Hva er en digital temperaturkontroller?
Temperaturkontroll er en forutsetning for i hovedsak enhver kjemisk reaksjon som mennesker er interessert i. Temperatur påvirker reaksjonshastigheten og ofte fullstendigheten av reaksjonen. Menneskekroppen har et biologisk temperaturkontrollsystem for å opprettholde et smalt område av kroppstemperatur. Prosesser designet for å produsere forskjellige materialer krever også temperaturkontroll. Ingeniøren har et valg mellom en analog og en digital temperaturkontroller.
Noen analoge hjemmtermostater består av en spiral i kobberstrimler. Når stripen utvides med varme, utvides spiralen og beveger seg en mekanisk spak. Ovnen eller klimaanlegget reagerer deretter. Analoge kontrollere reagerer bare på dagens miljø.
Mikroprosessoren i en digital temperaturkontroller mottar numerisk inngang fra omgivelsene og manipulerer den for å muliggjøre en større grad av kontroll. Hvis et system raskt varmes opp, vil det analoge systemet bare reagere når kontrolleren når ønsket temperatur, kalt innstillingspunktet (SP). Kilden til varme kan være slått av, men systemet vil overskride SP fordi det absorberer energi fra de varme strålende overflatene som omgir systemet. En digital temperaturkontroller beregner hastigheten som temperaturen stiger og trigger apparatet til å svare før SP er nådd. Kontrolleren brukte tidligere data for å forutsi og endre fremtidige resultater.
Det er mange algoritmer eller beregningsordninger som en digital temperaturkontroller kan bruke. En av de vanligste er proporsjonal-integrert derivat eller PID-kontroller. Den bruker tre separate beregninger for å opprettholde en konstant temperatur.
Feilen (e) er forskjellen mellom den faktiske temperaturen (T) og børverdienstemperaturen (SP). Den proporsjonale beregningen endrer en inngangsstrøm til en prosess basert på størrelsen på E. En E på 2 vil kreve en inngang av energi dobbelt så stor som en E på 1.
Den proporsjonale kontrollen hindrer systemet i å overskytte SP, men responsen kan være treg. Den integrerte metoden forventer at fremtidige datatrender vil vare. I eksemplet ovenfor, hvis T øker med en E på 2 og deretter en E på 4, kan systemet forvente at neste E vil være 8, så i stedet for å doble responsen, kan det tredoble responsen og ikke vente til neste mål.
En proporsjonal og integrert (PI) kontroller kan svinge rundt SP, og hoppe mellom for varmt og for kjølig. En derivatkontrollmetode vil dempe svingningen. Endringshastigheten til E brukes i beregningen.
PID-kontrolleren bruker et veid gjennomsnitt av de tre beregningene for å bestemme hvilken handling som skal utføres når som helst. Denne digitale temperaturkontrolleren er den vanligste og mest effektive, ettersom den bruker nåværende, historiske og forventede data. Andre kontrollordninger krever informasjon om systemets natur. Slik kunnskap øker kontrollenes evne til å forutse systemets fremtidige respons.