Cos'è un controllore di temperatura digitale?
Il controllo della temperatura è un prerequisito per essenzialmente ogni reazione chimica in cui le persone sono interessate.La temperatura influisce sul tasso di reazione e spesso la completezza della reazione.Il corpo umano incorpora un sistema di controllo della temperatura biologica per mantenere una gamma ristretta di temperatura corporea.I processi progettati per produrre vari materiali richiedono anche il controllo della temperatura.L'ingegnere ha una scelta tra un analogico e un controllore di temperatura digitale.
Alcuni termostati per la casa analogici sono costituiti da una spirale a strisce di rame.Mentre la striscia si espande con il calore, la spirale si espande, muovendo una leva meccanica.Il forno o il condizionatore d'aria risponde di conseguenza.I controller analogici reagiscono solo all'ambiente corrente.
Il microprocessore in un controllore di temperatura digitale riceve input numerici dall'ambiente e lo manipola per consentire un maggiore grado di controllo.Se un sistema si riscalda rapidamente, il sistema analogico reagirà solo quando il controller raggiunge la temperatura desiderata, chiamato setpoint (SP).La fonte di calore può essere disattivata, ma il sistema supera l'SP perché sta assorbendo l'energia dalle superfici radianti calde che circondano il sistema.Un controllore di temperatura digitale calcola la velocità con cui la temperatura sta aumentando e innesca l'appliance per rispondere prima che venga raggiunto l'SP.Il controller ha utilizzato i dati passati per prevedere e modificare i risultati futuri.
Esistono molti algoritmi o schemi di calcolo che un controllore di temperatura digitale potrebbe utilizzare.Uno dei più comuni è il controller proporzionale-integrale o PID.Utilizza tre calcoli separati per mantenere una temperatura costante.
L'errore (e) è la differenza tra la temperatura effettiva (t) e la temperatura del setpoint (SP).Il calcolo proporzionale cambia un flusso di input in un processo in base all'entità di E. un e di 2 richiederebbe un input di energia due volte quello di un E di 1.
Il controllo proporzionale impedisce al sistema di superamento dell'SP, ma ilLa risposta può essere lenta.Il metodo integrale prevede che le tendenze dei dati future dureranno.Nell'esempio sopra, se T aumenta di un E di 2 e quindi un E di 4, il sistema potrebbe prevedere che la E successiva sarà 8, quindi invece di raddoppiare la risposta, potrebbe triplicare la risposta e non attendere la prossimamisurazione.
Un controller proporzionale e integrale (PI) può oscillare attorno all'SP, rimbalzando tra troppo caldo e troppo freddo.Un metodo di controllo derivato smorzarà l'oscillazione.Il tasso di variazione di E viene utilizzato nel calcolo.
Il controller PID utilizza una media ponderata dei tre calcoli per determinare quale azione dovrebbe essere intrapresa in qualsiasi momento.Questo controllore di temperatura digitale è i più comuni ed efficaci, in quanto utilizza dati attuali, storici e previsti.Altri schemi di controllo richiedono informazioni sulla natura del sistema.Tale conoscenza aumenta la capacità del controller di anticipare la risposta futura del sistema.