Co to jest cyfrowy kontroler temperatury?

Kontrola temperatury jest warunkiem wstępnym dla każdej reakcji chemicznej, w której ludzie są zainteresowani.Temperatura wpływa na szybkość reakcji i często kompletność reakcji.Ciało ludzkie zawiera biologiczny system kontroli temperatury, aby utrzymać wąski zakres temperatury ciała.Procesy zaprojektowane do wytwarzania różnych materiałów wymagają również kontroli temperatury.Inżynier ma wybór między analogiem a cyfrowym kontrolerem temperatury.

Niektóre analogowe termostaty domowe składają się z spirali miedzianej.Gdy pasek rozszerza się wraz z ciepłem, spirala rozszerza się, przesuwając dźwignię mechaniczną.Piec lub klimatyzator odpowiada odpowiednio.Kontrolery analogowe reagują tylko na obecne środowisko.

Mikroprocesor w cyfrowym kontrolerze temperatury odbiera dane wejściowe liczbowe z środowiska i manipuluje go, aby umożliwić większy stopień kontroli.Jeśli system szybko się nagrzeje, system analogowy zareaguje tylko wtedy, gdy kontroler osiągnie pożądaną temperaturę, zwaną punktem zadanym (SP).Źródło ciepła można wyłączyć, ale system przekroczy SP, ponieważ pochłania energię z ciepłych promieniujących powierzchni otaczających system.Cyfrowy kontroler temperatury oblicza szybkość, z jaką temperatura rośnie, i uruchamia urządzenie do reagowania przed osiągnięciem SP.Kontroler wykorzystał wcześniejsze dane do przewidywania i zmiany przyszłych wyników.

Istnieje wiele algorytmów lub schematów obliczeniowych, które może zastosować cyfrowy kontroler temperatury.Jednym z najczęstszych jest proporcjonalny i integralny kontroler lub kontroler PID.Używa trzech osobnych obliczeń w celu utrzymania stałej temperatury.

Błąd (e) jest różnicą między rzeczywistą temperaturą (t) a temperaturą ustaloną (SP).Obliczenia proporcjonalne zmienia strumień wejściowy do procesu opartego na wielkości E. i e z 2 wymagałoby wejścia energii dwukrotnie niż E wynoszącego 1.

Kontrola proporcjonalna uniemożliwia systemowi przelewanie SP, aleOdpowiedź może być powolna.Metoda integralna przewiduje, że przyszłe trendy danych będą przetrwać.W powyższym przykładzie, jeśli T wzrośnie o E 2, a następnie E 4, system może przewidzieć, że następny E wyniesie 8, więc zamiast podwajania odpowiedzi, może potroić odpowiedź i nie czekać na następnąPomiar.

Kontroler proporcjonalny i integralny (PI) może oscylować wokół SP, podskakując między zbyt ciepłym i zbyt chłodnym.Metoda kontroli pochodnej tłumi oscylację.Szybkość zmiany E jest stosowana w obliczeniach.

Kontroler PID wykorzystuje średnią ważoną z trzech obliczeń, aby ustalić, jakie działanie należy podjąć w dowolnym momencie.Ten cyfrowy kontroler temperatury jest najczęstszym i najskuteczniejszym, ponieważ wykorzystuje aktualne, historyczne i przewidywane dane.Inne schematy sterowania wymagają informacji o charakterze systemu.Taka wiedza zwiększa zdolność kontrolera do przewidywania przyszłej reakcji systemu.