Vad är en digital temperaturkontroller?
Temperaturkontroll är en förutsättning för i huvudsak varje kemisk reaktion som människor är intresserade av. Temperaturen påverkar reaktionshastigheten och ofta reaktionens fullständighet. Den mänskliga kroppen har ett biologiskt temperaturkontrollsystem för att bibehålla ett smalt område för kroppstemperatur. Processer utformade för att producera olika material kräver också temperaturreglering. Ingenjören har valet mellan en analog och en digital temperaturkontroller.
Vissa analoga hemtermostater består av en kopparlistspiral. När remsan expanderar med värme expanderar spiralen och flyttar en mekanisk spak. Ugnen eller luftkonditioneringsapparaten svarar i enlighet därmed. Analoga styrenheter reagerar bara på den aktuella miljön.
Mikroprocessorn i en digital temperaturkontroller får numerisk ingång från miljön och manipulerar den för att möjliggöra en större grad av kontroll. Om ett system snabbt värms upp reagerar det analoga systemet bara när regulatorn når sin önskade temperatur, kallad börvärdet (SP). Värmekällan kan vara avstängd, men systemet kommer ändå att överskrida SP eftersom det absorberar energi från de varma utstrålande ytorna som omger systemet. En digital temperaturkontroller beräknar hastigheten med vilken temperaturen stiger och får enheten att svara innan SP når. Styrenheten använde tidigare data för att förutsäga och ändra framtida resultat.
Det finns många algoritmer eller beräkningsscheman som en digital temperaturkontroller kan använda. En av de vanligaste är proportionell-integrerad derivat eller PID-styrenhet. Den använder tre separata beräkningar för att upprätthålla en konstant temperatur.
Felet (e) är skillnaden mellan den faktiska temperaturen (T) och börvärdetemperaturen (SP). Den proportionella beräkningen ändrar en ingångsström till en process baserad på storleken på E. En E av 2 skulle kräva en energiinmatning dubbelt så stor som en E på 1.
Den proportionella kontrollen hindrar systemet från att överpröva SP, men svaret kan vara trög. Den integrerade metoden förutser att framtida datatrender kommer att bestå. I exemplet ovan, om T ökar med en E av 2 och sedan en E av 4, kan systemet förutse att nästa E kommer att vara 8, så istället för att fördubbla svaret, kan det tredubbla svaret och inte vänta på nästa mått.
En proportionell och integrerad (PI) styrenhet kan svänga runt SP och studsa mellan för varmt och för svalt. En derivatkontrollmetod dämpar svängningen. Förändringsgraden för E används i beräkningen.
PID-regulatorn använder ett viktat medelvärde av de tre beräkningarna för att bestämma vilken åtgärd som ska vidtas när som helst. Denna digitala temperaturkontroller är den vanligaste och effektivaste eftersom den använder aktuella, historiska och förväntade data. Andra kontrollscheman kräver information om systemets natur. Sådan kunskap ökar kontrollerns förmåga att förutse systemets framtida svar.