Wat is een digitale temperatuurregelaar?
Temperatuurregeling is een voorwaarde voor in wezen elke chemische reactie waarin mensen geïnteresseerd zijn.Temperatuur beïnvloedt de reactiesnelheid en vaak de volledigheid van de reactie.Het menselijk lichaam heeft een biologisch temperatuurregelsysteem om een smal bereik van lichaamstemperatuur te behouden.Processen die zijn ontworpen om verschillende materialen te produceren, vereisen ook temperatuurregeling.De ingenieur heeft een keuze tussen een analoge en een digitale temperatuurregelaar.
Sommige analoge thermostaten bestaan uit een koperen stripspiraal.Naarmate de strip zich uitbreidt met warmte, breidt de spiraal zich uit, waardoor een mechanische hendel wordt verplaatst.De oven of airconditioner reageert dienovereenkomstig.Analoge controllers reageren alleen op de huidige omgeving.
De microprocessor in een digitale temperatuurregelaar ontvangt numerieke input uit de omgeving en manipuleert deze om een grotere mate van controle mogelijk te maken.Als een systeem snel opwarmt, reageert het analoge systeem alleen wanneer de controller de gewenste temperatuur bereikt, het setpoint (SP) genoemd.De warmtebron kan worden uitgeschakeld, maar het systeem zal de SP overschrijden omdat het energie absorbeert van de warme stralende oppervlakken rondom het systeem.Een digitale temperatuurregelaar berekent de snelheid waarmee de temperatuur stijgt en activeert het apparaat om te reageren voordat de SP wordt bereikt.De controller gebruikte gegevens uit het verleden om de toekomstige resultaten te voorspellen en te wijzigen.
Er zijn veel algoritmen of berekeningsschema's die een digitale temperatuurregelaar zou kunnen gebruiken.Een van de meest voorkomende is de proportionele integrale derivatieve of PID-controller.Het gebruikt drie afzonderlijke berekeningen om een constante temperatuur te handhaven.
De fout (E) is het verschil tussen de werkelijke temperatuur (T) en de setpoint -temperatuur (SP).De proportionele berekening verandert een inputstroom in een proces op basis van de grootte van E. een e van 2 zou een input van energie nodig hebben tweemaal die van een E van 1.
De proportionele controle voorkomt dat het systeem de SP overschrijdt, maar deReactie kan traag zijn.De integrale methode verwacht dat toekomstige gegevenstrends zullen blijven bestaan.In het bovenstaande voorbeeld, als t toeneemt met een e van 2 en vervolgens een e van 4, kan het systeem verwachten dat de volgende E 8 zal zijn, dus in plaats van de reactie te verdubbelen, kan het de reactie verdrievoudigen en niet wachten op de volgendeMeting.
Een proportionele en integrale (PI) controller kan rond de SP oscilleren, stuiterend tussen te warm en te koel.Een afgeleide besturingsmethode zal de oscillatie dempen.De snelheid van verandering van E wordt gebruikt in de berekening.
De PID -controller gebruikt een gewogen gemiddelde van de drie berekeningen om te bepalen welke actie op elk moment moet worden genomen.Deze digitale temperatuurcontroller is de meest voorkomende en effectieve, omdat deze huidige, historische en verwachte gegevens gebruikt.Andere controleschema's vereisen informatie over de aard van het systeem.Dergelijke kennis verhoogt het vermogen van de controller om te anticiperen op de toekomstige reactie van het systeem.