اساس و عملکرد ترموستات های انبساطی

اصول قديمي تر سنجش دما بر اساس انبساط مايعات استوار است ودر كليدهاي فشاری از اصول كاري دما سنج جيوه اي معمولي استفاده شده است. ساده ترين سنسور از اين نوع برگرفته از دماسنج جيوه اي است كه درون لوله مویين آن دو الكترود سيمي جاسازي شده است به دليل اينكه جيوه فلزي هادي و در دماي معمولي مايع است. زماني كه سطح جيوه به الكترودهايي كه مكان آنها بستگي به دماي بالاتر دارد مي رسد از طريق الكترودها مداري الكتريكي ايجاد مي شود.
در شکل زیر چگونگی انبساط مایع داخلی لوله مویین در دمای بالاتر نشان داده شده است.

بدين وسيله ميتوان رسيدن به دماي از پيش تعيين شده اي را تشخيص داد اما تنها براي يك عمل سويچ از آن استفاده مي شود و راهي براي تغيير دماي سويچ در آنها وجود ندارد. اگر چه ميتوان از سطح جيوه براي تغيير فركانس يك مدار نوساني استفاده كرد و بر پايه آن يك سيستم تشخيص دماي تناسبي ايجاد كرد ولي اين روش بندرت مورد استفاده قرارمي گيرد. سنسورهايي كه براي اندازه گيري دما وبراي غير از عمل سويچ مورد استفاده قرار مي گيرد عمدتا از نوع الكترونيكي هستند واز قطعاتي مانند ترموكوپل وترميستور در آنها استفاده مي شود واز قطعاتي كه براساس انبساط مكانيكي كار مي كنند و تنها در كارهاي قطع ووصل استفاده ميشود.
معمولي ترين آنها نوع پيشرفته اي از دماسنج مخزني است كه بسيار هم رايج است و داراي قسمت حساسي است كه شامل مخزني پر از مايع است وتوسط يك لوله مويين به كليد فشاري وصل است.لازم نيست مايع درون مخزن حتما جيوه باشد وامروزه در مواردي ا زنوعي تركيبي به عنوان مايع منبسط شونده استفاده مي شود.
به دليل اينكه در مواردي بايستي مخزن مايع در فاصله دورتري قرار گيرد واتصال الكتريكي هم لازم ندارد مي توان از اين وسيله براي كاربرد در محيطهاي خطرناك استفاده كرد ومتناسب با آن نوع مايع را هم انتخاب كرد.طول لوله متصل كننده مخزن به سوئيچ فشاري بايستي تاحدي باشد كه حجم مايع اشغال كننده آن تنها بخش كوچكي از حجم كلي مايع باشد. زيرا دماي مايع داخل لوله مويين هم روي فشار تاثير خواهد داشت.
استفاده از هوا و يا هر گاز بي اثر جاي مايع باعث افزايش حساسيت و دقت دماسنج مي شود ولي سويچ فشاري بايستي بتواند به فشارهاي خيلي كمتر از آنچه توسط مايع منبسط شده اعمال مي شود پاسخ دهد.
يكي از ضعفهاي سيستم فوق به طور كلي بر اين است كه مخزن حساس بايستي داراي حجم مناسبي از مايع باشد و بنابراين نمي بايستي كوچك باشد.علاوه برآن به دليل اينكه اين حجم ماده منبسط شونده بايستي همراه با نوسانات دماي محيط گرم وسرد شود براي عمل شدن اين تغييرات زماني مناسبي لازم است ومخازن دماسنجها نمي توانند سريعا از تغييرات دما پيروي كند.ضروري نيست سنسور فشار يك قطعه قطع و وصل كننده باشد وبا استفاده از يك ديافراگم كه به يك پتانسيومتر متصل است و يا ترانسديوسر پيزوالكتريك و يا LVDT مي توان سنسور دماي مايع مخزني را به يك ابزار دقيق اندازه گيري دما تبديل كرد ولي در هر صورت اين چنين ابزاري كاربردهاي زيادي ندارد.
در شکل زیر نمونه ای از ترموستات های انبساطی رایج نشان داده شده است.