Termostat Jalur Dwi Logam: Cara Kerjanya dan Aplikasinya
Apakah Termostat Jalur Bimetal?
Termostat jalur bimetal adalah peranti yang menggunakan prinsip pengembangan termal yang berbeza pada bahan pepejal untuk mengukur suhu. Ia terdiri daripada dua jalur logam (contohnya, keluli dan kuningan) dengan pekali pengembangan termal yang berbeza, yang disatukan dengan kukuh sepanjang panjangnya. Apabila jalur bimetal dipanaskan atau didinginkan, ia akan melengkung atau memutar kerana pengembangan atau kontraksi yang tidak sama antara kedua-dua logam tersebut. Jumlah lengkungan atau putaran ini berkadar dengan perubahan suhu dan boleh ditunjukkan oleh penunjuk pada skala yang telah dikalibrasi.
Termostat jalur bimetal digunakan secara meluas dalam pelbagai industri dan aplikasi kerana keperluannya yang mudah, ketangguhan, dan kos rendah. Mereka boleh mengukur suhu dari di bawah -100 °C hingga lebih daripada 500 °C, bergantung kepada bahan dan reka bentuk jalur bimetal. Mereka juga merupakan peranti mekanikal sepenuhnya yang tidak memerlukan sumber kuasa atau litar elektrik.
Bagaimana Cara Kerja Termostat Jalur Bimetal?
Struktur asas dan prinsip termostat jalur bimetal ditunjukkan dalam rajah di bawah. Jalur bimetal terdiri daripada dua jalur logam dengan pekali pengembangan termal yang berbeza, seperti keluli dan kuningan. Jalur keluli mempunyai pekali pengembangan termal yang lebih rendah daripada jalur kuningan, yang bermaksud ia akan membesar atau menyusut kurang daripada jalur kuningan untuk perubahan suhu yang sama.
Rajah: Struktur dan prinsip jalur bimetal
Apabila jalur bimetal dipanaskan, jalur kuningan akan membesar lebih daripada jalur keluli, menyebabkan jalur bimetal melengkung dengan sisi kuningan di sisi luar lengkungan. Sebaliknya, apabila jalur bimetal didinginkan, jalur kuningan akan menyusut lebih daripada jalur keluli, menyebabkan jalur bimetal melengkung dengan sisi kuningan di sisi dalam lengkungan.
Lengkungan atau putaran jalur bimetal boleh digunakan untuk memindahkan penunjuk yang terpasang pada salah satu hujung jalur, yang menunjukkan suhu pada skala yang telah dikalibrasi. Selain itu, lengkungan atau putaran jalur bimetal boleh digunakan untuk membuka atau menutup kontak elektrik, yang boleh memicu sistem kawalan suhu atau peranti keselamatan.
Jenis-jenis Termostat Jalur Bimetal
Terdapat dua jenis utama termostat jalur bimetal yang tersedia di pasaran: jenis spiral dan jenis helikal. Kedua-dua jenis ini menggunakan jalur bimetal yang dililit untuk meningkatkan sensitiviti dan kepadatan peranti.
Termostat Bimetal Jenis Spiral
Termostat bimetal jenis spiral menggunakan jalur bimetal yang dibungkus menjadi spiral rata. Hujung dalaman spiral diperbaiki pada rumah, manakala hujung luaran spiral disambungkan ke penunjuk. Seperti yang ditunjukkan dalam rajah di bawah, apabila suhu meningkat atau menurun, spiral akan memutar lebih atau kurang, menyebabkan penunjuk bergerak sepanjang skala melingkar.
Rajah: Termostat bimetal (jenis spiral)
Termostat bimetal jenis spiral mudah dan murah untuk dibuat dan dioperasikan. Namun, ia mempunyai beberapa had, seperti:
Dial dan sensor tidak dipisahkan satu sama lain, yang bermaksud bahawa seluruh peranti harus terdedah kepada medium yang suhunya hendak diukur.
Ketepatan dan resolusi peranti bergantung pada kualiti dan keseragaman jalur bimetal dan penyatuan.
Peranti mungkin terpengaruh oleh gegaran atau getaran mekanikal yang boleh menyebabkan ralat atau kerosakan.
Termostat Bimetal Jenis Helikal
Termostat bimetal jenis helikal menggunakan jalur bimetal yang dibungkus menjadi koil helikal, serupa dengan spring. Hujung bawah koil diperbaiki pada poros, manakala hujung atas koil bebas untuk bergerak. Seperti yang ditunjukkan dalam rajah di bawah, apabila suhu meningkat atau menurun, koil akan membesar atau menyusut secara aksial, menyebabkan poros berputar. Putaran poros boleh disampaikan ke penunjuk melalui sistem gigi-lever, yang menunjukkan suhu pada skala linear.
Rajah: Termostat bimetal (jenis helikal)
Termostat bimetal jenis helikal mempunyai beberapa kelebihan berbanding jenis spiral, seperti:
Dial dan sensor boleh dipisahkan satu sama lain dengan menggunakan tabung kapiler fleksibel, yang membolehkan peranti mengukur suhu di lokasi jauh atau tidak dapat diakses.
Ketepatan dan resolusi peranti lebih tinggi daripada jenis spiral kerana perpindahan dan leverage yang lebih besar dari koil helikal.
Peranti kurang rentan terhadap gegaran atau getaran mekanikal yang boleh mempengaruhi jenis spiral.
Aplikasi Termostat Jalur Bimetal
Termostat jalur bimetal mempunyai pelbagai aplikasi dalam bidang dan industri yang berbeza, seperti:
Peranti kawalan suhu: Termostat jalur bimetal boleh digunakan untuk mengaktifkan atau mendayakan sistem pendingin atau pemanas apabila suhu mencapai nilai yang ditetapkan. Contohnya, jalur bimetal boleh digunakan untuk mematikan ketel elektrik apabila air mendidih atau untuk menyalakan kipas apabila suhu bilik terlalu panas.
Pengkondisian udara dan pendinginan: Termostat jalur bimetal boleh digunakan untuk mengukur dan mengatur suhu dalam saluran udara, peti sejuk, pembeku, dan peranti pendingin atau pemanas lain. Contohnya, termostat bimetal jenis spiral boleh digunakan dalam termostat pengkondisian udara untuk menyesuaikan aliran udara mengikut suhu yang diinginkan.
Proses industri: Termostat jalur bimetal boleh digunakan untuk memantau dan mengawal suhu dalam pelbagai proses industri, seperti penyulingan minyak, vulkanisasi tayar, penyolderan panas, pemanasan wayar panas, dan lain-lain. Contohnya, termostat bimetal jenis helikal boleh digunakan dalam pembakar minyak untuk mengatur bekalan bahan api mengikut suhu api.
Pengukuran dan indikasi suhu: Termostat jalur bimetal boleh digunakan untuk mengukur dan menunjukkan suhu pelbagai media, seperti cecair, gas, pepejal, dan permukaan. Contohnya, termostat jalur bimetal boleh digunakan untuk mengukur suhu air dalam paip pemanas atau suhu permukaan enjin.
Termostat jalur bimetal sesuai untuk aplikasi-aplikasi ini kerana mereka:
Mudah dan murah: Termostat jalur bimetal mempunyai struktur dan reka bentuk yang mudah untuk dibuat dan dioperasikan. Mereka tidak memerlukan sumber kuasa atau litar elektrik, yang mengurangkan kos dan pemeliharaan peranti.
Kuat dan tahan lama: Termostat jalur bimetal dibuat daripada bahan logam yang tahan terhadap korosi, aus, dan gegaran. Mereka boleh menahan suhu dan tekanan yang tinggi tanpa kehilangan ketepatan atau fungsi.
Mekanikal dan analog: Termostat jalur bimetal adalah peranti mekanikal yang menghasilkan output analog yang berkadar langsung dengan perubahan suhu. Mereka tidak memerlukan kalibrasi atau penyesuaian, dan tidak terpengaruh oleh gangguan elektromagnetik atau bunyi.
Kelebihan dan Kelemahan Termostat Jalur Bimetal
