#182 Il mondo dei dispositivi per il controllo della temperatura

Abbiamo visto come si articola il mondo dei dispositivi per il controllo della temperatura. Ma vale la pena fare ora una carrellata riassuntiva e schematica di quanto fin qui esposto.

Se dovessi riassumere l’infinito universo dei dispositivi per il controllo della temperatura, ben consapevole che non si tratterebbe di un lavoro esaustivo ma di una semplice e schematica carrellata delle diverse soluzioni possibili, direi che possiamo considerare tre famiglie principali, che a loro volta sono suddivise in diversi sottogruppi. Proviamo a fare un riassunto schematico.

DISPOSITIVI BIMETALLICI

Sono azionati da un disco o una lamina di bimetallo che per effetto del diverso coefficiente di dilatazione dei metalli si piegano provocando l’apertura (o la chiusura) dei contatti interni.

• Protettori termici: Di dimensioni contenute e compatte, lavorano da 250mA a 250V (F1) fino ai 63A (5DN) e oltre, vengono garantiti per 10.000 cicli e prevalentemente sono utilizzati per limitare la temperatura negli avvolgimenti dei motori elettrici e delle pompe, nei trasformatori e nelle resistenze elettriche.
• Termostati bimetallici: Possono essere usati sia come sicurezze, per limitare la temperatura di un’apparecchiatura (TK32) che come regolatori di temperatura, perché garantiscono fino a 100.000 cicli a 10A 250V. Lavorano a basse temperature, anche sotto lo Zero, fino a -45°C ma possono raggiungere i 425°C di lavoro. Possono raggiungere prestazioni uniche nella precisione di intervento (+/-1 fino ai 110°C) e nei ripristini (anche solo 5°C). L’applicazione è vastissima, dalle caldaie a quasi tutti i tipi di elettrodomestico, alle resistenze elettriche e perfino, in certi casi, ai motori elettrici.
• TPS: Termostato giapponese, di altissima precisione e lunga vita, garantisce 100.000 cicli elettrici e oltre 1 milione di cicli meccanici. La gamma d’intervento va dai 10°C ai 110°C e la portata arriva al massimo a 5A. Si usano quando è necessario un controllo della temperatura che garantisca la massima precisione ma anche una costanza nel tempo e negli interventi.
• Termostati in aria: Estremamente piccoli e compatti, rilevano la temperatura con la massima velocità eliminando qualsiasi tipo di ritardo termico, ma l’assenza di protezione del bimetallo li espone a rischi di interferenze esterne che possono comprometterne il funzionamento. La loro principale applicazione è nelle resistenze in mica.
• Termostati regolabili: Grazie a un meccanismo di rotazione di un albero che provoca il distanziamento dei contatti, è possibile regolare l’intervento all’interno di un range di due temperature, una minima e una massima. Viene utilizzato nei ferri da stiro e su alcuni tipi di resistenze elettriche, oppure nei dispositivi per regolare la temperatura ambiente.

DISPOSITIVI NON BIMETALLICI

Sono regolatori o limitatori di temperatura che non funzionano con il principio del bimetallo.

• Termofusibile. Dispositivo di intervento monouso semplice, agile ed economico. Interviene grazie a un componente chimico-organico detto Thermal pellet che, al raggiungimento di una determinata temperatura, passa dallo stato solido a quello liquido, provocando così lo scatto di una molla interna che porta all’apertura dei contatti. Viene prodotto in svariate esecuzioni assiali e radiali, da 1A 250V fino a 21A 250V.

• Termostati ad asta. Questo dispositivo è dotato di una lunga asta al cui interno e inserita una lamina di invar che consente di rilevare la temperatura con precisione e in profondità. Viene usato per rilevare e controllare la temperatura degli scaldabagni.

• Termostato a bulbo. Un particolare liquido contenuto all’interno del sensore, detto anche bulbo, si espande in seguito all’aumento della temperatura e va a far pressione su una membrana finché questa, piegandosi, provoca l’apertura dei contatti. Un alberino di regolazione consente di scegliere la temperatura di intervento tra una minima e una massima. Il corpo del termostato viene posizionato in un ambiente sicuro e accessibile, e il capillare consente di posizionare il sensore in un punto distante e rilevare la temperatura in quel punto. Trova applicazione nei forni elettrici, nei grill, nelle piastre riscaldanti e ovunque sia necessario regolare la temperatura a scelta.

CONTROLLI TRAMITE LA LETTURA DELLA RESISTENZA

Sono sonde di temperatura nelle quali la resistenza varia al variare della temperatura. Questo rende possibile, tramite il collegamento a uno sganciatore, a un relè o a una centralina elettronica, la lettura della temperatura, e un eventuale intervento.

• NTC: La resistenza diminuisce con l’aumentare della temperatura. Sono sensori con una discreta precisione e che normalmente lavorano a temperature relativamente basse (massimo 300°C) e che hanno costi, in genere, contenuti.

• PTC: La resistenza aumenta con l’aumentare della temperatura fino ad impedire il normale passaggio di corrente. Sono molto usati nel campo dei motori elettrici lineari.

• KTY: La resistenza aumenta con l’aumentare della temperatura ma, a differenza dei PTC, cresce in modo abbastanza lineare e rende possibile una buona lettura della temperatura.

• RTD: La resistenza aumenta con l’aumentare della temperatura ma cresce in modo assolutamente lineare. Questo rende possibile una lettura estremamente precisa della temperatura.

• TERMOCOPPIE: Queste sonde sono costituite da due metalli diversi uniti alle due estremità. Quando una delle due estremità viene esposta a una temperatura diversa dall’altra, quest’ultima andrà a generare una tensione elettrica proporzionale alla differenza di temperatura. Ciò consentirà la lettura della temperatura. Sono meno precise delle altre sonde ma consentono una lettura a temperature estremamente elevate, fino ad oltre i 1000°C.

Questa è una veloce sintesi del mondo del controllo e della regolazione della temperatura. Le sue varianti vanno ben oltre quello che ho fin qui descritto. Ma questo è anche il mondo in cui da anni opera R&D Components e di quello che possiamo fare per potervi aiutare a trovare la giusta risposta alle vostre domande.