Co je digitální regulátor teploty?
Regulace teploty je předpokladem v podstatě každé chemické reakce, o kterou mají lidé zájem. Teplota ovlivňuje rychlost reakce a často i úplnost reakce. Lidské tělo obsahuje biologický systém řízení teploty, který udržuje úzký rozsah tělesné teploty. Procesy navržené k výrobě různých materiálů také vyžadují regulaci teploty. Inženýr má na výběr mezi analogovým a digitálním regulátorem teploty.
Některé analogové domácí termostaty se skládají ze spirály z měděných pásů. Jak se pás rozpíná teplem, spirála se rozpíná a pohybuje mechanickou pákou. Podle toho reaguje pec nebo klimatizace. Analogové regulátory reagují pouze na aktuální prostředí.
Mikroprocesor v digitálním regulátoru teploty přijímá číselný vstup z prostředí a manipuluje s ním, aby umožnil vyšší stupeň řízení. Pokud se systém zahřeje rychle, analogový systém bude reagovat pouze tehdy, když regulátor dosáhne požadované teploty, nazývané žádaná hodnota (SP). Zdroj tepla může být vypnut, přesto systém SP překročí, protože absorbuje energii z teplých vyzařujících povrchů obklopujících systém. Digitální regulátor teploty vypočítá rychlost, se kterou teplota stoupá, a spustí zařízení, aby reagovalo před dosažením SP. Řadič používal minulá data k předpovídání a změně budoucích výsledků.
Existuje mnoho algoritmů nebo výpočtových schémat, která může digitální teplotní regulátor používat. Jedním z nejběžnějších je proporcionální integrální derivát nebo regulátor PID. Pro udržení konstantní teploty používá tři samostatné výpočty.
Chyba (e) je rozdíl mezi skutečnou teplotou (T) a požadovanou teplotou (SP). Proporcionální výpočet mění vstupní tok na proces založený na velikosti E. E 2 by vyžadovalo dvojnásobný vstup energie než E 1.
Proporcionální kontrola chrání systém před překročení SP, ale odezva může být pomalá. Integrovaná metoda předpokládá, že budou přetrvávat budoucí trendy v datech. Ve výše uvedeném příkladu, pokud se T zvýší o E 2 a poté o E 4, systém může očekávat, že příští E bude 8, takže namísto zdvojnásobení odpovědi by to mohlo ztrojnásobit odpověď a nečekat na další měření.
Proporcionální a integrální (PI) ovladač se může kmitat kolem SP, odskakovat mezi příliš teplým a příliš chladným. Derivační kontrolní metoda tlumí kmitání. Při výpočtu se použije rychlost změny E.
Regulátor PID používá vážený průměr ze tří výpočtů k určení toho, jaká akce by měla být provedena v každém okamžiku. Tento digitální regulátor teploty je nejběžnější a nejúčinnější, protože používá aktuální, historická a očekávaná data. Další kontrolní schémata vyžadují informace o povaze systému. Takové znalosti zvyšují schopnost správce předvídat budoucí reakci systému.