自动化博览 > 家庭自动化 > 温度控制,冷热不紊
  

直线膨胀一点点,弯曲变形真明显
——双金属温控

  在日常生活中,温度开关可能是人们接触最多也是最简单的控制元件了,所谓温度开关就是根据所要控制的对象的温度来决定通断的开关,我们在很多小家电中经常能看到它的身影。根据其动作原理不同我们可以将它分为双金属式,压力式和热敏铁氧体式几种,我们将对它们进行逐一介绍。这里先介绍双金属温度开关。

  各种金属都有热胀冷缩的特性,而不同金属随着温度变化的膨胀系数不一样,双金属温度开关就是根据这个原理来工作的。在下面的动画中,我们可以看到双金属片是怎样控制电路通断的。

  动画的解释如下:双金属片由上面的“高锰合金”和下面的“殷钢”组成。前者的膨胀系数是后者的好几十倍,分别称为“主动层”和“被动层”,在正常温度下图中的弹簧片的触点和主动层的触点是接触的,整个电路处在接通状态。温度升高时,主动层膨胀的比被动层多,双金属片向下弯曲,温度升高到一定程度时,电路断开。冷却到一定程度双金属片伸直,电路接通。反之,我们同样可以解释温度降低的情况。图中的调温旋钮是来调节通断时的平均温度的。

  这种温度开关的特点是简单便宜,但是精度不高,电熨斗,电暖瓶和电烘箱中的温度开关就是这个原理。除了设计温度开关外,根据同样的原理,人们还可以设计出双金属温度计。荧光灯中的起辉器也是借助这个方法来实现电路通断为整流器产生瞬间高压的。这种开关还有动作时间慢的缺点,只适合于小电流设备,因为电流大的场合开关的过慢动作会形成电火花,影响触点的功能。人们想出了其他办法来加快开关动作速度。一种是在触点旁安放磁铁,使得触点难以断开而易于闭合。还有一种方法就是把双金属片设计成蝶形的,触点要动作必须克服其内部应力,产生快速变形,从而实现快速通断。但是速动开关也有缺点,就是延时太大,控制不够及时,就会大大影响控制效果。所以我们要根据不同的控制要求来加以选择。

 

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