recent
أخبار ساخنة

الثرموستات Thermostat

العلم للجميع
الصفحة الرئيسية

شرح الثرموستات

الثرموستات أو الثيرموستات

كثيراً ما نلاحظ توقف الثلاجة فجأة عن العمل ولوقت قصير، ثم تعود للعمل بعدها لفترة معينة قبل أن يتوقف محرك التبريد الخاص بها عن العمل. كما نلاحظ تلك الظاهرة في ابريق الماء الكهربائي عندما يتوقف السخان الخاص به عن العمل كلياً أثناء وصول الماء بداخله إلى درجة الغليان.

ولن يقتصر هذا الحال على تلك الأجهزة فقط، فهنالك أيضاً المكيف الكهربائي، الفرن الكهربائي، فقاسة البيض، التبريد الآلي وغيرها من التطبيقات الأخرى التي تتوقف وتعمل تلقائياً اعتمادا على درجة الحرارة. إذ أن تنظيم عمل الجهاز الكهربائي بناء على درجة الحرارة المحيطة به أو بداخله يتطلب جهاز استشعار خاص به يعمل على وصل وفصل التيار الكهربائي عن الجهاز تلقائياً. يسمى مثل هذا النوع من أجهزة الاستشعار باسم الثرموستات. والشكل التالي يوضح أشكال الثرموستات:


ما هو الثرموستات؟

الثرموستات هو عبارة عن مفتاح كهربائي آلي (أي تلقائي)، يعمل على قطع التيار الكهربائي أو وصله بناءً على استشعاره للحرارة المؤثرة عليه. إذ أن الثرموستات يملك طرف قابل للتمدد أو التقلص ومرتبط مباشرة مع رأس مفتاح التشغيل.

رمز الثرموستات الكهربائي في الدارات الالكترونية

هنالك العديد من الرموز الكهربائية التي تشير الى الثرموستات في الدارات الالكترونية والكهربائية. لكن أهم تلك الرموز هي التي تشير الى كون ذلك الثرموستات يتفاعل مع الحرارة أو مع البرودة (أي الوضع الطبيعي) كما في الشكل التالي:


كيف يعمل الثرموستات؟

يعتمد الثرموستات أساساً في عمله على المبدأ الفيزيائي الحراري للمواد؛ أي أنه يتمدد بالحرارة ويتقلص بالبرودة. عندما يتمدد طرف الثرموستات (القابل للتمدد أو التقلص)، يقوم بالضغط على مفتاح التشغيل، مما يؤدي إلى توصيل التيار الكهربائي بين طرفي المفتاح. أما إذا أردنا أن يعمل الثرموستات بالعكس، أي عند البرودة فيتم قلب اتجاه الطرف المتمدد كما هو موضح في الرموز التي في الشكل أعلاه.

أنواع الثرموسات

هنالك خمسة أنواع للثرموستات، وهي على النحو التالي:
1- ثرموستات الفولتية الخطية Linear Voltage Thermostats.
2- ثرموستات الفولتية المنخفضة Low-Voltage Thermostats.
3- ثرموستات القبلة للبرمجة Programmable Thermostats.
4- الثرموستات الميكيانيكية Mechanical Thermostat.
5- الثرموستات الالكترونية / الكهربائية Electronic Thermostat.
حيث تعد الثرموستات الميكانيكية والالكترونية من أكثر الثرموستات شيوعاً واستخداماً.

الثرموستات الميكانيكية والالكترونية من حيث الاستخدام والوظيفة

كما ذكرنا سابقاً؛ تنقسم الثرموستات من حيث الاستخدام في الأساس إلى نوعين؛ حيث يطلق على النوع الأول اسم الثرموستات الميكانيكي Mechanical Thermostat، والنوع الآخر باسم الثرموستات الالكتروني أو الرقمي Digital Thermostat، وكل من هذين الثرموستين يمتلك خصائص تميزه أو تعيبه عن الآخر. والشكل التالي يوضح شكل كل من الثرموستين:


الثرموستات الميكانيكي

 يعتمد الثرموستات الميكانيكي على تمدد أو تقلص طرفه للقيام بعملية الوصل أو الفصل. كما وأن برمجة مثل هذا النوع من الثرموستات تتم عن طريق إدارة مقبض الثرموستات باليد إما إلى اليسار أو إلى اليمين، بحسب درجة الحرارة التي سيتفاعل معها ذلك الثرموستات.

الثرموسات الالكتروني أو الرقمي

هذا النوع من الثرموستات يتم برمجته عن طريق شاشة الكترونية مع أزرار للضبط. لذلك يطلق عليه اسم ثرموستات الديجيتال. إن ما يميز هذا النوع من الثرموستات الرقمية أنها تشمل على مؤقت الكتروني يتم ضبطه لتحديد الوقت الفاصل بين فترة عمل الجهاز الموصول مع الثرموستات بعد رجوع الثرموستات إلى الوضع الطبيعي. إن ما يعيب هذا النوع من الثرموستات هو أنها تعمل بوجود مصدر للجهد الكهربائي؛ أي أنها تتعطل فور انقطاع الكهرباء.

أنواع الثرموسات من حيث التوصيل

هنالك نوعان من الثرموستات والتي تصنف بحسب التوصيل. النوع الأول يطلق عله الاسم NO Thermostat أي مفتوح (غير موصل) عند درجة الحرارة الطبيعية. ويعمل على إغلاق مفتاحه الداخلي عندما يستشعر درجة حرارة أعلى.
أما النوع الثاني، فيطلق على الاسم NC Thermostat أي المغلق (موصل للتيار) عند درجة الحرارة الطبيعية لديه. ويعمل على فتح الدارة ومنع توصيل التيار عبر مفتاحه الداخلي عند الوصول الى درجة حرارة أعلى. والشكل التالي يوضح مبدأ عمل كلا الثرموستين التاليين بحسب توصيلهما للتيار الكهربائي عند درجات الحرارة الأعلى، والتي تصل اليها:


طريقة عمل دارة الثرموستات الالكتروني الرقمية

الدارة التي في الأسفل، دارة كهربائية، تمثل وتحاكي عمل الثرموستات الديجيتال. حيث تم استخدام الدارة المتكاملة IC LM356. هذا الـ IC ذات الطراز LM356 هو بسيط للغاية، ذات طاقة استهلاك منخفضة، يحتوي على خرج مزدوج إضافة الى ثرموستات دقيق الاستشعار بداخله. كما ويحتوي الـ IC LM56 على مجموعة متنوعة من الميزات الأخرى والتي بالمكان الاعتماد عليها مثل مستشعر درجة الحرارة الداخلية، مقارنين للجهد الداخلي، مرجع للجهد الداخلي internal Voltage Reference، والعديد من الميزات الأخرى القيمة.


هنا، الرمزان VT1 و VT2 هما طرفان ثابتتان لاستشعار درجة الحرارة بشكل منفصل كليا عن الآخر. فالطرف VT1 يتفاعل يستشعر الحرارة التي فوق المقدار T1، وكذلك الحال بالنسبة للطرف T2. هناك مخرجان اثنان للدارة المتكاملة IC LM356 هما المخرج A والمخرج B. وكلما ارتفعت درجة الحرارة فوق المقدار T1، يصبح مقدار المخرج A منخفضاً أي 0. وبالمثل، عندما تنخفض درجة الحرارة إلى أقل من المقدار T1 يصبح مقدار المخرج A مرتفعاً أي 1. بنفس الطريقة، يصبح الإخراج B مرتفعاً أي 1، عندما تنخفض درجة الحرارة عن المقدار T2 ويصبح مقدار الخرج B مساوياً للصفر عندما ترتفع درجة الحرارة فوق المقدار T2. عليه، ومن خلال توصيل الأحمال مثل السخان والتبريد كل مع المرحل الخاص به أي L1 و L2، يمكننا بناء دائرة ثرموستات إلكترونية بسيطة قابلة للعمل بكفاءة عالية دون تكلفة كبيرة.
يتم استخدام ثلاثة مقاومات كهربائية خارجية مثل R1 و R2 و R3 للجهد المرجعي الداخلي بمقدار 1.250 فولت. يمكن حساب قيم المقاومات الثلاث R1 و R2 و R3 الخاصة بنقاط الاستشعار VT1 و VT2 باستخدام المعادلات التالية:
 
حيث أن


تركيب الثرموستات الحراري

قد تتسائل في بعض الوقت؛ مما يتكون الثرموستات من الداخل؟ إن تركيب الثرموستات من الداخل يعتمد على عدة تقنيات. لكن هنالك ثلاث تقنيات يعتمد عليها الثرموستات في تركيبه الداخلي.

التقنيات المستخدمة في صناعة الثرموستات

1- الشرائط ثنائية المعدن Bimetallic Strips

تقوم تلك التقنية على مبدأ أن الأجسام أو المواد تتمدد بالحرارة وتتقلص بالبرودة. لكن المواد وخاصة الفلزات المعدنية تختلف في معامل التمدد والتقلص الحراري الخاص بها. فبعض المواد تتمدد بسرعة أكبر من غيرها. لذلك يتم استخدام شريطين مختلفين من المعادن الفلزية ذات معامل تمدد حراري مختلف لكل منهما، مثل الحديد أو النحاس أو الفولاذ أو حتى الالومنيوم وذلك كي نحصل على شكل انحناء أو قوس يقوم بتشغيل أو فتح مفتاح الدارة الكهربائية التي يعمل ضمنها. والشكل التالي يوضح مبدأ عمل الشرائط ثنائية المعدن داخل الثرموستات


2- منفاخ الغاز Gas-Filled Bellows Thermostats

كما نعلم من الخصائص الفيزيائية لطبيعة المواد، فالغازات تتمدد بشكل أسرع بكثير من المواد الصلبة. لذلك، فهي تشتشعر الحرارة بشكل سريع ودقيق وفعال دون تأخير، أي على عكس تقنية الشرائط ثنائية المعدن. فعندما يتمدد الغاز بفعل الحرارة، يقوم بالضغط وتحريك قطع الحديد الموصولة بالطرف القابل للتحرك من طرف المنفاخ. الأمر الذي يؤدي إلى الضغط على القابس الكهربائي أو فصله للتيار الكهربائي. والشكل التالي يوضح مبدأ عمل منفاخ الغاز داخل داخل الثرموستات


3- ثرموستات الشمع Wax Thermostats

إن ما يميز الشمع هو تحمله لدرجات الحرارة العالية جداً. لذلك قد تجد مثل هذه الثرموستات داخل التطبيقات الحرارية العالية جداً والتي تتطلب عدم حدوث أي فشل حراري في أنظمتها، مثل السيارات، المصانع والآلات الضخمة، الثلاجات والمكيفات المركزية، المفاعلات النوية وغيرها. فالشمع بعد أن يتعرض للحرارة، ينتقل من الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة، ومع استمرار الحرارة، يتمدد الشمع ليقوم بدفع عصا مفتاح التشغيل إلى الأعلى ليقوم بفصل التيار الكهربائي. وبعد أن يبرد ذلك الشمع يتقلص لتعود عصا التشغيل مكانها من جديد ويغلق المفتاح ليسمح للتيار بالمرور من خلاله وهكذا. الشكل التالي يوضح مبدأ عمل وتركيب ثرموستات الشمع


طريقة زيادة كفاءة عمل الثرموستات

يتم تركيب مشع خارجي مرتبط مع الجزء المستشعر للحرارة في الثرموستات وذلك لزيادة ورفع كفاءة ودقة استشعار الحرارة وخاصة عند نقطة معينة. ويوجد مثل هذا النوع من الثرموستات في صمامات أنظمة التدفئة Central Heating System Valves ويطلق على اسم تلك الثرموستات الاسم TRV أي اختصاراً للكلمات Thermostatic radiator valves.

ميزات وخصائص الثرموستات

هنالك العديد من المميزات والحسنات التي تجعل استخدام الثرموستات كأفضل الحلول للمشكلات الحرارية، أهمها:
1- لا يستهلك طاقة كهربائية كما هو الحال في الثرمستور.
2- دقة الاستشعار عند درجات حرارة معينة عالية نسبياً.
3- فصل التيار الكهربائي فصلاً تاماً وبدون تدرج (أي لا يفصل التيار الكهربائي تدريجياً) عند الوصول إلى درجة الحرارة المرجوة.
4- قليل التكلفة وصغير الحجم نسبيا، فهو متواجد بعدة أحجام وأشكال لتلائم الأداء الوظيفي للجهاز المتصلة به.

عيوب وسيئات الثرموستات

1- قد تفشل الثرموستات في العمل وذلك عند تعرضه مباشرة لمصدر حرارة مرتفع، إذ أن جزء من الثرموستات هو الذي يقوم باستشعار الحرارة قبل أن يبدي رد فعل تجاهها.
2- هنالك حد معين لاستشعار الثرموستات للحرارة، فهنالك ثرموستات تستشعر غليان الماء عند 100 درجة سليوسية، لكنها تفشل في استشعار الهواء الساخن داخل الغرفة. إذ يتطلب كل جهاز كهربائي ثرموستات ذات خصائص مختلفة عن الآخر تلبي الحاجة الأساسية لديه.
3- لا تستشعر الثرموستات درجات الحرارة المتدنية. فهي تتمدد وتتفاعل فقط مع الارتفاع في درجة الحرارة. ففي الوضع الطبيعي؛ تكون الثرموستات في وضع التقلص.
4- لا يوجد فترات حرارية في الثرموستات كما هو الحال في الثرمستور. فهو يقطع التيار الكهربائي كلياً عند الوصول إلى حد معين من درجات الحرارة. ولا يتحكم في كمية التيار المارة من خلاله.

ما الهدف من وجود الثرموستات (فوائدته)

1- مكافحة ظاهرة الاحتباس الحراري.
2- قطع ووصل التيار الكهربائي بناء على الحاجة الحرارية المرجوة من الجهاز.
3- تشغيل مضخات المياه تلقائياً على المزروعات، الأجسام الحرارية وغيرها عند درجة حرارة معينة.

أماكن تواجد الثرموستات

1- خزانات المياه الساخنة أو البويلر.
2- المكيفات وخاصة مكيفات التدفئة المركزية.
3- ابريق الماء الكهربائي.
4- عدة العمل الكهربائية والتي تشمل على محرك كهربائي داخلي، مثل المنشار الكهربائي، القادح وغيرها.
5- الكشافات الحرارية، فهنالك كشافات وخاصة تلك التي تعمل على الغاز؛ فهي ترتفع درجة حرارتها مع مدة الانارة، الأمر الذي يتطلب وجود قابس حراري مثل الثرموستات ليحول دون احتراق ذلك الكشاف بفعل الحرارة الزائدة.
6- ثلاجات المنازل؛ فجميعها تستشعر الحرارة الزائدة في داخله إلى حد يجعل الثرموستات الذي بداخلها لإعطاء أمر كهربائي (إشارة كهربائية) للمحرك (الضاغط) للعمل وضغط غاز الفريون للحصول على البرودة المطلوبة.

أسئلة شائعة عن الثرموستات

سؤال: من أين جائت تسمية الثرموستات؟

جواب: تتألف كلمة الثرموستات من كلمتين هما Thermo أي حراري وStat أي ثابت Static. لذلك إذا قمت بجمع الكلمتين وتوحيدهما في كلمة واحدة تصبح الكلمة Thermostat وتعني المحافظ على بقاء درجة الحرارة ثابتة.

سؤال: ما الفرق بين الثرموستات والثرمستور؟

جواب: الثرموستات يعمل على قطع التيار الكهربائي كلياً عند الوصول الى درجة حرارة معينة، ولا يعيق التيار بالتدرج، بل يمنع وصوله أو يسمح بمروره بالكامل. أما الثرمستور، فهو عبارة عن مقاومة حرارية تعيق التيار الكهربائي بنسب متفاوتة بناء على الارتفاع أو الانخفاض في درجة حرارته، وصولا الى أقرب ما يكون من حالة القطع.

سؤال: كيف يعمل الثرموستات داخل الثلاجة؟

جواب: إن كيفية عمل الثرموستات في الثلاجة مبنية على وجود مؤقت أو تايمر يقوم بتحديد فترة ومدة فصل التيار الكهربائي عن الضاغط في الثلاجة وعن مضاد التجمد بعد أن يستشعر الثرموستات درجة الحرارة لكل منها. علماً أن التايمر هو الذي يحدد فترة تشغيل وتعطيل كل من هذين الثرموستين، ويمنع تشغيل كلاهما معاً، كما في المخطط التالي:


author-img
العلم للجميع

تعليقات

15 تعليقًا
إرسال تعليق
  • Unknown photo
    Unknown22 فبراير 2020 في 4:01 ص

    ما
    طريقة توصيل ترموستات التحكم عن طريق جهد الهيتر

    حذف التعليق
    • العلم للجميع photo
      العلم للجميع22 فبراير 2020 في 11:43 ص

      بكل بساطة، هنالك طرفين للتوصيل على الثيرموستات مخصصات لوصل وفصل التيار الكهربائي بحسب درجة الحرارة التي يستشعرها طرف ذلك الثيرموستات. أما طريقة التوصيل، فتتم بقطع سلك الخط الحار (الفاز) الذي سيزود الهيتر بالكهرباء، وربط كلا الطرفين مع أطراف الوصل والوصل اللتان على الثيرموستات والتي تم ذكرهما من قبل.

      حذف التعليق
    • Unknown photo
      Unknown4 يونيو 2020 في 12:01 ص

      السلام عليكم اخي ..ثرموستات ثلاجتي نوع keld دجيتال يظر 3 دوائر وهذا يعني اما ان الحساس تعطل او مفصول او شيء من هذا المهم ماعادت تظهر درجات الحراره فقط 3 دوائر ... اريد معاينته لكني لا اعرف مكانه علما انها ثلاجة فترينة حلويات keld صنع ايطالي klt

      حذف التعليق
      • العلم للجميع photo
        العلم للجميع6 يونيو 2020 في 5:35 م

        هذه ثلاجة اسبانية الصنع، وثلاث دوائر مثل ooo تعني هنالك فصل معين أو قطع أي Open Probe بحسب دليل المستخدم الخاص بالشركة وليس له علاقة في الثيرموستات الخاص بتلك الثلاجة.

        حذف التعليق
      • Hero photo
        Hero10 يونيو 2020 في 12:42 ص

        ممكن المراجع من فضلك

        حذف التعليق
        • العلم للجميع photo
          العلم للجميع10 يونيو 2020 في 12:07 م

          - "Thermostat Maker Deploys Climate Control Against Climate Change". America.gov. Retrieved October 3, 2009.
          - Transtronics, Inc. "Thermostat signals and wiring". wiki.xtronics.com. Retrieved March 7, 2015.

          حذف التعليق
        • Hero photo
          Hero11 يونيو 2020 في 4:39 ص

          تسلم

          حذف التعليق
          • Unknown photo
            Unknown18 يونيو 2020 في 6:10 ص

            السلام عليكم عزيزي تلاجتي قمت بتغير ترموستات مرتين الاولي تم تشغيلها وفصلها بعد مرات وبعد لاتفصل قمت بتغيره مره ثانيه وايضآ لاتفصل هل ممكن العيب من التوصيل او شئ اخر

            حذف التعليق
            • العلم للجميع photo
              العلم للجميع21 يونيو 2020 في 10:00 ص

              يجب أن يكون الثيرموستات موصول على التوالي مع المحرك الضاغط للثلاجة، لكن يجب عليك التأكد أولاً من أن الثيرموستات الذي قمت بتركيبه يتلائم مع الثلاجة التي سيوصل بها. كما وأنه يجب التتأكد من أطراف التوصيل الخارجة من الثيرموستات.

              حذف التعليق
              • Unknown photo
                Unknown4 أغسطس 2020 في 4:43 م

                السلام عليكم ورحمة الله وبركاته
                ديب فريزر الكتروستار غيرت له ثيرموستات عايز أعرف أفضل وضع له داخل الفريزر هل أضعه بطول الفريزر أم أجعله دائري أم حلزوني علما بأن الفريزر ٧ درج

                حذف التعليق
                • العلم للجميع photo
                  العلم للجميع10 أغسطس 2020 في 2:44 ص

                  من الأفضل وضع سلك المستشعر الخاص بالثرموستات على طول الفريزر لكفاءة فصل أفضل ولاستشعار أدق وخاصة إذا كان الفريزر كبير الحجم نسبياً.

                  حذف التعليق
                • Unknown photo
                  Unknown3 أكتوبر 2020 في 2:29 ص

                  السلام عليكم ورحمة الله وبركاته انا تلاجتي passap فجأه لقيت الحاجه ف الفريزر مش متجمده كويس نص تجميد بس التلاجه كويسه والشبكه ال ورا سخنه والماتور برضه ومش بتسرب غاز حطيت ازازه ميه من ٧ المغرب احنا انهارده تاني يوم الضهر مجمدتش بس سقعت وبتفصل وتشتغل عادي ممكن اعرف السبب

                  حذف التعليق
                  • العلم للجميع photo
                    العلم للجميع2 نوفمبر 2020 في 12:23 ص

                    هنالك سببان محتملان:
                    الأول: قد تكون قدرة الثلاجة مصممة على أنها تبرد بذلك القدر من التبريد وخاصة إذا كانت من النوع الصغير mini.
                    الثاني: قد يكون حصل تسريب غاز بالفعل ثم توقف ذلك التسريب لسبب أو لآخر.
                    وهنالك سبب آخر يتعلق بعيار الثيرموستات وبرمجته على المدة الزمنية المطلوب تشغيل تلك الثلاجة فيها.

                    حذف التعليق
                  • غير معرف19 نوفمبر 2020 في 10:00 ص

                    السلام عليكم ورحمة الله وبركاته
                    لقد كلفت بواسطة دكتوري في الجامعه بكتابة مقاله عن الثرموستات
                    ولقد استعنت ببعض المعلومات من هذا الموقع
                    ارجو ان لاتمانع
                    واحتاج المزيد من المعلومات الشخصيه (اسم المؤلف والبريد الإلكتروني والموقع)
                    ارجو الرد بسرعه

                    حذف التعليق
                    • Unknown photo
                      Unknown3 يناير 2021 في 1:20 م

                      السلام عليكم
                      تلاجه كريازي نوفروست بها ترموستات الكتروني من Danfoss 077f 1499 Bj اريد معرفة رسم الدائره الخاصه به في الثلاجه مع توضيح طريقة عمله ذو (سنسورين)وشكرا

                      حذف التعليق
                      google-playkhamsatmostaqltradent