Dans les thermomètres à bande bimétallique, les différents taux de dilatation des métaux lorsqu’ils sont chauffés sont utilisés pour mesurer la température!
Principe de fonctionnement
Les températures peuvent être mesurées sur la base du principe de dilatation thermique différente des solides. A cet effet, deux bandes métalliques (par exemple en acier et en laiton) avec différents degrés de dilatation thermique sont fermement assemblées. Lorsqu’elle est chauffée, la bande métallique se déforme en raison des différents degrés d’expansion. La déformation est une mesure de la température et peut être lue sur une échelle calibrée.
Dans les thermomètres à bande bimétallique, les différents taux de dilatation des métaux lorsqu’ils sont chauffés sont utilisés pour mesurer la température!
Grâce à leurs matériaux métalliques, les thermomètres bimétalliques peuvent être utilisés à des températures allant de -100 °C à plus de 500 °C.
Les bandes bimétalliques sont produites en roulant les différentes tôles les unes sur les autres puis en les chauffant de manière à ce que les métaux se lient au niveau du joint par des procédés de diffusion (soudage à froid).
Remarque: En raison de la conductivité électrique de la bande bimétallique, elle est également fréquemment utilisée comme composant de sécurité pour l’arrêt automatique. On trouve des bandes bimétalliques dans des bouilloires, par exemple, qui éteignent automatiquement la bouilloire en ouvrant le circuit électrique lorsque la température est trop élevée (ou lorsque le point d’ébullition est atteint).
Types de thermomètre bimétallique
Plus le bimétallique est long, plus la courbure et donc la sensibilité à la mesure de la température sont grandes. Pour cette raison, une longue bande bimétallique est souvent enveloppée dans une bobine. Selon que la bobine bimétallique est torsadée comme une spirale ou une vis, deux types différents peuvent être distingués.
Thermomètre bimétallique de type spirale
La conception la plus simple d’un thermomètre bimétallique consiste à envelopper la bande bimétallique dans une spirale. L’extrémité intérieure de la spirale est fermement reliée au boîtier. Un pointeur est fixé à l’extrémité extérieure de la spirale. La température mesurée peut ensuite être lue sur une échelle calibrée.
Une telle conception utilisant une spirale bimétallique est non seulement très peu encombrante mais également rentable. Cependant, l’inconvénient est que le cadran et le capteur de température ne sont pas séparés l’un de l’autre. L’ensemble du thermomètre bimétallique doit donc être situé directement dans le milieu dont la température doit être mesurée. De tels thermomètres sont utilisés, par exemple, dans des réfrigérateurs ou des congélateurs ou pour déterminer la température ambiante.
Thermomètre bimétallique de type hélicoïdal
Dans de nombreux cas, il est nécessaire de séparer spatialement l’indicateur (pointeur) du capteur (bobine bimétallique). Par exemple, si la température de l’eau doit être mesurée dans un tuyau de chauffage, comme cela est habituel dans les systèmes de chauffage. Le capteur de température doit alors être situé à l’intérieur du tuyau, tandis que l’affichage de la température doit être à l’extérieur du tuyau. Ou dans l’industrie alimentaire, il est également nécessaire de séparer l’affichage du capteur si, par exemple, la température à l’intérieur des aliments doit être mesurée (« thermomètre à perçage »).
Dans ces cas, les thermomètres bimétalliques sont équipés d’une bande bimétallique enveloppée dans une bobine hélicoïdale. Le bimétal hélicoïdal est fermement relié à une extrémité à l’intérieur d’un tube de mesure (le bimétal est fixé à une goupille cylindrique, qui est fermement enfoncée dans la tige). Une tige métallique rotative est guidée à travers cette bobine hélicoïdale, qui lui est connectée à l’extrémité libre. Un pointeur est fixé à l’extrémité supérieure de la tige métallique. Si le tube de mesure est maintenant chauffé, le bimétallique hélicoïdal s’enroule et fait tourner la tige métallique. Sur une échelle calibrée, la température correspondante peut être lue.
De tels thermomètres bimétalliques peuvent également être équipés de contacts interrupteurs qui ferment un circuit électrique lorsqu’une certaine température est dépassée ou dépassée ; un signal électrique est déclenché en conséquence. Les contacts de commutation peuvent ainsi effectuer des tâches de commande, par exemple en tant que thermostat pour systèmes de chauffage par le sol, qui coupe la pompe de chauffage pour des raisons de sécurité lorsque les températures sont trop élevées et la rallume lorsque la température tombe en dessous d’un certain niveau.
