Un attuatore di temperatura è qualsiasi dispositivo che accende e spegne le apparecchiature in risposta alle variazioni di temperatura. Possono utilizzare una varietà di metodi per misurare le variazioni di temperatura, inclusi metalli, sostanze chimiche o gas. I dispositivi per il controllo della temperatura possono variare da un semplice termostato domestico per il controllo di stufe o condizionatori d’aria, a sistemi complessi che controllano le reazioni chimiche negli impianti industriali.
L’impianto di riscaldamento e condizionamento è collegato a un termostato all’interno dell’edificio. Fino alla fine del XX secolo, i termostati utilizzavano un interruttore a mercurio per controllare il sistema. Questo attuatore della temperatura utilizzava una striscia bimetallica, che era una striscia arrotolata di due metalli fusi lungo la loro lunghezza. Quando la temperatura cambia, i due metalli si espandono o si contraggono a velocità leggermente diverse e la bobina cambia forma.
Il mercurio è stato installato in un tubo di vetro posto su un’estremità della bobina bimetallica. Il mercurio liquido si muoveva avanti e indietro all’interno del tubo al variare della temperatura e attivava i circuiti elettrici per controllare il riscaldamento o il raffreddamento. Solo il nastro bimetallico risente della temperatura; il mercurio è rimasto invariato. L’uso del mercurio, tuttavia, stava scomparendo alla fine del XX secolo a causa della sua tossicità.
Le sostanze chimiche possono essere utilizzate per controllare un attuatore della temperatura, modificando le dimensioni, la fase o la pressione del vapore, e alcune sostanze chimiche si espandono e si contraggono con le variazioni di temperatura. Quando sono sigillati in tubi con un pistone a un’estremità, i cambiamenti di temperatura possono far muovere il pistone e attivare un interruttore. Un cambiamento di fase si riferisce a una sostanza chimica che cambia da solido a liquido o da liquido a gas. I termostati dei veicoli utilizzati per il controllo della temperatura del motore utilizzano un sigillo di cera che diventa liquido quando il motore si riscalda, aprendo una valvola che consente la circolazione del liquido di raffreddamento del motore. Questo tornerà ad essere solido quando il motore si sarà raffreddato.
La pressione del vapore può essere utilizzata per il controllo della temperatura in due modi. Un tipo di attuatore della temperatura misura la pressione del vapore da un solvente sigillato in un tubo e collegato a un serbatoio o tubo di processo chimico. All’aumentare della temperatura, aumenta anche la pressione del vapore del solvente e può attivare un interruttore.
Un secondo tipo di attuatore del vapore è un controller a idruro metallico. Gli idruri metallici contengono molecole di idrogeno che diventano gas idrogeno all’aumentare della temperatura. La crescente pressione del gas idrogeno può spingere contro un pistone ed essere utilizzata come attuatore della temperatura. I sistemi antincendio a sprinkler possono utilizzare questi dispositivi per aprire e chiudere le testine degli sprinkler per il controllo dell’acqua. Una volta spento l’incendio, il gas idrogeno ritorna nel metallo, la pressione del gas diminuisce e la testa dell’irrigatore si chiude.
I controlli elettronici della temperatura hanno iniziato a sostituire i dispositivi meccanici alla fine del XX secolo. È possibile realizzare dispositivi chiamati termistori, che sono controller sensibili alla temperatura senza parti in movimento, che forniscono un controllo di un intervallo di temperatura ristretto. I termistori possono essere collegati a circuiti di controllo che accendono e spengono i sistemi di riscaldamento o raffreddamento e sono utilizzati in molti termostati digitali.