплопроводность. Т.е., грубо говоря, одни нагреваются/остывают быстрее/медленнее других. Соответственно, расширяются/скукоживаются – на разную величину за один и тот же интервал времени. Как нетрудно догадаться, полоска состоящая из разных металлов, при нагревании/охлаждении начнет изгибаться. Патамушта разные металлы слоев, из которых эта полоска состоит, начнут сокращаться/удлинняться с различной скоростью. Такая полоска и  называется биметаллической, потому, что состоит из двух различных металлов.

Спираль, свернутая из биметаллической полоски, будет, соответственно сворачиваться/разворачиваться. Стрелка, припаянная к кончику спирали, будет перемещаться соответственно. Именно на этом свойстве и построено устройство градусника. Вот так оно работает. Подробнее, если кому надо – в вики.

А что же термостат? Как же он? А он очень просто – у него есть своя собственная биметаллическая спираль-градусник, со своим собственным блэкджеком и всем остальным:

Коричневая блямба, похожая на циферблат часов, под которой прячется спираль – специальная приблуда, состоящая из нагревательной проволоки и контактной лапки. Лапкой можно выставлять длину нагревающегося отрезка и таким образом регулировать интервал задержки срабатывания переключателя. Если этой приблуды не будет…

Ну представьте, например, в комнате холодно… Или жарко… Нет, пусть будет, все же, холодно. Кондей включился на отопление. Температура повышается, спираль расправляется, срабатывает переключатель, нагрев выключается. И секунды не пройдет, как температура начнет опять падать, спираль начнет скукоживаться (она очень чувствительная!), опять сработает реле, включится топление. И секунды не пройдет, как спиральке опять покажется, что уже достаточно и она выключит кондей. И секнды не пройдет… И т.п. Чтобы реле вот так не частило с интервалов в секунду и кондиционер не сошел бы с ума – нужен вот такой регулятор задержки включения.

И никакой электроники! Чисто механическое решение. Электричество тут нужно только для того, чтобы нагревать отрезок проволоки в течение заданного времени. “Нагреть”, сильно сказано. Он не раскаляется докрасна. Можно смело тыкать в него пальцем, даже не почувствуете. Вы не почувствуете. А биметаллическая спираль чувствует. Она очень, очень чувствительная… Нежная и ранимая.

Теперь вы знаете для чего нужен механизм задержки в термостате и как он работает.

Теперь о том, как он включает/выключает кондиционер. Делает он это тоже механически. На этот раз, к биметаллической спирали, вместо стрелки, показывающей температуру, приделан “волшебный пизурок”. Его отчетливо видно на фото вместе с самой спиралью:

Сворачиваясь и разворачиваясь от охлаждения и нагревания, спираль наклоняет волшебный пизурок вперед или назад. Внутри волшебного пизурка – контакты и капелька самой настоящей, реальной ртути, сделанной из натуральной ртути. Это я специально так написал, чтобы вы поняли, что это самая настоящая ртуть, а не просто баран чихнул.

Наклоняясь по велению спирали, колбочка бултыхает ртуть из одного своего конца в другой. Ртуть, особенно настоящая – металл. Кстати, расплавленный. Помню, меня еще в школе это просто сразило наповал – это металл, который плавится при комнатной температуре (шок, видео, голые знаменитости). Как любой металл, он проводит ток. Соответственно, может работать переключателем, замыкая собой контакты. Такой волшебный пизурок с ртутью и контактами называется “ртутный переключатель”. Удивительно точное название, кто бы мог подумать!

Итак, бултыхнувшись в один конец колбы, он замкнет собой одну пару контактов:

Вот так, как сейчас: замкнута пара, управляющая кондиционером. Он работает. Теперь, наоборот:

А, вот так: пара контактов, управляющих кондиционерам – разомкнута. Кондиционер выключен. Зато другая пара контактов – для нагревательной проволоки – замкнута. Проволока нагреваться и, “отсчитывает” интервал задержки, не позволяя спирали включить кондиционер сразу же после его выключения.

Рычажок, который вы двигаете, выставляя температуру “точки срабатывания”, по сути, просто поворачивает всю спираль вместе с ртутным перключателем, смещая точку равновесия, откуда ртуть будет скатываться в тот или противоположный конец колбы.

Надо ли говорить, что для точности работы такого термостата, крайне важно вешать его строго горизонтально. Желательно по уровню. Для этого на корпусе термостата есть даже специальная риска, которую нужно выставлять по горизонту. Конечно, он будет работать и будучи слегка перекошенным. Слегка. При этом только цифры на шкале начнут расходиться с реальной температурой срабатывания переключателя. Ну, а если сильно перекосить, то все – кранты. Он окажется навсегда либо включенным, либо выключенным – смотря на какой бок перекосите горизонт.

Вот и вся премудрость! Теперь вы знаете, как работает термостат с ртутным переключателем.

А как же торжество электроники, спросите вы? Как же вот это все? Полупроводники, транзисторы, микросхемы, микропроцессоры, нанохрень и петрик? А вот так! Нету там ничего этого. Вообще!

Электронная плата прибора представляет собой всего лишь разводку дорожек от переключателей и механизма термостата. Там нет ни единой радиодетали (если таковыми не считать сами переключатели):

Вся электроника там – далеко-далеко, где-то на чердаке, в самом кондиционере. А это – просто механический термостат. В нем только контакты, капля ртути и биметаллическая спираль.

И это – последняя страшная тайна об этом приборе. Теперь, мальчики и девочки (последним это особенно важно), вы знаете, как работает такое устройство и из чего оно состоит. Хотя, вам – это в ухо не уперлось и вы этого знать вовсе не хотели. Но теперь, вы, как и я, обременены этим знанием и тоже мучайтесь до конца дней своих, размышляя, а на кой хрен вы теперь это знаете.

Ну, а двадцать первый век, выбирает заместо механических термостатов – электронные. Вот такие:

Его можно запрограммировать, как душе угодно. Хоть каждый день в неделе делайте уникальным по температуре и временным интервалам. Оно так же само переключает нагрев/охлаждение в кондиционере и даже сообщает, когда пора менять фильтр воздухозаборника. Разве, что в туалет за вас не бегает. Уверен, что в нем навалом унылых микросхем и нет ни капельки веселой, шустрой ртути… Это я еще не стал покупать тот, что в интернет за погодой лазает. Такого уровня просветления мы еще не достигли и посчитали явным излишеством.

В продолжение темы – разбор полетов на основе опыта использования электронного автоматического программируемого термостата.