Thermostats and humidistats, how to select the right knob.

What users see from a control system is, most of time, the adjustment knob. The overall idea of the product quality is hence first based on  the visual, the design, the feeling when manipulating the knob and how the adjustment adapts to the application.

Ultimheat manufacture their own knobs and every existing models was designed to best fit the needs of our customers and their applications. There is no universal knob that can be used for every applications. This document define the main specifications to determine the most appropriate adjustment knob.

1. Requirements from the thermostat or the controller

1.1 Diameter and length of the shaft

Shafts from control apparels have 4 main diameters: 6 and 8 mm in Europe, 4.75 mm in England and 6.35 mm in USA. the 6 and 6.35 mm diameter are the most used, the 4.75 mm was mainly used in England  in apparels manufactured during the second half of the 20th century, and the 8 mm  mostly used in control apparels and gas valves for cooking appliances.

The adjustment shafts have no regular length but will often be in accordance to the application type:

  • For home appliances, the shaft will be short, between 10 and 12 mm, because the knobs will not be manipulated very often, and for aesthetic reasons their height will be relatively small so that they will not stand out to much of the final product . Longer shaft will be used when the apparel is not mounted directly on the front but on a bracket,  in order to hide the mounting screws and to use a small diameter knob.
  • For professional appliances, which require more manipulation, the height of the knob will be more important in order to have a better handling of it, hence, the shaft will be longer, from 18 to 25 mm.

Particular attention must be paid to the part of the length of the shaft inserted in the knob, which should be between 70 and 100% of the knob’s hole depth.

 

1.2 Size of the shaft flat

Adjustment shaft can be cylindrical (case for most adjustable bi-metal thermostat) or can have a flat ( on dia. 6mm shaft of bulb and capillary thermostats this flat is standardized to 4.6 mm on dia. 6.35 mm shaft the flat can be of 4 mm (humidistats) or 4.8 mm (thermostats).

In particular case, a second flat can also be used.

Standard flats :

Dia 4.75 mm,
4 mm flat
Dia 6 mm,
no flat
Dia 6 mm,
4.6 mm flat
Dia 6.35 mm
no flat
Dia 6.35 mm,
4 mm flat
Dia 6.35 mm,
 4.8 mm flat

1.3 Mechanical angulation

L’angulation mécanique est la course angulaire de rotation de la manette, entre la butée maximale et la butée minimale.

The mechanical angulation is the rotation range of the knob between high stop and low stop.

Standard mechanical angulations :

 255°  270° 285° 308.5° 310°
         
Humidistats  Thermostats,
European angulation
 Energy regulator,
English angulation
 Energy regulator,
European angulation
 Thermostats,
US angulation

1.4 Setting angulation range

The setting angulation is the range of the mechanical angulation where an adjustment of the set point is possible. Lots of apparels have their set point adjustment range begin 20 to 60° after the mechanical angulation minimum position, this is due to the apparels technical manufacturing requirements.

Setting Angulation / Mechanical angulation

= Mechanical angulation

 

= Setting angulation

1.5 Direction of rotation

clockwise counter clockwise
Most of the time, in Europe, increasing the set point value is made by clockwise rotation. In USA and England, this direction of rotation can change from one manufacturer to another. Then, particular attention must be paid to this direction of rotation so that the marking on the knob match. Confusion can appear when the knob has a mark or an arrow while the graduations are printed on a fixed part around the knob.
 Printed knob,
Fix mark,
clockwise rotation
Printed knob,
Fix mark,
counter clockwise rotation
 Knob with arrow,
fixed graduation,
clockwise rotation
Knob with arrow,
fixed graduation,
counter clockwise rotation

1.6 Orientation of the thermostat

Selon la position du thermostat ou de l’appareil, et par conséquent de la position de son axe de réglage, la position de la graduation sera différente. La plupart des thermostats peuvent être facilement par la position de leurs bornes de raccordement électrique.

According to the orientation of the thermostat or the apparel, and consequently to the orientation of the adjustment shaft, the orientation of the graduation will be different. Most thermostats can easily be oriented according to their electrical terminals.

Most used orientation :

Electrical terminals downside (or directed to the user side if the thermostat is placed horizontal)

Turned 90° clockwise Turned 180° clockwise Turned 270° clockwise

1.7 Position of the flat of the knob

When the orientation of the thermostat has been defined, if it has an adjustment shaft with a flat, the orientation of this flat, while the mechanical angulation has hit the maximum will determined the orientation of the knob’s printing, so that this printing is readable when the mark or arrow and the graduation meet the wanted setting point.

 

Regular orientation:
(The angle given is between the graduation corresponding to the maximum position of the knob and the the flat of the adjustment shaft.)

0°  30°  90°  180° 270°

1.8 Printed area

The printed area and it’s angular distribution must comply with the values given for the thermostat or the apparel. These values and their angular position are usually given in the drawings or catalogue pages. If a printing with values is not wished, area or neutral graduations can be used.

 

Usual graduations :

0-10 over 270°,
clockwise
0-10 over 310°,
clockwise
0-40 over 270°,
clockwise
0-90 over 270°, clockwise, adjustment range 30-90° on 210°angular 0-110 over 270°, clockwise, adjustment range 30-110°
on 210°angular
0-300 over 270°, clockwise, adjustment range 50-300° on
210°angular
0-400 over 270°, clockwise, adjustment range 50-400° on
210°angular
-35+35 over 270°,
clockwise, adjustment range -35+35 on
270°angular
0-220 over 270°, clockwise, adjustment range 50-220° on 210°angular simple arrow
adjustment range
20-80% over 235°,
counter clockwise,
mechanical angulation
255°
adjustment range
10-60% over 215°,
counter clockwise,
mechanical angulation
255°
Stop-Max over 285°,
clockwise, adjustment range Min to
Max on 210 °
angular
Increasing over 270°,
clockwise
Increasing over 310°,
clockwise

 

2. Layout requirements

2.1 Knob readability

According the layout, how the knob is read and necessary accessories will be different. Specific attention must be paid to the fact the graduation should be easily read when in front of the setting mark. In case of a fixed mark and a knob printed with graduations, the mark position, above, under or on the side, will affect the way the knob is printed and the graduations orientation.

 

Examples of how the position of the mark can affect readability

Mark on the left Mark on the top Graduations on top Graduations on the left

 

2.2  Mark versus knob

Screwdriver adjustment, fixed graduations Shaft with arrow clip, fixed graduations graduation printed on knob + fixed printed mark graduation printed on knob + fixed bezel with arrow
Système qui permet le plus faible encombrement. Généralement utilisé sur des appareils où le réglage est interne. Le
support peut être imprimé
directement ou être une
étiquette adhésive
Faible encombrement.
Généralement utilise sur
des appareils ou le
réglage est interne. Le
support peut être imprimé
directement ou être une
étiquette adhésive
Impression de la manette sur sa face plate,
impression d’un repère sur la façade du produit
Impression de la manette sur sa face plate,
montage d’une collerette métal ou plastique,
maintenue par les vis de fixation du thermostat

 

Manette avec repère et plastron gradué Manette avec repère et étiquette ou façade imprimée Manette visible par la tranche
     
Utilisation d’une manette avec un repère (imprimé ou moulé), impression de la graduation sur une collerette ou un plastron métallique ou plastique Utilisation d’une manette avec un repère (imprimé ou moulé), impression de la graduation sur une collerette ou un plastron métallique ou plastique Utilisation d’une manette avec une tranche plate,
qui permet l’impression ou l’application d’un adhésif imprimé. Repère fixe imprimé ou moulé sur la façade

 

2.3 Mode de fixation

2 vis M4 entre
axe 28 mm
2 vis auto-taraudeuses ou M 3.5 entre axe 30mm ou vis à tôle #6 Deux vis 6-32 UNC-2B
entre-axe 33.3 mm
Deux vis 6-32 UNC-2B
entre-axe 44.4 mm
Standard en Europe Standard hygrostats (US,
Europe, Asie)
Standard US Standard US

 

Deux vis M4 entre axe 55 mm Canon central fileté 1/8 BSPP (ou M10x1) + 2 tétons anti-rotation Contre platine Fixation par l’arrière du boitier

Utilisé sur certains thermostats pour réfrigérateurs Standard en Angleterre, aussi utilisé sur thermostats de réfrigérateurs Utilisé avec les 4 systèmes de fixation.
Rend invisibles les vis et permet une traversée de paroi avec joint d’étanchéité éventuel
Sur quelques modèles, des vis permette la
fixation par le coté ou l’arrière du boitier du
thermostat, ce qui évite la contre platine

 

Accessoires de transformation: Ils permettent de passer d’un système de fixation à l’autre et évitent d’avoir à repercer le support de fixation en cas de remplacement avec un appareil différent.(disponibles chez Ultimheat)

 Passage de la fixation par deux vis M4 entre axe 28 mm à fixation centrale par canon fileté  Rotation de 90° de la fixation d’un
thermostat avec fixation par deux vis M4 entre axe 28 mm
 Passage de la fixation centrale
par canon fileté à la fixation par deux
vis M4 entre axe 28 mm
 Passage de la fixation centrale par canon fileté à la fixation par deux vis M4 entre axe 55 mm  Passage de la fixation par deux
vis M4 entre axe 28 mm à fixation par
deux vis M4 entreaxe44.4 mm

 

2.4 Esthétique

L’aspect esthétique est un paramètre subjectif. Il fait intervenir le design, l’état de la surface (mate, brillante, satinée), la couleur de la matière, la couleur de l’impression. Si une manette doit répondre à une recherche esthétique particulière, tous ces paramètres doivent être spécifiés, mais tout n’est pas possible, en raison des contraintes de moulage, d’impression, de résistance mécanique et thermique .Certaines matières plastiques en particulier si elles doivent résister à des températures élevées ne seront qu’en noir, et tous les états de surface ne sont pas réalisables avec toutes les matières.

Différents états de surface

Surface brillante  Surface mate Surface avec grain

 

2.5 Visibilité

Pour être visible et lisible, la taille de l’impression doit être suffisante. Sur des manettes de diamètre inférieur à 30 mm, il devient difficile d’imprimer des graduations lisibles. Le contraste doit être maximum entre la manette et la graduation : par exemple fond blanc impression noire ou fond noir impression blanche. Les chiffres moules en relief ou en creux ne sont pas correctement visibles si ils ne sont pas de couleur différente.
Il existe chez Ultimheat une série de manettes avec un rétro éclairage : les graduations sont éclairées par transparence, ce qui permet la lecture de jour comme de nuit.

 

Manette avec
graduation en relief
non imprimée
Manettes avec
graduation en
creux imprimée
Manette noire
chiffres blancs
Manette blanche
chiffres noirs
Manette rétro
éclairée

 

2.6 Si réarmement manuel, emplacement du réarmement

Certains appareils ont à la fois une manette de réglage et un bouton de réarmement manuel. Vérifier que la manette et la collerette éventuelle ou l’impression sur la façade ne chevauchent pas la position de ce réarmement manuel.

Exemples d’appareils avec réglage et réarmement manuel

2.7 Type d’impression

Il existe plusieurs systèmes pour imprimer une manette. Tous ne donnent pas le même résultat, et leur sélection dépendra des paramètres d’utilisation et des séries envisagées.Pour le matériel électroménager, la résistance de cette impression et les conditions d’essais sont définis par la norme IEC 730-1, et son équivalent européen : EN60730-1 (annexe A).

 

Impression par transfert
thermique
Impression en sérigraphie Impression en tampographie Moulage en creux ou en
relief
Gravure chimique ou
anodisation sur collerette
rapportée
Etiquette adhésive
Tenue à l’abrasion Bonne (Excellente si impression sur face arrière d’une partie transparente) Moyenne à faible.
(Excellente si impression surface arrière d’une partie transparente)
Moyenne à faible
(Excellente si impression sur face arrière d’une partie transparente)
Excellente Excellente Moyenne à
bonne
(Excellente si
impression sur
face arrière)
Tenue aux solvants Moyenne Faible Faible Excellente Excellente Moyenne à
bonne
Tenue à la température Moyenne Moyenne Moyenne Excellente Excellente Faible
Qualité d’impression Moyenne Bonne Bonne Faible à moyenne Excellente Excellente
Frais d’outillage Faible Faible Faible Élevés (un moule par type
de graduation)
Moyen Faibles
Coût d’impression Faible Faible Moyen Nuls si relief ou creux
uniquement.
Elevés si impression de
couleur différente en
creux.
Faibles si relief imprimé
par transfert thermique ou
tampographie
Elevé Faible à
moyen
Autres Difficile à réaliser sur des plastiques à température de fusion élevée (PPS) Tenue de l’impression
faible sur PA66 et PA6
Tenue de l’impression
faible sur PA66 et PA6.
La solution pour
l’impression possible sur
surfaces non
La meilleure solution pour
des applications
professionnelles de série
Manette chère, comportant de nombreuses pièces, mais
qualité et durabilité
maximales
Surtout utilisé pour les
manettes visibles par la
tranche

D’autres systèmes d’impression : usinage, marquage laser, micro-percussion sont possibles, mais limités aux échantillons, prototypes ou petites séries.

2.8 Unités

Il importe de définir l’unité qui sera utilisée pour la graduation: Degrés Celsius (°C), degrés Farenheit (°F), humidité relative (HR, RH), ou autre unité arbitraire.

 

3. Contraintes liées aux conditions d’utilisation

3.1 Prise en main

Les conditions de prise en main de la manette seront différentes pour un produit à usage électrodomestique, et pour un produit à usage industriel ou professionnel. Dans le cas d’un produit électrodomestique, l’esthétique sera privilégiée au détriment de la prise en main. Dans le cas d’un usage professionnel, pour un appareil devant être réglé régulièrement, par exemple en restauration, les utilisateurs peuvent avoir des mains humides, graisseuses, ou portent des gants, donc la manette devra être suffisamment haute, et avoir des facettes bien définies pour éviter que la main glisse.

Faible prise en main   Prise en main moyenne Bonne prise en main

3.2 Résistance mécanique thermique et chimique de la matière de la manette

Il n’y a pas malheureusement de matière plastique utilisable pour la réalisation des manettes qui réponde bien à toutes les conditions d’utilisation. Un choix doit donc être fait.

Principales matières :

ABS A66 ou
PA6
PC-ABS PPS Polyester
thermodurcissable
(Bakélite)
Polycarbonate
(transparent)
Santoprène
(élastomère)
Tenue en
température
Médiocre Bonne Bonne Excellent Excellent Bonne Faible
Résistance solvants et
vapeur (nettoyage)
Médiocre Moyenne Moyenne Excellent Excellent Moyenne Moyenne
Résistance mécanique Faible Excellente Bonne Excellente Bonne (dur mais cassant) Excellent Faible
Etat de surface Bon Bon Excellent Moyen Bon Excellent Souple
Tenue de l’impression Excellente Moyenne à
mauvaise. (Demande un traitement et des
encres spéciales)
Excellente Moyenne
(impression par transfert thermique
quasi impossible)
Moyenne à mauvaise. Impression en creux
recommandée.
Excellent Non
imprimable
Coloration Toutes couleurs Nombreuses couleurs
possibles
Nombreuses couleurs
possibles
Noir uniquement Noir uniquement Transparent Non
imprimable
Autre Le moins cher, la plus
mauvaise tenue en
température
Le meilleur compromis
prix-tenue impression
Le meilleur état de
surface
La plus haute tenue
en température (>200°C)
Haute tenue en température, mais moulage long et couteux
(thermocompression)
Utilisé pour les
collerettes et parties
imprimées sur face
arrière
Utilisé en surmoulage
dans les manettes
soft grip

 

3.3 Serrage de l’axe, démontage

Méthodes principales pour fixer la manette sur l’axe de réglage

 

 

Serrage par élasticité du plastique de la
manette

Serrage par élasticité de l’axe Serrage sur l’extérieur de l’axe par ressort sur la manette Serrage sur le plat de l’axe de la manette par un clip ressort Serrage par vis radiale sur la manette Serrage par pince axiale Collage
Avantages Le moins cher -Manette simple,
-Peut être réalisée en
matière plastique
dure (Polyester, PPS)
-Excellent serrage sur
tous les modèles d’axe
avec un méplat.
-Pas de changement
des caractéristiques de serrage dans le temps.
-La force de serrage peut être modifiée
par changement
du ressort
-Bon serrage sur tous les modèles
d’axe avec un méplat
-Permet des axes simples.
-Réalisable sur les
manettes en PPS et
polyester
-Permet de serrer sur des axes ronds ou
avec méplat.
– Système utilisable sur
toutes les matières
-Permet de serrer sur des axes ronds ou
avec méplat.
Aucune vis visible.
-Manette plate et simple à réaliser, peu
coûteuse
Désavantages -Serrage dépendant
des tolérances du
diamètre de l’axe
-Fluage du plastique en fonction de la
température ambiante
provoquant la
diminution du serrage dans le temps.
-Non réalisable sur
les manettes en PPS et
polyester
Axe de thermostat
coûteux. Utilisé
principalement sur des
thermostats US.
A été développé au début des thermostats pour éviter le serrage
pas vis sur des manettes en polyester
(cassant) avant
l’arrivée de manettes en thermoplastique
Non réalisable sur les
manettes en PPS et
polyester
-Fluage du plastique en fonction de la
température ambiante
provoquant la
diminution du serrage dans le temps.
-Coûteux
-Vis de serrage visible
– Très coûteux
– Oblige a réaliser un
surmoulage de la matière plastique sur
un noyau en laiton.
-Uniquement possible sur manettes hautes et
impression sur collerette uniquement
-Indémontable
– Collage aléatoire,
difficile ou non
compatible avec certaines matières
plastiques
– plus approprié sur
des axes de réglage
plastiques

 

3.4 Butées mécaniques

Certaines manettes peuvent être munies d’un système de réglage d’une butée mécanique mini ou maxi indépendante du thermostat. Cela permet, lors de l’installation, de limiter les possibilités de réglage par l’utilisateur final entre certaines valeurs.
Ultimheat a développé un système invisible utilisable sur tous les appareils se fixant avec deus vis M4 entre axe 28 mm.

Le Système Ultimheat de butée réglable :

Crans internes de la
manette: Ces crans viennent bloquer la position angulaire de la butée mobile
La butée mobile: Elle s’emboîte sur la partie centrale de la manette
et comporte une aile qui servira de butée angulaire
La butée mobile en position: la position choisie détermine
l’endroit o la rotation sera limitée
La rondelle de surélévation: Elle est montée sur une des vis de fixation. (Façade du produit enlevée pour faciliter la prise de vue) Le système monté: la butée mobile bloque la rotation de la manette
lorsqu’elle vient en contact avec la vis de fixation surélevée

 

3.5 Étanchéité de l’axe

Il est possible d’obtenir sur la plupart des manettes de 6 mm avec plat de 4.6 mm une traversée de paroi étanche. Cela permet l’utilisation en extérieur ou le nettoyage sans risque des appareils.

Utimheat a développé un système utilisable sur tous les appareils,
comportant un joint pris entre la face de fixation, et une contre platine qui se fixe sur l’entre axe de 28 mm :

Contre platine inox   Joint silicone Montage: le joint serrant sur l’axe
est pris entre la façade et la contre
platine inox. Il est recommandé
de graisser légèrement les
portées d’appui de ce joint
                            

 

3.6 Retour tactile

De plus en plus, dans les appareils électrodomestiques, apparaît la notion de retour tactile sur les organes de réglage. L’utilisateur doit sentir une légère résistance chaque fois qu’il passe un cran de réglage.

Ultimheat a développé trois modèles de système de retour tactile:

Retour tactile sur ensemble boitier et manette (produits OEM, développement sur spécifications) Accessoire de retour tactile 12 crans sur 360°, compatible avec manettes prévues pour recevoir une butée interne réglable, et thermostats avec fixation par entre axe de 28 mm.
Cet accessoire permet aussi d’ajouter une ou deux butées de rotation mécanique (tous les 30° angulaire)
Accessoire de retour tactile 12 crans sur 360°, compatible avec la manette soft grip retro-éclairée
Ultimheat, et thermostats avec fixation par entre axe de 28mm. Cet accessoire permet aussi d’ajouter une ou deux butées de rotation mécanique (tous les 30° angulaire) et comporte un logement dia 6 mm pour l’ampoule de rétro éclairage

Manette:

Se monte dans la manette :

Support:

Se monte sous la manette, sur l’entre axe de 28 mm de fixation du thermostat:

Assemblage:

Assemblage final :

 

3.7 Personnalisation

Certaines manettes ont été prévues pour que le client final puisse personnaliser lui-même l’appareil par une étiquette adhésive. Un logement de faible profondeur est réalis dans le moulage plastique. Il permet le collage de l’adhésif, tout en sécurisant son emplacement et rendant plus difficile son enlèvement ou son décollage accidentel.

Exemples de logements pour personnalisation :

 

4. Plastrons et enjoliveurs

Ce sont les parties fixes, sur la façade du produit, et qui vont, en correspondance avec la manette, définir les points de réglage. Leurs règles de sélection et caractéristiques de résistance et de qualité d’impression sont identiques à celles des manettes.

Principaux modèles, classés par ordre de coût.

Etiquette adhésive imprimée Enjoliveur ABS Enjoliveur ABS chromé Plastron plastique,
impression sérigraphie ou
tampographie
Enjoliveur acier inoxydable embouti ou
laiton chromé
Plastron aluminium
anodisé
Plastron aluminium,
gravure chimique