ترموسوئیچ، ترموستات یا کلید حرارتی چیست؟
ترموسوئیچ یا ترموستات ̶ به معنی سوییچ حرارتی یا بهتر است بگوییم سوییچ دمایی ̶ یک کلید است که با رسیدن به دمایی مشخص به صورت خودکار عمل میکند (باز یا بسته میشود).
این قطعه اصولا برای تنظیم و کنترل دما مورد استفاده قرار میگیرد و از عناصر پرکاربرد و مهم در سیستمهای گرمایشی/سرمایشی محسوب میشود.
ترموسوئیچ چگونه کار می کند؟
اصول کار ترموسوئیچ ها بر اساس انقباض و انبساط مواد بیمتال و تفاوت در ضریب انبساط آنهاست. در این مقاله قصد نداریم آنها را به طور جزئی بررسی کنیم. اما به زبان ساده می توان گفت: ترموسوئیچ، شامل دو تیغه رسانا است که با تغییر دما، اتصال این دو تیغه، وصل یا قطع میشود. وقتی این قطعه را در مسیر جریان الکتریکی قرار دهیم، مسیر جریان نیز متناسب با تغییر وضعیت تیغهها قطع و یا وصل میشود. تصویر زیر یک ترموسوئیچ نرمال بسته (NC) را نشان میدهد. با افزایش دما، انبساط تیغه موجب خم شدن آن و قطع اتصال میشود.
ترموسوئیچ NC
NC مخفف Normally Closed بوده و به ترموسوئیچ هایی گفته میشود که در حالت نرمال و پایین تر از دمایی مشخص، مثل یک کلید وصل شده (بسته) عمل میکنند و جریان را عبور میدهند. مثلا یک ترموسوئیچ 40 درجه NC را در نظر بگیرید؛ تا وقتی دما زیر 40 درجه باشد اتصال برقرار است (مثل یک کلید بسته عمل میکند)، و وقتی دما به 40 درجه و بالاتر برسد اتصال قطع شده و جریانی از مدار ترموسوئیچ نمیگذرد.
ترموسوئیچ NO
NO، مخفف Normally Open، به ترموسوییچهایی گفته میشود که در حالت نرمال و کمتر از دمای عملکرد، مثل یک کلید قطع شده (باز) عمل میکنند. مثلا یک ترموسوییچ 40 درجه NO را در نظر بگیرید؛ تا وقتی دما زیر 40 درجه باشد اتصال قطع است (مثل یک کلید باز عمل میکند)، و وقتی دما به 40 درجه و بالاتر برسد اتصال وصل شده و جریان میتواند از مدار عبور کند.
تشخیص NO یا NC بودن ترموسوئیچ
• 1- اگر میدانید که دمای محیط پایینتر از دمای عملکرد ترموسوئیچ است: با مولتیمتر چک کنید که آیا اتصال بین پایههای ترموسوئیچ برقرار است یا خیر (مانند تصویر زیر). اگر برقرار بود ترموسوئیچ NC است و اگر قطع بود NO.
• 2- اگر دمای عملکرد ترموسوئیچ پایین بود، مثلا 20 درجه، و مطمئن نیستید که دمای محیط کمتر است یا بیشتر: با یک فندک به ترموسوئیچ حرارت دهید تا مطمین شوید دمای آن از دمای عملکرد سوییچ بیشتر شده است. در این حالت اگر اتصال برقرار باشد ترموسوئیچ از نوع NO است و اگر قطع بود از نوع NC. توجه کنید با سرد شدن دوباره سوئیچ ها تا دمای پایینتر از دمای عملکرد، وضعیت آنها باید تغییر کند.
انواع ترموسوئیچ
ترموسوئیچ ها اصول کار یکسانی دارند. با این حال مدلهای گوناگونی متناسب با نیازهای متفاوت، طراحی و تولید شدهاند. این مدلها تفاوتهایی در عملکرد، شکل ظاهری و نحوه نصب دارند. شناخت حداقلی نسبت به انواع آنها به شما کمک میکند تا متناسب با پروژه خود بهترین گزینه را انتخاب کنید.
ترموسوئیچ ریست دار
این قطعه وقتی عمل می کند که دمای محیط به دمای عملکردش برسد. اما با تغییر دما دوباره به صورت خودکار به حالت اولیه باز نمیگردد و باید با استفاده از دکمه قرمز که در تصویر میبینید قطعه را ریست کرد. این ویژگی بیشتر برای موارد حفاظتی کاربرد دارد و اجازه راهاندازی مجدد تا برطرف نکردن مشکل را نمیدهد.
ترموسوئیچ قابلمهای
یکی از ویژگیهای این مدل روند نصب ساده آنهاست که میتوانند به بدنه دستگاه پیچ شوند. به عنوان مثال از این محصولات در بدنه موتور گیربکس آسانسورها استفاده می کنند و وظیفه آنها این است که هرگاه دمای موتور در اثر بار اضافی یا کارکردن بیش از حد بالا رفت، عمل کرده و از سیستم محافظت کنند.
ترموسوئیچ کتابی سیمدار
در مواردی که فضای اندازهگیری دما تنگ و بسته باشد میتوان از این قطعات استفاده کرد. بیشترین استفاده از این محصولات در سیم پیچی موتورهای تکفاز و سه فاز به عنوان یک سیستم محافظ در برابر دماست. البته گفتنی است که برای انواع مختلف الکتروموتور، نمونه های مختلفی از ترموسوئیچ سیمدار مورد استفاده قرار میگیرد که هر کدام از آنها دارای ویژگیهای متفاوتی هستند.
پارامترهای مهم در انتخاب ترموسوئیچ (ترموستات)
دمای عملکرد
شاید مهمترین معیار در انتخاب ترموسوئیچ، دمایی است که ترموسوئیچ در آن عمل میکند. این دما حداقل دماییست که لازم است تا سوییچ تغییر وضعیت بدهد. سوییچ در کمتر از آن دما در حالت نرمال خود قرار دارد. ترموستات در دماهای بالاتر عمل کرده و تغییر وضعیت داده و از حالت نرمال خارج میشود.
بلوک آبی در تصویر بالا دمای عملکرد قطعه را نشان میدهد.
وقتی میگویند ترموسوئیچ n درجه، منظور همان دمای عملکرد میباشد.
نرمالی بسته (NC) یا نرمالی باز (NO)
در قسمت بالا تفاوت عملکرد این دو دسته بررسی شد. با توجه به نوع پروژه و مداری که طراحی کردید میتوانید نوع مناسب را انتخاب کنید.
معمولا در سیستم گرمایشی از نوع NC و در سیستم سرمایشی از نوع NO استفاده میشود.
حداکثر جریان ترموسوئیچ
پارامتر مهم دیگر که باید به آن توجه داشت حداکثر جریان مجاز ترموستات میباشد. این عدد معمولا روی ترموسوئیچ آمده است.
اگر ترموسوئیچ مستقیم به مصرف کننده متصل باشد حتما باید چک شود که مقدار جریانی که از ترموستات میگذرد از حداکثر جریان آن کمتر باشد. اگر نیاز به جریان بیشتری بود میتوان خروجی سنسور را به مدارات رله داد تا بتوانند جریان بیشتری را فراهم کنند.
حداکثر ولتاژ ترموسوئیچ
ولتاژ نیز، همانند جریان، یک مقدار حداکثر دارد که باید رعایت شود. بلوک اول در تصویر بالا این ولتاژ حداکثر را نشان میدهد. ولتاژ خط، هم میتواند AC باشد و هم DC. ترموسوئیچ در هر دو حالت بهخوبی عمل میکند.
نحوه استفاده از ترموسوئیچ
لوازمی که به آن احتیاج دارید
روش استفاده از ترموسوئیچ، متد اول: مستقیم
میتوان مستقیم از آن استفاده کرد و خروجی آن را به ادوات دیگر متصل کرد. یا اینکه خروجی را به مدارات رله بدهیم و رله ادوات دیگر را راهاندازی کند (وقتی جریان مصرفی ادوات سرمایشی/گرمایشی زیاد باشد از این روش استفاده می کنیم).
در مدار بالا، اگر به جای ترموستات NC از ترموستات NO و به جای هیتر از یک خنک کننده استفاده کنید، یک سیستم خنک کننده خودکار خواهید داشت که اجازه نمیدهد دما از دمای ترموسوئیچ بیشتر شود.
در صورت نیاز برای ولتاژ ورودی، هم میتوانید از منبع DC و هم منبع AC استفاده کنید به شرط آن که از حداکثر ولتاژ ترموسوئیچ بیشتر نباشد.
روش استفاده از ترموسوئیچ، متد دوم: با آردوینو
راه دیگر هم استفاده به همراه میکروکنترلرهاست. کافیست ولتاژ کاری میکرو کنترلر را به عنوان ورودی به ترموسوئیچ بدهیم و سیم دیگر ترموسوئیچ را به عنوان ورودی به یکی از پینهای ورودی دیجیتال برد میکروکنترلر متصل نماییم. همچنین با خواندن مقدار پایه ورودی، وضعیت ترموسوئیچ مشخص میشود. برای حالت ضروری تر هم میتوانیم روتین وقفه را برای پین ورودی تعریف کنیم تا در هنگام رخ دادن حالتی خاص، میکرو به سرعت یک سری عملیات را که برایش تعریف کرده ایم انجام دهد.
در مثال زیر با استفاده از یک ترموسوئیچ و آردوینو، یک سیستم هشدار میسازیم که با رسیدن دما به نقطه ای خاص، یک آژیر هشدار را فعال کند.
پروژه: آلارم آتش سوزی با آردوینو
سیم بندی
کد
// constants won't change. They're used here to set pin numbers:
const int TSPin = 2; // ThermoSwitchPin
const int ledPin = 7; // the number of the LED pin
// variables will change:
bool TSState; // variable for reading the thermoswitch state
void setup() {
Serial.begin(115200);
// initialize the LED pin as an output:
pinMode(ledPin, OUTPUT);
// initialize the thermoswitch pin as an input:
pinMode(TSPin, INPUT_PULLUP);
TSState = digitalRead(TSPin);
attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(TSPin), pin_ISR, CHANGE);
}
void loop() {
// write your code here
digitalWrite(ledPin, !TSState);
}
void pin_ISR() {
TSState = digitalRead(TSPin); // if thermoswitch is NC
// TSState = !digitalRead(TSPin); // if thermoswitch is NO
}
یک گام جلوتر
سعی کنید با استفاده از دو ترموسوئیچ، یک بازه دمایی مشخص را کنترل کنید. اگر دما از مقداری بالاتر رفت یک قطعه خنک کننده روشن شود و اگر دما از یک مقداری پایینتر آمد یک وسیله گرم کننده روشن شود.
Comments (2)
با سلام . تشکر از ارائه مطالب مفید در سایت وزینتان . لطفا : ksd مخفف چیست و آیا نوشته ksd-168 روی ترموسوییچ قابلمه ای به معنی دمای تا 168 درجه است ؟ ممنون
با سلام
خواهش میکنم
ksd-168 مدل می باشد مشابه ksd9700 که در سایت موجود می باشد.
سایر توضیحات که دما و… در خط های بعدی محصول خورده است.