يعتمد مبدأ عمل أداة مراقبة درجة الحرارة، والمعروف باسم جهاز مراقبة درجة الحرارة أو مقياس الحرارة، على مبادئ التمدد الحراري والمقاومة الكهربائية أو التأثيرات المزدوجة الحرارية. تُستخدم أجهزة مراقبة درجة الحرارة لقياس وعرض درجة حرارة جسم أو بيئة معينة بدقة.

وإليك كيفية مبدأ العمل ل مراقب درجة الحرارة وظائف عادة:

التمدد الحراري (لمقاييس الحرارة السائلة في الزجاج):

يشير التمدد الحراري إلى ميل المواد إلى تغيير أبعادها استجابة للتغيرات في درجة الحرارة. عندما يتم تسخين المادة، تكتسب جزيئاتها طاقة حركية وتتحرك بقوة أكبر، مما يؤدي إلى تمدد المادة. على العكس من ذلك، عندما يتم تبريد المادة، تفقد الجزيئات الطاقة الحركية وتتحرك بشكل أقل، مما يؤدي إلى الانكماش أو الانكماش. في موازين الحرارة السائلة في الزجاج، يتم احتواء كمية صغيرة من السائل (عادة الزئبق أو الكحول) في أنبوب زجاجي مغلق مع مقياس معاير. مع تغير درجة الحرارة، يتمدد السائل أو ينكمش بسبب التمدد الحراري أو الانكماش. يؤدي هذا إلى ارتفاع مستوى السائل أو انخفاضه داخل الأنبوب الزجاجي. يتيح المقياس المعاير على مقياس الحرارة للمستخدمين قراءة قيمة درجة الحرارة المقابلة بناءً على موضع مستوى السائل.

المقاومة الكهربائية (لكاشفات درجة الحرارة المقاومة – RTDs):

أجهزة استشعار درجة الحرارة RTDs هي أجهزة استشعار لدرجة الحرارة مصنوعة من معادن نقية مثل البلاتين أو النيكل، والتي تتغير مقاومتها الكهربائية مع درجة الحرارة. مع زيادة درجة الحرارة، تزداد أيضًا المقاومة الكهربائية للمعدن الموجود في RTD بطريقة يمكن التنبؤ بها وقابلة للتكرار. يرسل جهاز مراقبة درجة الحرارة إشارة كهربائية صغيرة التيار من خلال RTD ويقيس المقاومة. تقوم الشاشة بعد ذلك بتحويل قيمة المقاومة هذه إلى قراءة درجة الحرارة المقابلة.

تأثير المزدوجة الحرارية (للمزدوجات الحرارية):

المزدوجات الحرارية هي حساسات لدرجة الحرارة تتكون من معدنين مختلفين مرتبطين معًا في أحد طرفيهما لتكوين وصلة. عندما يكون هناك اختلاف في درجة الحرارة بين الوصلة والطرف الآخر (الوصلة المرجعية أو الباردة)، فإنها تولد جهدًا كهربائيًا صغيرًا يسمى الجهد الكهربي الحراري أو القوة الدافعة الكهربائية (EMF). يقوم جهاز مراقبة درجة الحرارة بقياس هذا الجهد الكهربائي الحراري، وبمساعدة جدول مرجعي أو علاقة رياضية، يقوم بتحويله إلى قراءة درجة الحرارة المقابلة.

معالجة وعرض الإشارات الرقمية:

تستخدم أجهزة مراقبة درجة الحرارة الحديثة المعالجات الدقيقة ومعالجة الإشارات الرقمية لمعالجة الإشارات الواردة من مستشعر درجة الحرارة (السائل في الزجاج أو RTD أو المزدوج الحراري) بدقة. يتم بعد ذلك عرض بيانات درجة الحرارة المعالجة على شاشة رقمية، للإشارة إلى قراءة درجة الحرارة الحالية في الوحدة المختارة (مئوية، فهرنهايت، الخ)