ترموستات چیست و چگونه عمل میکند؟

یکی از پرکاربردترین قطعات در دنیای برق و الکترونیک که شاید بسیاری از شما با آن آشنا باشید، ترموستات است. آشنایی با این قطعات برای کسانی که با دستگاه های دارای ترموستاتیک سروکار دارند از اهمیت بالایی برخوردار است. ترموستات Thermostat (کنترل کننده دما) وسیله ای است که کنترل دما را تنظیم و نظارت می کند. کنترل دما به این صورت است که دما را ثابت نگه می دارد به طوری که اگر دما بیشتر از مقدار مورد نظر باشد، دما کاهش یابد و اگر دما کمتر از مقدار مورد نظر باشد، دما افزایش یابد. ترموستات های صنعتی انواع مختلفی دارند و در مکان هایی مانند اتوکلاو، دیگ بخار، کوره های مختلف، گلخانه ها و گلخانه ها مورد استفاده قرار می گیرند.

چرا به ترموستات نیاز است؟

وظیفه یک کنترل کننده دما یا به عبارت دیگر ترموستات انجام تنظیمات لازم برای گرمایش و سرمایش است. یک کنترل کننده دما تجهیزات گرمایش و سرمایش را کنترل می کند تا تفاوت بین مقدار تنظیم شده و مقدار واقعی را از بین ببرد. عدم تنظیم دما و تنظیم دمای صحیح می تواند بر ایمنی تأثیر بگذارد. این می تواند منجر به مشکلات جدی از نظر کیفیت و بهره وری شود. در کارخانه ها و سایر واحدهای تولید و آزمایش، کنترل دما در بسیاری از موارد، به ویژه موارد ذکر شده در لیست زیر، بسیار مهم است:

• صنایع تولید مواد غذایی
• صنایع شیرینی پذی
• صنایع فولاد
• یخچال
• بهبود کارایی احتراق‌ها
• واکنش‌های شیمیایی
• تخمیر
• خشک کردن
• تبدیل به آهک کردن
• تقطیر
• اکستروژن
• تهویه‌ی مطبوع

ترموستات صنعتی چیست؟

همانطور که از نام این ترموستات مشخص است، ترموستات های صنعتی شامل ترموستات های مورد استفاده در صنایع مختلف می باشد. این نوع ترموستات به عنوان پرکاربردترین ترموستات شناخته می شود. سیستم کاری ترموستات های صنعتی به این صورت است که با اندازه گیری دمای محیط و کار کرد خنک کننده یا حرارت دهنده به صورت پیوسته به نقطه ای دلخواه و مطلوب خواهیم رسید که در این صورت دما باید ثابت شود. نکته بسیار مهمی که باید بدانید این است که ترموستات های صنعتی دیجیتال یکی از پرکاربردترین و مهم ترین انواع ترموستات های صنعتی هستند.

ترموستات چگونه کار می‌کند؟

اگرچه اکثر طرح های مدرن الکترونیکی هستند، اما برخی از مدل های قدیمی هنوز طراحی های الکترومکانیکی دارند. ترموستات های الکترونیکی که به عنوان ترموستات دیجیتال نیز شناخته می شوند، از حسگرهایی برای تشخیص دمای محیط استفاده می کنند. سپس پردازنده داخلی بر اساس نرم افزار و تنظیمات اعمال شده پاسخ می دهد. اکثر مدل‌های فعلی دارای دسترسی Wi-Fi هستند که به شما امکان می‌دهد تنظیمات گرمایش خود را از راه دور از وب یا دستگاه تلفن همراه خود برنامه‌ریزی کنید.

در مقابل، مدل‌های الکترومکانیکی حاوی نوارها یا سیم‌پیچ‌های فلزی هستند که با انبساط به تغییرات دما پاسخ می‌دهند و به دستگاه نشان می‌دهند که گرمایش باید روشن یا خاموش شود. مدل های الکترومکانیکی دارای صفحه های آنالوگ هستند – کاربر آنها را می خواند و تنظیمات آنها را اعمال می کند. مدل‌های سنتی حاوی ویال‌هایی از جیوه بودند که به تغییرات دما پاسخ می‌دادند، اما اینها تا حد زیادی حذف شده‌اند. ترموستات می تواند سیستم تهویه مطبوع را کنترل کرده و در صورت نیاز آن را روشن یا خاموش کند.

پارامترهای مهم در تنظیم ترموستات

(Set point (SP: دمایی که می خواهیم به آن برسیم.

(Present Value(PV: دمای فعلی اندازه گیری شده توسط سنسورها

(Out put(OP: مقدار خروجی که به عنوان خروجی از کنترلر دما در نظر گرفته شده تا تجهیزات خروجی مانند هیتر را روشن یا خاموش کنیم.

انواع ترموستات کدامند؟

ترموستات ها مانند هر وسیله ای در زمینه ابزار دقیق و کنترل ایمنی دارای انواع مختلفی برای کاربردهای مختلف و متفاوت هستند، اما می توان آنها را بر اساس پارامترهای زیر طبقه بندی کرد:

• دامنه دمایی
• نوع عملکرد
• محل نصب
• فصل سرد یا فصل گرم
• نوع اتصال و سنسور
• محدوده کاری
• تعداد دفعات مراحل عملکرد
• نحوه نمایش دمای آنالوگ یا دیجیتال

انواع خروجی ترموستات چیست؟

خروجی رله

خروجی رله در ترموستات فقط دو حالت قطع و وصل دارد. در این نوع کنترلرها زمانی که دما از مقدار از پیش تعیین شده بیشتر شود، فرمان قطع یا وصل صادر می شود. با توجه به نوسانات دما و عملکرد صفر و یک این ترموستات، دستگاه باید پیوسته وصل و قطع شود.

خروجی SSR

خروجی این کنترلرها یک ولتاژ (V) است که می تواند یک SSR تحریک شده DC را هدایت کند. در این حالت ممکن است خروجی قطع یا مسدود شود

خروجی آنالوگ

در این حالت، خروجی آنالوگ است، معمولاً در محدوده (0-10) ولت یا (4-20) میلی آمپر.

خروجی چندگانه

در برخی از ترموستات ها علاوه بر رله خروجی اصلی که مبتنی بر کنترلر PID است، از یک یا دو رله دیگر نیز برای آلارم استفاده می شود. همچنین برخی از ترموستات ها ها دارای پورت ارتباطی RS485 برای ارسال اطلاعات به کامپیوتر هستند.

انواع سنسور ورودی در ترموستات

سنسور RTD

Resistance Temperature Detector که به اختصار RTD نامیده می‌شود؛ نوعی سنسور دما است که مقاومت خود را با تغییرات دما تغییر می دهد. در واقع دما بر اساس مقاومت سنسور تعیین می شود. RDT می تواند از فلزات مختلف ساخته شود. فلزات اصلی مورد استفاده برای ساخت RTD ها پلاتین، نیکل و مس هستند. پلاتین فلزی ایده آل برای استفاده در RTD ها است. فلز مورد استفاده در RTD باید در برابر خوردگی مقاوم بوده و همچنین دارای نقطه ذوب بالایی باشد.

ورودی ترموکوپل

ترموکوپل “Thermocouple” از اتصال یک طرفه دو فلز ناهمگن ایجاد می شود. با تغییر دما، طول یکی از فلزات بیشتر از دیگری تغییر می کند و این تفاوت منجر به تولید ولتاژ میلی ولت بسیار ضعیف در سمت آزاد دو فلز می شود. بسته به نوع فلز مورد استفاده انواع مختلفی از ترموکوپل ها وجود دارد. ترموکوپل ها در دقت، محدوده اندازه گیری دما، حساسیت و غیره متفاوت هستند.

انواع ترموکوپل کدامند؟

نکاتی که هنگام خرید ترموستات باید در نظر گرفت:

به طور معمول، تنوع محصولات و کاربردهای متعدد ترموستات ها در صنعت، خریداران را مجبور می کند در انتخاب ترموستات به نکات زیادی توجه کنند. با این حال، مهم ترین نکاتی که می تواند بر انتخاب ترموستات مناسب تأثیر بگذارد عبارتند از:

• دانستن محدوده دمایی مورد نظر
• قابلیت تشخیص و نمایش خرابی ترموستات
• ابعاد و اندازه ترموستات
• روش و کیفیت کنترل دما و …

علاوه بر این، یکی از بهترین نکات برای استفاده صحیح از ترموستات، نحوه نصب و قرار دادن آن در محل مناسب است. به عنوان مثال، ترموستات های فن کویل باید در ارتفاع 140 سانتی متری از کف تمام شده دستگاه نصب شوند و از نور خورشید یا جریان مستقیم فن های سرد و گرم به داخل اتاق مورد نظر محافظت شوند.