¿Qué es un controlador de temperatura digital?
El control de la temperatura es un requisito previo para esencialmente todas las reacciones químicas en la que las personas están interesadas. La temperatura afecta la velocidad de reacción y, a menudo, la integridad de la reacción. El cuerpo humano incorpora un sistema de control de temperatura biológica para mantener un rango estrecho de temperatura corporal. Los procesos diseñados para producir varios materiales también requieren control de temperatura. El ingeniero tiene una opción entre un controlador de temperatura analógico y digital.
Algunos termostatos de hogar analógicos consisten en una espiral de tira de cobre. A medida que la tira se expande con calor, la espiral se expande, moviendo una palanca mecánica. El horno o aire acondicionado responde en consecuencia. Los controladores analógicos solo reaccionan al entorno actual.
El microprocesador en un controlador de temperatura digital recibe información numérica del entorno y la manipula para permitir un mayor grado de control. Si un sistema se calienta rápidamente, el sistema analógico solo reaccionará cuando el controlador alcance su desiTemperatura roja, llamado punto de ajuste (SP). La fuente de calor puede apagarse, sin embargo, el sistema sobrepasará el SP porque está absorbiendo energía de las superficies radiantes cálidas que rodean el sistema. Un controlador de temperatura digital calcula la velocidad a la que aumenta la temperatura y desencadena el aparato para responder antes de alcanzar el SP. El controlador utilizó datos pasados para predecir y cambiar los resultados futuros.
Hay muchos algoritmos o esquemas de cálculo que puede emplear un controlador de temperatura digital. Uno de los más comunes es el controlador proporcional-derivado integral o PID. Utiliza tres cálculos separados para mantener una temperatura constante.
El error (e) es la diferencia entre la temperatura real (t) y la temperatura del punto de ajuste (SP). El cálculo proporcional cambia una corriente de entrada a un proceso basado en la magnitud de E. una E de 2 WoulD requiere una entrada de energía el doble que la de una E de 1.
El control proporcional evita que el sistema sobrepase el SP, pero la respuesta puede ser lenta. El método integral anticipa que las tendencias de datos futuras perdurarán. En el ejemplo anterior, si T aumenta en una E de 2 y luego una E de 4, el sistema podría anticipar que la próxima E será 8, por lo que en lugar de duplicar la respuesta, podría triplicar la respuesta y no esperar la próxima medición.
.Un controlador proporcional e integral (PI) puede oscilar alrededor del SP, rebotando entre demasiado cálido y demasiado frío. Un método de control derivado disminuirá la oscilación. La tasa de cambio de E se usa en el cálculo.
El controlador PID utiliza un promedio ponderado de los tres cálculos para determinar qué medidas deben tomarse en cualquier momento. Este controlador de temperatura digital es el más común y efectivo, ya que utiliza datos actuales, históricos y anticipados. Otros esquemas de control requieren información sobre tLa naturaleza del sistema. Tal conocimiento aumenta la capacidad del controlador para anticipar la respuesta futura del sistema.