바이메탈 온도센서

1. 정의

 

열팽창 계수가 다른 2개의 금속판을 접합하여 가공한 온도센서

 

※ CTE(Coefficient of Thermal Expansion: 열팽창 계수)

온도 변화에 대한 물체의 크기 변화를 나타낸 것으로 기준에 따라 선팽창계수, 면팽창계수, 체적팽창계수 등으로 정의할 수 있다.

 

※ 바이메탈

열팽창 계수가 다른 두 종류의 얇은 금속판을 포개어 용접으로 붙여 한 장으로 만든 막대 형태의 부품이며, 열을 가했을 때 휘는 정도가 다른 성질을 이용하여 온도를 측정하는 원리이다.

 

2. 장점

 

값이 저렴하고 금속성이므로 전류를 통전(전류가 통하다)할 수 있어서 온도 스위치로 많이 사용된다.

 

3. 단점

 

짧은 거리에서만 사용이 가능하고 진동에 따른 오차가 발생한다.

 

4. 사용 온도 범위

 

-50 ~ 500℃

 

5. 응용

 

간단한 ON/OFF 제어용 온도 조절기

 

6. 원리

 

바이메탈 온도센서는 아래 그림과 같이 열을 가했을 때 휘는 정도가 다른 성질을 이용하여 온도를 측정하는 원리이다. 열팽창이 작은 금속으로는 보통 니켈(Ni)과 철(Fe)의 합금이 사용되며, 팽창이 큰 금속으로는 니켈·망간·철의 합금, 니켈·몰리브덴·철의 합금, 니켈·망간·구리의 합금 등을 주로 사용한다. 그림 (a)와 같이 얼음으로 냉각시키게 되면, 수축이 잘 되는 구리 쪽이 빨리 굽어지기 때문에 아래 방향으로 막대가 휘게 되고, 열을 가하게 되면, 마찬가지로 팽창이 잘 되는 구리 쪽이 더 많이 늘어나기 때문에 막대가 위쪽으로 향하게 된다. 이런 원리를 응용한 것이 (b)와 같은 온도조절기(thermostat)이다. 온도조절기는 일정 온도를 기준으로 스위치를 on/off 하는 역할을 하여 일정 온도가 유지되도록 하는 소자이다. 바이메탈 온도스위치는 전기밥솥, 전기포터, 다리미, 전기장판 등 다양한 분양에 응용되고 있다.

 

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<참고>

 

바이메탈 온도센서 : 네이버 블로그 (naver.com)

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