مفتاح لا نهائي

المفتاح اللانهائي ، أو منظم الحرارة ، أو منظم الطاقة ، أو وحدة التحكم اللانهائية، هو نوع من المفاتيح يسمح بتغيير خرج الطاقة لعنصر التسخين في الموقد الكهربائي. يُطلق عليه اسم "لانهائي" لأن متوسط ​​خرجه يتغير بشكل لانهائي بدلاً من أن يكون محدودًا بمستويات محددة. يستخدم هذا المفتاح شريطًا ثنائي المعدن موصلًا بين طرفيه، وينفصل مع ارتفاع درجة الحرارة. عند مرور التيار عبر هذا الشريط، يسخن ويتشوه، مما يؤدي إلى قطع الاتصال وفصل الطاقة. بعد فترة وجيزة، يبرد الشريط ويعود للاتصال. تعمل المفاتيح اللانهائية على تغيير متوسط ​​الطاقة المُوَصَّلة إلى الجهاز عن طريق التبديل المتكرر بين حالتي التشغيل والإيقاف. ^{[ 1 ]} يمكن استخدامها في التطبيقات التي لا تتأثر كثيرًا بهذه التغييرات، مثل عناصر التسخين المقاومة في المواقد والأفران الكهربائية .

اخترع تشيستر آي. هول، من شركة جنرال إلكتريك ، مفتاحًا مبكرًا يعمل بهذا المبدأ، وحصل على براءة اختراع عام 1921، وتمت الموافقة عليها عام 1924. وكما هو الحال في المفتاح اللانهائي الحديث، استخدم اختراع هول شريطًا ثنائي المعدن، يُسخّن بتيار ثابت، لقطع الاتصال بعد فترة زمنية محددة. كما استخدم كامة دوارة متصلة بمقبض للتحكم في مدة التشغيل. مع ذلك، وعلى عكس ما تلاها من اختراعات، لم يكن اختراع هول يُعيد ضبط نفسه تلقائيًا، وكان يعمل لدورة واحدة فقط، وبعدها يُمكن الضغط على زر إعادة الضبط يدويًا. ووفقًا لبراءة الاختراع، كان الغرض من استخدامه هو التحكم في توقيت التعريض في التصوير الشعاعي الطبي . ^{[ 2 ]}

وُصِفَ المفتاح اللانهائي في براءة اختراع عام 1975 لجورج إف. إيسكر الابن وأوتو جيه. كوزينز من شركة هاربر وايمان. كان هذا المفتاح يُعيد ضبط نفسه تلقائيًا عند تبريد الشريط ثنائي المعدن، مما يُوفر دورة فتح وإغلاق مُعايرة. كما كان مزودًا بمؤشر ضوئي يبقى مضاءً طالما لم يكن المقبض في وضع الإغلاق. صُمِّم هذا المفتاح للاستخدام في المواقد الكهربائية. ^{[ 3 ]}

يُدير مفتاح يدوي دوار عمودًا متصلًا داخل المفتاح اللانهائي بكامة ومتابع. عند وضع الإيقاف، ينقطع توصيل خطي الطاقة. في جميع أوضاع التشغيل، تربط نقاط التلامس اليدوية أحد طرفي خط الطاقة بطرف مصباح المؤشر وأحد طرفي عنصر التسخين المُتحكم به. عند وضع التسخين الأقصى، يُطبّق متابع الكامة قوة كافية لإبقاء نقاط التلامس الدورية مغلقة دائمًا. في الأوضاع الأخرى، يُطبّق متابع الكامة قوة أقل، مما يسمح لنقاط التلامس الدورية بالدوران. في البداية، تُغلق نقاط التلامس الدورية في جميع الأوضاع، ويجذبها مغناطيس دائم لإبقائها مغلقة. يُنشّط أحد نقطتي التلامس الدوريتين عنصر التسخين المُتحكم به، بينما يُنشّط الآخر عنصر تسخين كهربائي صغير جدًا مُتصل بشريط ثنائي المعدن . تزداد قوة الشريط ثنائي المعدن المُسخّن مع ارتفاع درجة حرارته حتى تتغلب على القوة المُجتمعة من متابع الكامة، وشريط ثنائي المعدن غير مُسخّن يُعوض درجة الحرارة المحيطة، والمغناطيس الدائم، مما يسمح لنقاط التلامس الدورية بالانفتاح، الأمر الذي يقطع التيار الكهربائي عن كلا عنصري التسخين. يبدأ كل من الشريط ثنائي المعدن و"الموقد" بالتبريد. في النهاية، لن يمتلك الشريط المعدني الثنائي المسخن قوة كافية للتغلب على قوة تابع الكامة والشريط المعدني الثنائي غير المسخن. وعندما تقترب نقاط التلامس من بعضها، يجذب المغناطيس الدائم شعاع التلامس، مما يؤدي إلى إغلاق نقاط التلامس بسرعة، وتتكرر الدورة. ^{[ 4 ]}

تتميز أجهزة التحكم في الطهي المنزلي عادةً بنسبة تشغيل 5% عند أدنى إعداد. أما أجهزة التحكم في الطهي التجاري، فتتميز بنسبة تشغيل 22.5% عند أدنى إعداد. وقد تحتوي أجهزة التحكم في صواني التسخين والأفران وغيرها من التطبيقات على حد أدنى أعلى للإعداد لتوفير تحكم دقيق ضمن نطاق مناسب للتطبيق.

يُعدّ النوع الحساس للتيار، أو ما يُعرف بالتوصيل التسلسلي، أحد أهم أنواع التحكم، وذلك على عكس النوع الحساس للجهد، أو ما يُعرف بالتوصيل التوازي. ويكمن الفرق بين النوعين في كيفية توصيل السخان الداخلي في المفتاح اللانهائي، إما بتوصيله تسلسليًا مع عنصر التسخين المتحكم به (أي توصيله بأحد طرفي خط الطاقة وطرف عنصر التسخين)، أو بتوصيله بكلا طرفي خط الطاقة. ويفترض النقاش السابق، الذي يشير إلى وجود نقطتي تلامس دوريتين، استخدام النوع الحساس للجهد أو ما يُعرف بالتوصيل التوازي. يُعوض النوع الحساس للتيار عن تغير درجة حرارة عنصر التسخين، نظرًا لتغير مقاومة عناصر التسخين المصنوعة من النيكل والكروم بشكل ملحوظ مع تغير درجة الحرارة. فعندما يكون العنصر باردًا، تكون مقاومته أقل، وبالتالي يُبدد طاقة أكبر مما يُبددها عندما يكون ساخنًا. ويؤدي هذا إلى تقليص نطاق الطاقة التي يُوفرها النوع الحساس للجهد عند تبريد عنصر التسخين، كما في حالة تبريد وعاء يحتوي على الماء. يُسهّل النوع الحساس للتيار التحكم في سرعة غليان الماء في القدر. ويقتصر استخدام هذا النوع على التيار الاسمي لعنصر التسخين المتحكم به، ولا يُمكن استخدامه في التطبيقات التي تسمح بتغيير قدرة عنصر التسخين لتناسب مهام الطهي المختلفة.

قد تشمل عيوب التلامسات الميكانيكية التي تتعرض لدورات تشغيل متكررة تآكل نقاط التلامس في المفتاح إذا كانت تتحرك ببطء، سواءً كان ذلك مقصودًا أو بسبب التلوث، مما يتيح للطاقة الناتجة عن الشرارة الكهربائية بين نقاط التلامس المتقاربة وقتًا كافيًا للتراكم والتسبب في ارتفاع درجة حرارة سطح التلامس أو انصهاره. كما أن تشغيل نقاط التلامس بتيار منخفض للتحكم في مرحل بهدف حمايتها من التلف الحراري يؤدي إلى تعطلها سريعًا نتيجة لتراكم المركبات العضوية المتطايرة المكثفة ، والمعروفة باسم شحوم المطابخ، والتي تعمل على عزل نقاط التلامس. يتم احتواء نبضة ضوضاء الترددات الراديوية المنبعثة من أي شرارة كهربائية داخل الغلاف المعدني اللازم لتصميم آمن في حالة حدوث عطل في عزل أحد المكونات أو الأسلاك. لا يُعد مفتاح التلامس الميكانيكي اللانهائي مناسبًا للأحمال المقاومة التي تزيد عن 15 أمبير عند 240 فولت أو 3.6  كيلوواط. كما أن عمر التشغيل لنقاط التلامس قصير عند استخدامها مع الأحمال الحثية مثل المحركات الكهربائية أو أجهزة التسخين بالحث .

يُشبه المفتاح اللانهائي جهاز تعديل عرض النبضة البطيء ، لكن دورة التشغيل ومعدل الدورة يتغيران. كما أنه يُشبه من حيث المبدأ منظم حرارة ثنائي المعدن ، إلا أن المفتاح اللانهائي يستجيب لدرجة حرارة سخانه الداخلي كنموذج لدرجة حرارة "الموقد" الذي يتم التحكم فيه، بدلاً من استشعار درجة الحرارة مباشرةً.

• منظم حرارة ثنائي المعدن
• مذبذب الاسترخاء
• مُخفت الإضاءة