Τι είναι ένας ψηφιακός ελεγκτής θερμοκρασίας;

Ο έλεγχος της θερμοκρασίας αποτελεί προϋπόθεση για ουσιαστικά κάθε χημική αντίδραση στην οποία ενδιαφέρονται οι άνθρωποι.Η θερμοκρασία επηρεάζει τον ρυθμό αντίδρασης και συχνά την πληρότητα της αντίδρασης.Το ανθρώπινο σώμα ενσωματώνει ένα βιολογικό σύστημα ελέγχου θερμοκρασίας για τη διατήρηση μιας στενής κλίμακας θερμοκρασίας του σώματος.Οι διαδικασίες που έχουν σχεδιαστεί για την παραγωγή διαφόρων υλικών απαιτούν επίσης έλεγχο θερμοκρασίας.Ο μηχανικός έχει μια επιλογή μεταξύ ενός αναλογικού και ενός ψηφιακού ελεγκτή θερμοκρασίας.

Μερικοί αναλογικοί θερμοστάτες στο σπίτι αποτελούνται από μια σπείρα χαλκού.Καθώς η λωρίδα επεκτείνεται με θερμότητα, η σπείρα επεκτείνεται, μετακινώντας ένα μηχανικό μοχλό.Ο φούρνος ή το κλιματιστικό ανταποκρίνεται ανάλογα.Οι αναλογικοί ελεγκτές αντιδρούν μόνο στο τρέχον περιβάλλον.

Ο μικροεπεξεργαστής σε έναν ψηφιακό ελεγκτή θερμοκρασίας λαμβάνει αριθμητική είσοδο από το περιβάλλον και τον χειρίζεται για να επιτρέψει σε μεγαλύτερο βαθμό ελέγχου.Εάν ένα σύστημα θερμαίνεται γρήγορα, το αναλογικό σύστημα θα αντιδράσει μόνο όταν ο ελεγκτής φτάσει στην επιθυμητή θερμοκρασία του, που ονομάζεται σημείο ρύθμισης (SP).Η πηγή θερμότητας μπορεί να απενεργοποιηθεί, ωστόσο το σύστημα θα υπερβεί το SP επειδή απορροφά ενέργεια από τις θερμά επιφάνειες ακτινοβολίας που περιβάλλουν το σύστημα.Ένας ψηφιακός ελεγκτής θερμοκρασίας υπολογίζει τον ρυθμό με τον οποίο η θερμοκρασία αυξάνεται και ενεργοποιεί τη συσκευή για να ανταποκριθεί πριν επιτευχθεί το SP.Ο ελεγκτής χρησιμοποίησε προηγούμενα δεδομένα για να προβλέψει και να αλλάξει τα μελλοντικά αποτελέσματα.Ένα από τα πιο συνηθισμένα είναι ο αναλογικός ελεγκτής ή ο ελεγκτής PID.Χρησιμοποιεί τρεις ξεχωριστούς υπολογισμούς για τη διατήρηση μιας σταθερής θερμοκρασίας.

Το σφάλμα (ε) είναι η διαφορά μεταξύ της πραγματικής θερμοκρασίας (T) και της θερμοκρασίας σημείων ρύθμισης (SP).Ο αναλογικός υπολογισμός αλλάζει μια ροή εισόδου σε μια διαδικασία που βασίζεται στο μέγεθος του E. e e 2 θα απαιτούσε εισροή ενέργειας δύο φορές εκείνη του e του 1.

Ο αναλογικός έλεγχος διατηρεί το σύστημα από την υπέρβαση του SP, αλλά τουΗ απάντηση μπορεί να είναι υποτονική.Η ενσωματωμένη μέθοδος αναμένει ότι οι μελλοντικές τάσεις των δεδομένων θα αντέξουν.Στο παραπάνω παράδειγμα, εάν το t αυξάνεται κατά ένα e 2 και στη συνέχεια ένα e 4, το σύστημα μπορεί να προβλέψει ότι το επόμενο E θα είναι 8, οπότε αντί να διπλασιάσει την απάντηση, μπορεί να τριπλασιάσει την απάντηση και να μην περιμένει το επόμενοΜέτρηση.

Ένας αναλογικός και ολοκληρωμένος ελεγκτής (PI) μπορεί να ταλαντεύεται γύρω από το SP, αναπηδώντας ανάμεσα σε πολύ ζεστό και πολύ δροσερό.Μια μέθοδος ελέγχου παραγώγων θα μειώσει την ταλάντωση.Ο ρυθμός μεταβολής του e χρησιμοποιείται στον υπολογισμό.

Ο ελεγκτής PID χρησιμοποιεί ένα σταθμισμένο μέσο όρο των τριών υπολογισμών για να προσδιοριστεί ποια ενέργεια πρέπει να ληφθεί ανά πάσα στιγμή.Αυτός ο ψηφιακός ελεγκτής θερμοκρασίας είναι ο πιο συνηθισμένος και αποτελεσματικός, καθώς χρησιμοποιεί τρέχοντα, ιστορικά και αναμενόμενα δεδομένα.Άλλα συστήματα ελέγχου απαιτούν πληροφορίες σχετικά με τη φύση του συστήματος.Αυτή η γνώση ενισχύει την ικανότητα του ελεγκτή να προβλέψει τη μελλοντική ανταπόκριση του συστήματος.