سوئیچ دما چیست؟ انواع، کاربرد و قیمت سوئیچ دما

سوئیچ دما چیست؟

سوئیچ دما یک دستگاه مکانیکی برای نظارت و کنترل دما در فرآیندهای تولیدی و صنعتی است که با روشن و خاموش کردن کنتاکت‌های کلید به محض رسیدن به محدوده دمایی ثابت، استفاده می‌شود. از طرفی این تجهیز به عنوان کلید دما شناخته می‌شود. این سوئیچ یک راه حل کوچک و مقرون به صرفه برای اندازه گیری دما در کاربرد های متحرک و محدود به فضا است. نماد سوئیچ دما در زیر نشان داده شده است.

وضعیت سوئیچینگ این کلیدها عمدتاً بر اساس دمای ورودی تغییر می کند. بنابراین از این عملکرد به عنوان محافظت در برابر گرمای بیش از حد استفاده می شود. بنابراین، این سوئیچ ها عمدتاً وظیفه نظارت بر دمای تجهیزات و ماشین آلات را بر عهده دارند.

اجزای سوئیچ دما

اجزای مختلف مورد استفاده در این سوئیچ عمدتاً شامل کیس سوئیچ، مهره برد، فنر برد، دوک اصلی، بالش، مویرگی و لامپ حسگر دما است. سیال درون لامپ حسگر دما، به تغییرات دما پاسخ می دهد. هنگامی که دما افزایش می یابد، فشار داخل دم یا دوک افزایش می یابد. بنابراین افزایش فشار لامپ حسگر دما، دم را فشرده می کند و دوک را به سمت بالا حرکت می دهد تا زمانی که نیروی فنر و همچنین فشار دم در تعادل قرار گیرند. دوک به سمت سوئیچ حرکت می کند و بر اساس نقطه تنظیم سوئیچ، باعث فعال شدن ON و OFF می شود.

انواع سوئیچ دما

این سوئیچ ها به دو نوع سوئیچ دمای مکانیکی و سوئیچ دمای الکترونیکی دسته بندی می شوند که در ادامه توضیحاتی در ارتباط با آن داده شده است.

۱- سوئیچ دما مکانیکی

سوئیچ دما مکانیکی در دو نوع سوئیچ دمای انبساط بیمتالیک (دو فلزی) و انبساط مایع موجود هستند که برای اندازه گیری یا تشخیص تغییر دما استفاده می شوند.

سوئیچ دمای بیمتالیک (دو فلزی)

سوئیچ دمای بیمتالیک یا دماسنج دو فلزی از نوار دو فلزی استفاده می کند که برای تبدیل تغییرات دما به جابجایی مکانیکی استفاده می شود. در اینجا، نوار دو فلزی عمدتاً از اصل انبساط فلز در گرمایش استفاده می کند. بنابراین هنگامی که دما تغییر می کند، حجم فلز نیز تغییر می کند.

ضریب دمایی هر فلز متفاوت است، بنابراین رابطه اصلی بین تغییر در بعد فیزیکی فلز و دمایی که باعث آن می شود را نشان می دهد. در اینجا، انبساط فلز یا انقباض آن عمدتاً به ضریب دما بستگی دارد، به این معنی که فلزات در دمای مشابه در بعد فیزیکی تغییرات متفاوتی دارند.

مزایای سوئیچ دمای دو فلزی عمدتاً شامل اندازه فشرده و هزینه کمتر است؛ در حالی که معایب آن عمدتاً عبارتند از: دقت کمتر، مستعد در بر برابر ارتعاش و ضربه و عدم کنترل دماهای بالا می باشد. همچنین، عملکرد آن با تغییر دمای محیط تحت تأثیر قرار می گیرد.

سوئیچ دما انبساط مایع

سوئیچ دما انبساط مایع شامل یک لامپ برنجی است که با گاز یا مایع شیمیایی پر شده است. این تجهیز شامل یک سیستم لامپ پر از مایع است. بنابراین در لامپ دماسنج مقدار زیادی مایع نگهداری می شود که حداکثر حساسیت را دارد. این مایع محصور پس از گرم شدن لامپ منبسط می شود. بنابراین این انبساط مایع باعث افزایش فشار سیال در داخل لامپ می شود. افزایش فشار سیال منجر به فعال شدن سوئیچ فشاری می شود که به لامپ متصل است.

مزایای دماسنج انبساط مایع شامل هزینه کمتر، فشرده بودن آن و اندازه گیری دقیق تر است؛ در حالی که معایب آن، زمان پاسخ بالا ، رخ دادن نشتی و… می باشد.

۲- سوئیچ دما الکترونیکی

این سوئیچ دما عمدتاً شامل منبع تغذیه، المان اندازه گیری و مدار الکترونیکی است. این سوئیچ برای اندازه گیری دما با تبدیل آن به سیگنال سوئیچینگ از طریق تغییر دمای المان اندازه گیری استفاده می شود. این سیگنال سوئیچینگ متناسب با دما تغییر می کند و بر این اساس قابل محاسبه است. سوئیچ های دمای الکترونیکی در مواردی که دقت بالایی لازم است قابل استفاده هستند.

تفاوت سوئیچ دما و ترموستات در چیست؟

تفاوت بین سوئیچ دما و ترموستات در جدول زیر آورده شده است.

ترموستات	سوئیچ دما
ترموستات به عنوان نشانگر دما یا دماسنج نیز شناخته می شود.	سوئیچ دما به عنوان سوئیچ حرارتی نیز شناخته می شود.
عملکرد دستگاه ترموستات تنظیم دما است،	وظیفه اصلی این سوئیچ اندازه گیری دما است.
این یک دستگاه کنترل حلقه بسته است.	این سوئیچ یک دستگاه الکترومکانیکی پایدار است.
ترموستات ها به سه نوع قابل برنامه ریزی، غیرقابل برنامه ریزی و هوشمند طبقه بندی می شوند.	به طور کلی این سوئیچ ها به دو نوع الکترونیکی و مکانیکی طبقه بندی می شوند.
ترموستات شامل قطعات مختلفی مانند فلنج، قاب، محفظه و المان مومی است.	این سوئیچ شامل دو بخش اصلی حسگر و کنتاکت های ضربه ای است.

سوئیچ دما چگونه کار می کند؟

سوئیچ های دمای پر از مایع شامل یک لامپ حسگر و یک المان دم می باشد. لامپ در فرآیندی که دمای آن کنترل می شود غوطه ور می شود. المان دم (bellows element) فشار سیال (مایع یا گاز) را با افزایش دما در فرآیند حس می کند. در زیر شماتیکی است که اصل عملکرد سوئیچ دما را نشان می دهد:

همانطور که در بالا نشان داده شده است، سیال در لامپ حسگر، به تغییرات دما واکنش نشان می دهد و فشار در المان دم هنگام افزایش دما افزایش می یابد. افزایش دمای لامپ حسگر، دم را فشرده می کند و دوک اصلی را به سمت بالا حرکت می دهد تا زمانی که نیروی فنر و فشار دم در تعادل قرار گیرند. این حرکت دوک به سوئیچ منتقل می شود و بسته به نقطه تنظیم سوئیچ دما، باعث روشن یا خاموش شدن می شود.

فرض کنید دمای یک حمام آبی را کنترل می کنیم که توسط یک سیستم مشعل که توسط یک مدار الکتریکی تغذیه می شود، گرم می شود و از طرفی دمای حمام آب روی ۷۵ درجه سانتیگراد تنظیم شده است. تا زمانی که دمای حمام آب زیر ۷۵ درجه سانتیگراد باشد، سوئیچ دما فعال نمی شود؛ اما زمانی که دما از نقطه تنظیم شده فراتر رفت، سوئیچ دما، فرایند خاموش کردن مدار الکتریکی کنترل کننده مشعل ها را فعال می کند.

یک سوئیچ دما نوع بیمتالیک به روشی مشابه سیستم انبساط مایع عمل می کند، اما طرح ها به طور قابل توجهی متفاوت هستند.

شرایط/مشخصات معمولی سوئیچ های دما

در هنگام خرید سوئیج دما نیاز است تا اطلاعات کاملی در ارتباط با مشخصات و شرایط استفاده از هر کدام را مد نظر بگیریم. در ادامه در ارتباط با این مشخصات صحبت شده است.

۱- محدوده قابل تنظیم (Adjustable Range)

محدوده دما بین حد بالا و پایین که در آن سوئیچ دما را می توان برای فعال یا غیرفعال تنظیم کرد. این اسپک معمولاً برای افزایش دما بیان می شود.

۲- ست پوینت (Set Point)

آن دمای گسسته ای که در آن سوئیچ دما تنظیم می شود تا در هنگام افزایش یا کاهش دما از آن مقدار، فعال یا غیرفعال شود. این دما باید در محدوده قابل تنظیم قرار گیرد و می تواند به صورت افزایش یا کاهش دما بیان شود.

۳- دد بند (Deadband)

این عبارت بیان کننده ی تفاوت دما بین نقطه تنظیم افزایشی و نقطه تنظیم کاهشی می باشد. این مقدار در این تجهیز معمولاً ثابت است (قابل تنظیم نیست).

۴- تکرارپذیری (Repeatability)

توانایی یک سوئیچ دما برای عملکرد متوالی در یک نقطه تنظیم که از یک نقطه شروع در همان جهت نزدیک می شود و در طی چرخه های متوالی به نقطه شروع باز می گردد تا یک پروفایل دما ایجاد کند. نزدیکی مقادیر نقطه تنظیم اندازه گیری شده، معمولاً به عنوان درصد مقیاس کامل (حداکثر دمای محدوده قابل تنظیم) بیان می شود.

۵- المان سوئیچ SPDT یا (SPDT Switch Element)

المان Single-Pole, Double-Throw  (SPDT) دارای سه اتصال است: C-Common، NO-Normally Open و NC-Normally Closed، که به کلید اجازه می دهد تا در حالت NO یا NC به مدار متصل شود.

۶- المان سوئیچ DPDT یا (DPDT Switch Element)

DPDT دو المان سوئیچینگ SPDT هماهنگ شده است که در زمان افزایش ست پوینت با هم فعال می شوند و در زمان کاهش ست پوینت با هم غیرفعال می شوند. المان های سوئیچینگ SPDT گسسته اجازه می دهد تا دو مدار مستقل سوئیچ شوند. یعنی یک AC و یکی DC.

۷- حداکثر فشار فرآیند

حداکثر فشار فرآیندی که لامپ حسگر دما باید در معرض آن قرار گیرد، بدون اینکه توسط ترموول محافظت شود.

پترو پردا، تامین کننده ی قطعات و تجهیزات حوزه ی نفت، گاز و پتروشیمی کشور