Qu'est-ce qu'un contrôleur de température numérique?
Le contrôle de la température est une condition préalable à pratiquement toutes les réactions chimiques qui intéressent les gens. La température affecte la vitesse de réaction et souvent la complétude de la réaction. Le corps humain intègre un système de contrôle biologique de la température permettant de maintenir une plage étroite de température corporelle. Les procédés conçus pour produire divers matériaux nécessitent également un contrôle de la température. L’ingénieur a le choix entre un régulateur de température analogique et numérique.
Certains thermostats analogiques résidentiels consistent en une spirale en bande de cuivre. Lorsque la bande se dilate sous l'effet de la chaleur, la spirale se dilate et actionne un levier mécanique. La fournaise ou le climatiseur répond en conséquence. Les contrôleurs analogiques réagissent uniquement à l'environnement actuel.
Le microprocesseur dans un contrôleur de température numérique reçoit une entrée numérique de l'environnement et le manipule pour permettre un degré de contrôle supérieur. Si un système chauffe rapidement, le système analogique ne réagira que lorsque le contrôleur aura atteint la température souhaitée, appelée point de consigne (SP). La source de chaleur peut être désactivée, mais le système dépassera le SP car il absorbe de l’énergie des surfaces chaudes et rayonnantes qui entourent le système. Un contrôleur de température numérique calcule la vitesse à laquelle la température augmente et déclenche la réaction de l'appareil avant que le SP ne soit atteint. Le contrôleur a utilisé des données antérieures pour prévoir et modifier les résultats futurs.
Un contrôleur de température numérique peut utiliser de nombreux algorithmes ou schémas de calcul. L'un des plus courants est le contrôleur proportionnel-intégral-dérivé ou PID. Il utilise trois calculs distincts pour maintenir une température constante.
L'erreur (e) est la différence entre la température réelle (T) et la température de consigne (SP). Le calcul proportionnel modifie un flux d'entrée en un processus basé sur la magnitude E. Un E sur 2 nécessiterait un apport d'énergie deux fois supérieur à un E égal à 1.
Le contrôle proportionnel empêche le système de dépasser le SP, mais la réponse peut être lente. La méthode intégrale prévoit que les tendances futures en matière de données perdureront. Dans l'exemple ci-dessus, si T augmente d'un E égal à 2, puis d'un E égal à 4, le système peut anticiper que le prochain E sera égal à 8; par conséquent, au lieu de doubler la réponse, il risque de tripler la réponse et de ne pas attendre le prochain. la mesure.
Un contrôleur proportionnel et intégral (PI) peut osciller autour du SP, en basculant entre trop chaud et trop froid. Une méthode de contrôle dérivé atténuera l'oscillation. Le taux de variation de E est utilisé dans le calcul.
Le contrôleur PID utilise une moyenne pondérée des trois calculs pour déterminer les mesures à prendre à tout moment. Ce régulateur de température numérique est le plus courant et le plus efficace, car il utilise les données actuelles, historiques et anticipées. D'autres schémas de contrôle nécessitent des informations sur la nature du système. Ces connaissances renforcent la capacité du contrôleur à anticiper la réponse future du système.