In bimetaalstripthermometers worden de verschillende uitzettingssnelheden van metalen bij verhitting gebruikt om de temperatuur te meten!
werkingsprincipe
temperaturen kunnen gemeten worden op basis van het principe van verschillende thermische uitzetting van vaste stoffen. Hiertoe worden twee metalen strips (b.v. staal en messing) met verschillende thermische uitzettingsgraden stevig met elkaar verbonden. Bij verhitting vervormt de metalen strip door de verschillende uitzettingsgraden. De vervorming is een maat voor de temperatuur en kan worden afgelezen van een gekalibreerde schaal.
In bimetaalstripthermometers worden de verschillende uitzettingssnelheden van metalen bij verhitting gebruikt om de temperatuur te meten!
vanwege de metalen materialen kunnen bimetaalthermometers worden gebruikt bij temperaturen van minder dan -100 °C tot meer dan 500 °C.
bimetaalstrips worden geproduceerd door de verschillende metalen platen op elkaar te rollen en ze vervolgens te verwarmen zodat de metalen aan de verbinding hechten door diffusieprocessen (koudlassen).
Opmerking: Vanwege de elektrische geleidbaarheid van de bimetaalstrip wordt deze ook vaak gebruikt als veiligheidscomponent voor automatische uitschakeling. Bimetaalstrips zijn bijvoorbeeld te vinden in ketels, die de ketel automatisch uitschakelen door het elektrische circuit te openen wanneer de temperatuur te hoog is (of wanneer het kookpunt is bereikt).
typen bimetaalthermometer
hoe langer het bimetaal, hoe groter de bocht en dus de gevoeligheid voor temperatuurmeting. Om deze reden wordt een lange bimetaalstrip vaak in een spoel gewikkeld. Afhankelijk van of de bimetaal spoel als een spiraal of een schroef gedraaid is, kunnen twee verschillende types worden onderscheiden.
spiraalvormige bimetaalthermometer
het eenvoudigste ontwerp van een bimetaalthermometer is om de bimetaalstrip in een spiraal te wikkelen. Het binnenste uiteinde van de spiraal is stevig verbonden met de behuizing. Aan het uiteinde van de spiraal is een wijzer bevestigd. De gemeten temperatuur kan dan van een gekalibreerde schaal worden afgelezen.
een dergelijk ontwerp met behulp van een bimetaal spiraal is niet alleen zeer ruimtebesparend, maar ook kosteneffectief. Het nadeel is echter dat de wijzerplaat en de temperatuursensor niet van elkaar gescheiden zijn. De gehele bimetaalthermometer moet daarom direct in het medium worden geplaatst waarvan de temperatuur moet worden gemeten. Dergelijke thermometers worden bijvoorbeeld gebruikt in koelkasten of diepvriezers of om de kamertemperatuur te bepalen.
spiraalvormige bimetaalthermometer
in veel gevallen is het noodzakelijk om de indicator (aanwijzer) ruimtelijk te scheiden van de sensor (bimetaalspoel). Bijvoorbeeld, als de watertemperatuur moet worden gemeten in een verwarmingsbuis, zoals gebruikelijk is in verwarmingssystemen. De temperatuursensor moet zich dan in de buis bevinden, terwijl het display voor de temperatuur buiten de buis moet zijn. Of in de voedingsindustrie is het ook nodig om het display van de sensor te scheiden als bijvoorbeeld de temperatuur in het voedsel moet worden gemeten (“piercing thermometer”).
in deze gevallen zijn bimetaalthermometers uitgerust met een bimetaalstrip die in een spiraalvormige spoel is verpakt. Het spiraalvormige bimetaal is aan één uiteinde stevig verbonden met de binnenkant van een meetbuis (het bimetaal is bevestigd aan een cilindrische pen, die stevig in de steel wordt gedrukt). Een draaibare metalen staaf wordt door deze spiraalvormige spoel geleid, die er aan het losse uiteinde mee is verbonden. Aan de bovenkant van de metalen staaf is een wijzer bevestigd. Als de meetbuis nu wordt verwarmd, wikkelt het spiraalvormige bimetaal omhoog en draait de metalen staaf. Op een gekalibreerde schaal kan de bijbehorende temperatuur worden afgelezen.
dergelijke bimetaalthermometers kunnen ook worden uitgerust met schakelcontacten die een elektrisch circuit sluiten wanneer een bepaalde temperatuur wordt overschreden of onder schot; een elektrisch signaal wordt dienovereenkomstig geactiveerd. Schakelcontacten kunnen dus regeltaken uitvoeren, bijvoorbeeld als thermostaat voor vloerverwarmingssystemen, die de verwarmingspomp om veiligheidsredenen bij te hoge temperaturen uitschakelt en weer inschakelt wanneer de temperatuur onder een bepaald niveau daalt.
