溫控開(kāi)關(guān)雙金屬溫度傳感器及其應用

雙金屬溫度傳感器（bimetallic temperature Sensor），是用來(lái)作開(kāi)關(guān)使用的，常稱(chēng)為溫控開(kāi)關(guān)。該傳感器的構成，主要是將兩種不同的金屬片熔接在一起。因為金屬的熱膨脹系數不同，當加熱時(shí)，膨脹系數大的一方，因迅速膨脹而使得材料的長(cháng)度變長(cháng)；而膨脹系數小的一方，因膨脹系數小，而使得材料的長(cháng)度略為伸長(cháng)。但由于二金屬片是熔接在一起的，因此。兩金屬片上作用的結果，使得材料彎曲。

下面以雙金屬溫度傳感器在電熨斗、電飯鍋兩種電器中的應用電路為例，介紹雙金屬溫度傳感器的工作原理。

用電熨斗熨衣服，若溫度過(guò)高會(huì )燙壞衣服，而且對于不同的衣料，熨衣時(shí)所需溫度也不同，因此需要調溫裝置。圖1是電熨斗調溫原理示意圖。

電熨斗調溫電路主要組件是雙金屬片，電熨斗工作時(shí)，動(dòng)、靜觸點(diǎn)接觸，電熱組件通電發(fā)熱。當溫度達到選定溫度時(shí)，雙金屬片受熱下彎，使動(dòng)觸點(diǎn)離開(kāi)靜觸點(diǎn)，自動(dòng)切斷電源；當溫度低于選定溫度時(shí)，雙金屬片復原，兩觸點(diǎn)閉合。再接通電路，通電后溫度又上升，達到選定溫度時(shí)又再斷開(kāi)，如此反復通斷，就能使熨斗的溫度保持在一定范圍內。通過(guò)調節螺絲選定溫度的高低，越往下旋，靜觸點(diǎn)越下移，選定的溫度就越高。

為什么雙金屬片受熱會(huì )彎曲呢？這是由于它是兩種不同的金屬片緊鉚在一起的，若在室溫時(shí)，它是平直的，那么當它受熱溫度升高時(shí)，由于兩種金屬的熱膨脹程度不同，雙金屬片便逐漸向熱膨脹較小的一邊彎曲，如圖1（b）所示。溫度降低時(shí)，它又逐漸恢復原狀。

電飯鍋是常用的炊具，它能把米燒成飯，還能保溫，全過(guò)程自動(dòng)化，使用很方便。電飯鍋的溫度控制電路圖如圖2所示。

電飯鍋內部有一個(gè)磁鋼限溫開(kāi)關(guān)S1和一個(gè)雙金屬片保溫開(kāi)關(guān)S2.開(kāi)始燒飯時(shí)，按下開(kāi)關(guān)S1，電路接通，電熱絲通電燒飯。鍋中有水時(shí)，飯鍋的溫度不會(huì )超過(guò)100℃；飯熟后，水干了，飯鍋溫度將超過(guò)100℃。當溫度上升到103℃時(shí)，限溫開(kāi)關(guān)S1就會(huì )自動(dòng)斷開(kāi)，電路斷電，達到自動(dòng)控溫目的。這時(shí)溫度較高，S2處于斷開(kāi)狀態(tài)。當溫度下降至60℃時(shí)，S2接通；加熱至80℃時(shí)，S2又斷開(kāi)。S2的不斷開(kāi)合，使鍋內溫度保持在60-80℃之間。

為什么磁鋼限溫開(kāi)關(guān)在103℃時(shí)會(huì )自動(dòng)斷開(kāi)呢？通過(guò)參照圖2（b）所示的磁鋼限溫組件工作示意圖就可以明白了。按下按鍵后，動(dòng)觸點(diǎn)接觸靜觸點(diǎn)而通電，同時(shí)，永久磁鋼與感溫軟磁體接觸，軟磁體被磁化而吸住永久磁鋼，這時(shí)手不需要按著(zhù)按鍵，電路仍然接通。感溫軟磁體有一獨特性質(zhì)，當溫度達到103℃時(shí)，磁性便消失，不能吸住永久磁鋼。因此，當鍋底溫度達到103℃時(shí)，永久磁鋼便因重力作用而下落，動(dòng)觸點(diǎn)離開(kāi)靜觸點(diǎn)而斷開(kāi)電源，從而達到保護。