کنترل کننده دما چیست؟

همانطور که از نام آن پیداست، یک کنترل کننده دما ابزاری است که برای کنترل دما، عمدتاً بدون دخالت گسترده اپراتور استفاده می شود. یک کنترل کننده در یک سیستم کنترل دما یک سنسور دما مانند ترموکوپل یا RTD را به عنوان ورودی می پذیرد و دمای واقعی را با دمای کنترل مورد نظر یا نقطه تنظیم مقایسه می کند. سپس یک خروجی به یک عنصر کنترلی ارائه می دهد.

کنترل کننده های دیجیتال دما در کاربردهای مختلفی از فرآیندهای صنعتی گرفته تا محصولات مصرفی استفاده می شوند. به عنوان مثال، کاربردهای صنعتی مانند سیستم های HVAC، فرآوری مواد غذایی و فرآوری شیمیایی اغلب به کنترل دقیق دما برای اطمینان از کیفیت و ایمنی نیاز دارند. از سوی دیگر، محصولات مصرفی مانند یخچال، تهویه مطبوع و آبگرمکن نیز برای حفظ یک محیط راحت به کنترل کننده های دما متکی هستند.

دو نوع کنترل دما وجود دارد: کنترل حلقه باز و کنترل حلقه بسته کنترل، حلقه باز نوعی از سیستم کنترل است که در آن خروجی سیستم نظارت نمی شود یا به ورودی باز می گردد. این بدان معنی است که سیستم خود تنظیم نمی شود و در طول زمان مستعد خطا است.

از سوی دیگر، کنترل حلقه بسته نوعی سیستم کنترل است که در آن خروجی نظارت شده و به ورودی باز می گردد. این به سیستم اجازه می دهد تا تنظیمات لازم را انجام دهد تا خروجی را در محدوده دلخواه نگه دارد. این باعث می شود سیستم خود تنظیم شود و در طول زمان کمتر مستعد خطا باشد.

انواع مختلف کنترل کننده های دما

دو نوع اصلی کنترل کننده فرآیند وجود دارد:

کنترلرهای ON/OFF

کنترل ON/OFF نوعی سیستم کنترل است که در آن خروجی یک سیستم یا به طور کامل روشن یا کاملاً خاموش است، بدون حالت میانی. این نوع از کنترل کننده دمای پایه معمولاً در برنامه هایی استفاده می شود که در آن پاسخ باینری مورد نیاز است. خروجی یا به طور کامل فعال یا به طور کامل غیر فعال می شود. در این نوع سیستم، خروجی کنترل یا یک مقدار گسسته (روشن/خاموش) یا یک مقدار پیوسته (باز/بسته) است. سیستم های کنترل ON/OFF برای تنظیم دما، فشار و سرعت جریان در تنظیمات صنعتی مفید هستند. کنترل ON/OFF معمولاً در جاهایی استفاده می‌شود که نیازی به کنترل دقیق نباشد، در سیستم‌هایی که نمی‌توانند انرژی را به طور مکرر روشن و خاموش کنند، جایی که جرم سیستم آنقدر زیاد است که دماها به کندی تغییر می‌کند.

کنترل کننده های PID

کنترل PID از ترکیبی از سه جزء مجزا برای کنترل سیستم استفاده می کند: متناسب، انتگرال، و مشتق (از این رو به نام PID). عبارت تناسبی برای ایجاد خروجی متناسب با خطا، عبارت انتگرال برای حذف هر گونه خطای حالت پایدار و عبارت مشتق برای ایجاد میرایی و کاهش بیش از حد استفاده می شود. سپس پارامترهای هر یک از اصطلاحات PID برای دستیابی به پاسخ مورد نظر تنظیم می شوند.

کنترل PID

نوع سوم کنترلر متناسب با کنترل انتگرال و مشتق یا PID فراهم می کند. این کنترلر کنترل تناسبی را با دو تنظیم اضافی ترکیب می کند که به دستگاه کمک می کند تا به طور خودکار تغییرات سیستم را جبران کند.

این تنظیمات، انتگرال و مشتق، در واحدهای مبتنی بر زمان بیان می‌شوند. آنها همچنین به ترتیب با RESET و RATE به آنها اشاره می کنند. عبارات متناسب، انتگرال و مشتق باید به صورت جداگانه با استفاده از آزمون و خطا با یک سیستم خاص تنظیم یا "AUTU TUNE" شوند. در سیستم هایی که بار اغلب تغییر می کند و انتظار می رود کنترل کننده به دلیل تغییرات مکرر در نقطه تنظیم، مقدار انرژی موجود یا جرمی که باید کنترل شود، به طور خودکار آن را جبران کند، توصیه می شود.

اندازه های استاندارد

از آنجایی که کنترل‌کننده‌های دما عموماً در داخل صفحه ابزار نصب می‌شوند، پانل باید برای قرار دادن کنترل‌کننده دما بریده شود. به منظور ایجاد قابلیت تعویض بین کنترل کننده های دما، اکثر کنترل کننده های دما با اندازه های استاندارد DIN طراحی شده اند.