ترموستات عقربهای (Analog Thermostat) که با نام "ترموستات مکانیکی" نیز شناخته میشود، یک تجهیز کنترلی الکترومکانیکی ساده و بسیار مستحکم است که برای کنترل دما به روش قطع و وصل (On-Off) طراحی شده است. مشخصه اصلی این تجهیز، وجود یک صفحه مدرج (Dial) و یک عقربه برای تنظیم دمای مطلوب (نقطه تنظیم) است.
ویژگی کلیدی و مزیت بزرگ این ترموستاتها، عملکرد کاملاً مکانیکی و عدم نیاز به منبع تغذیه الکتریکی برای بخش سنجش و فرمان است. این تجهیزات با بهرهگیری از اصول فیزیکی انبساط مواد در اثر حرارت، به صورت خودکار یک کنتاکت الکتریکی را باز یا بسته میکنند. سادگی، دوام بسیار بالا و قیمت اقتصادی، این ترموستاتها را به راهحلی کلاسیک و پرکاربرد برای کنترل دما در تاسیسات ساختمانی و کاربردهای صنعتی ساده تبدیل کرده است.
عملکرد ترموستاتهای عقربهای: قدرت فیزیک
اساس کار این تجهیزات بر پایه یک المان حسگر مکانیکی است که به تغییرات دما واکنش فیزیکی نشان داده و این حرکت فیزیکی، مستقیماً باعث فعال شدن یک سوئیچ میشود. دو مکانیزم اصلی در این ترموستاتها به کار میرود:
۱. مکانیزم بیمتال (Bimetallic Mechanism)
این رایجترین و سادهترین نوع ترموستات عقربهای است.
-
اساس کار: قلب این ترموستات، یک نوار دو فلزی (Bimetallic Strip) است. این نوار از اتصال دو صفحه فلزی مختلف با ضریب انبساط حرارتی متفاوت (مانند فولاد و مس) ساخته شده است. با افزایش دما، یکی از فلزها بیشتر از دیگری منبسط شده و این امر باعث خم شدن نوار به یک سمت میشود.
-
عملکرد سوئیچینگ: این حرکت خمشی، به صورت مکانیکی یک کنتاکت الکتریکی را قطع یا وصل میکند. پیچی که به صفحه مدرج متصل است، فاصله اولیه بین نوار بیمتال و کنتاکت را تنظیم میکند و به این ترتیب، دمای عملکرد (نقطه تنظیم) تعیین میشود.
-
کاربرد: ترموستاتهای اتاقی، فرها، اتو و تجهیزات ساده صنعتی.
۲. مکانیزم لوله مویین و بالب (Capillary Tube and Bulb)
این نوع برای مواقعی استفاده میشود که نقطه اندازهگیری از محل تنظیم فاصله دارد (سنجش از راه دور).
-
اساس کار: این سیستم از یک بالب (حباب) حسگر که با یک مایع یا گاز حساس به حرارت پر شده، تشکیل شده است. این بالب از طریق یک لوله مویین (کاپیلاری) بلند و انعطافپذیر به دیافراگمی در داخل بدنه اصلی ترموستات متصل است.
-
عملکرد سوئیچینگ: با گرم شدن بالب در محل فرآیند، سیال داخل آن منبسط شده و فشار در طول لوله مویین افزایش مییابد. این فشار به دیافراگم نیرو وارد کرده و باعث فعال شدن یک میکروسوئیچ مکانیکی میشود.
-
کاربرد: آبگرمکنها، بویلرها، چیلرها، سرخکنهای صنعتی و کورههایی که نیاز به قرار دادن سنسور در یک نقطه و تنظیم آن از نقطهای دیگر دارند.
مزایا و محدودیتها
مزایا ✅
-
سادگی و استحکام بالا: طراحی کاملاً مکانیکی، آنها را در برابر ضربه، لرزش و نویزهای الکتریکی بسیار مقاوم و بادوام میسازد.
-
بدون نیاز به برق: مکانیزم سنجش و سوئیچینگ آنها کاملاً خودکفا است و برای کار کردن به هیچ منبع تغذیه خارجی نیاز ندارد (برق تنها از کنتاaktهای آن برای کنترل بار عبور میکند).
-
قیمت بسیار اقتصادی: به طور قابل توجهی ارزانتر از مدلهای دیجیتال هستند.
-
کاربری آسان: تنظیم دما تنها با چرخاندن یک صفحه مدرج انجام میشود.
محدودیتها ⚠️
-
دقت پایینتر: به دلیل ماهیت مکانیکی، دقت آنها به اندازه کنترلرهای دیجیتال نیست و برای فرآیندهای حساس و دقیق مناسب نیستند.
-
هیسترزیس (Deadband) بزرگ و غیرقابل تنظیم: اختلاف دما بین نقطه روشن شدن و خاموش شدن معمولاً زیاد و ثابت است. این امر باعث نوسان دمایی بیشتر در محیط میشود.
-
استهلاک مکانیکی: قطعات متحرک و فنرها ممکن است در طول زمان و با کارکرد مکرر، دچار فرسودگی شده و باعث کاهش دقت شوند.
-
عدم وجود قابلیتهای پیشرفته: این تجهیزات فاقد نمایشگر دمای واقعی، قابلیت برنامهریزی پیچیده، آلارمهای اضافی یا ارتباطات دیجیتال هستند.
کاربردهای رایج 🏭
-
تاسیسات ساختمانی (HVAC): این رایجترین کاربرد برای کنترل سیستمهای گرمایشی و سرمایشی، فن کویلها، شوفاژخانهها و داکت اسپلیتها است.
-
لوازم خانگی: فر، یخچال، آبگرمکن، سماور برقی و رادیاتورهای روغنی.
-
صنعت: برای کنترل ساده و غیرحساس دما در کورههای کوچک، وانهای آبکاری، هیترهای صنعتی و سیستمهای خنککاری ماشینآلات.
جمعبندی: ترموستات عقربهای (آنالوگ)، یک راهحل کلاسیک، فوقالعاده قابل اعتماد و بسیار اقتصادی برای کاربردهای کنترل دمای ساده به روش قطع و وصل است. اگرچه فاقد دقت و هوشمندی کنترلرهای دیجیتال است، اما سادگی، استحکام و عملکرد مستقل از برق آن، این تجهیز را به انتخابی بیرقیب و محبوب برای میلیونها کاربرد در تاسیسات و صنعت تبدیل کرده است.
