Wat is een digitale temperatuurregelaar?

Temperatuurregeling is een vereiste voor in wezen elke chemische reactie waarin mensen geïnteresseerd zijn. De temperatuur beïnvloedt de reactiesnelheid en vaak de volledigheid van de reactie. Het menselijk lichaam bevat een biologisch temperatuurregelsysteem om een ​​nauw bereik van lichaamstemperatuur te handhaven. Processen die zijn ontworpen om verschillende materialen te produceren, vereisen ook temperatuurregeling. De ingenieur heeft de keuze tussen een analoge en een digitale temperatuurregelaar.

Sommige analoge huisthermostaten bestaan ​​uit een koperen stripspiraal. Terwijl de strip met warmte uitzet, zet de spiraal uit en beweegt een mechanische hendel. De oven of airconditioner reageert dienovereenkomstig. Analoge controllers reageren alleen op de huidige omgeving.

De microprocessor in een digitale temperatuurregelaar ontvangt numerieke invoer van de omgeving en manipuleert deze om een ​​grotere mate van regeling mogelijk te maken. Als een systeem snel opwarmt, reageert het analoge systeem alleen wanneer de controller de gewenste temperatuur bereikt, het setpoint (SP) genoemd. De warmtebron kan zijn uitgeschakeld, maar het systeem schiet de SP voorbij omdat deze energie absorbeert van de warme stralende oppervlakken rondom het systeem. Een digitale temperatuurregelaar berekent de snelheid waarmee de temperatuur stijgt en zorgt ervoor dat het apparaat reageert voordat de SP wordt bereikt. De controller gebruikte gegevens uit het verleden om de toekomstige resultaten te voorspellen en te wijzigen.

Er zijn veel algoritmen of berekeningsschema's die een digitale temperatuurregelaar zou kunnen gebruiken. Een van de meest voorkomende is de proportioneel-integraal afgeleide of PID-controller. Het maakt gebruik van drie afzonderlijke berekeningen om een ​​constante temperatuur te handhaven.

De fout (e) is het verschil tussen de werkelijke temperatuur (T) en de gewenste temperatuur (SP). De proportionele berekening verandert een invoerstroom in een proces op basis van de grootte van E. Een E van 2 zou een energie-invoer vereisen die tweemaal die van een E van 1 is.

De proportionele bediening voorkomt dat het systeem de SP overschrijdt, maar de reactie kan traag zijn. De integrale methode anticipeert op toekomstige datatrends. In het bovenstaande voorbeeld, als T toeneemt met een E van 2 en vervolgens een E van 4, kan het systeem anticiperen dat de volgende E 8 zal zijn, dus in plaats van de reactie te verdubbelen, kan het de reactie verdrievoudigen en niet wachten op de volgende meting.

Een proportionele en integrale (PI) -controller kan oscilleren rond de SP en schommelen tussen te warm en te koud. Een afgeleide besturingsmethode zal de oscillatie dempen. De mate van verandering van E wordt gebruikt in de berekening.

De PID-controller gebruikt een gewogen gemiddelde van de drie berekeningen om te bepalen welke actie op elk moment moet worden ondernomen. Deze digitale temperatuurregelaar is de meest voorkomende en effectieve, omdat deze actuele, historische en verwachte gegevens gebruikt. Andere controleschema's vereisen informatie over de aard van het systeem. Dergelijke kennis vergroot het vermogen van de controller om te anticiperen op de toekomstige reactie van het systeem.