کنترل کننده های دما

اطلاعات کنترل کننده های دما

نمایش تمام سازندگان کنترل کننده دما

کنترل‌کننده‌های دما با استفاده از ورودی سنسور، دماسنج یا سایر دستگاه‌ها، سطح دمایی تنظیم شده را حفظ می‌کنند. آنها دما را کنترل می کنند و سیگنال کنترلی را به دستگاه گرمایش یا سرمایش می دهند. ابتدایی ترین کنترل کننده دما، ترموستات ، به سادگی یک دستگاه را در دمای از پیش تعیین شده راه اندازی می کند و هنگامی که به دمای مطلوب رسید آن را متوقف می کند. با این حال، اکثر کنترل‌کننده‌های دما قادرند محاسبات مربوط به نوسانات و نرخ‌های دما را به منظور حفظ مؤثر دمای مطلوب انجام دهند.

از آنجایی که کنترلر تنها بخشی از یک سیستم کنترل بزرگتر است، سیستمی که در آن یکپارچه خواهد شد از اهمیت بالایی برخوردار است و باید برای تعیین مشخصات کنترل کننده مورد تجزیه و تحلیل قرار گیرد. نوع سنسور ورودی، نوع سیگنال خروجی و الگوریتم کنترل باید با کنترل کننده سازگار باشد تا به یک سیستم گرمایش یا سرمایش پایدار و کارآمد دست یابد.

کنترل کننده های دما ممکن است در تعدادی از کاربردهای گرمایش و سرمایش، از جمله دیگ بخار ، کوره ، رانر گرم ، HVAC و کنترل آزمایشگاهی استفاده شوند . در حالی که ویدیوی زیر مختص کنترل‌کننده‌های PID است که در زیر مورد بحث قرار گرفته‌اند، یک نمای کلی خوب از مکان کنترل‌کننده دما در یک سیستم HVAC خانگی ارائه می‌کند.

انواع کنترل کننده های دما

کنترل کننده های دما را می توان با استفاده از دو اصل مختلف طبقه بندی کرد: نوع کنترلی که ارائه می کنند و نوع دستگاهی که کنترل می کنند.

نقطه محدود / تنظیم ("روشن-خاموش")

کنترل‌کننده‌های روشن و خاموش دستگاه‌های ساده‌ای هستند که وقتی دما از یک نقطه تنظیم از پیش تعیین‌شده عبور می‌کند، پیام «روشن» یا «خاموش» را ارسال می‌کنند. به عنوان مثال، یک کنترل کننده گرمایش زمانی که دما از نقطه تنظیم پایین می‌آید روشن می‌شود و هنگامی که از آن بالاتر می‌رود خاموش می‌شود. یک کنترل کننده خنک کننده عملکرد مخالف را انجام می دهد.

کنترل کننده های روشن و خاموش در محیط هایی که نیازی به کنترل دقیق یا سوئیچینگ سریع ندارند و در کاربردهایی که دما بسیار کند تغییر می کند استفاده می شود.

نمودار زیر کنترل معمولی گرمایش روشن-خاموش را نشان می دهد که بلوک های آبی نشان دهنده سوئیچینگ "روشن" هستند. توجه داشته باشید که کنترل کننده ابتدا سیستم گرمایش را برای مدت طولانی روشن کرده است تا از نقطه تنظیم 200 درجه "بیش از حد" عبور کند، سپس به طور دوره ای زمانی که دما تا حد معینی از نقطه تنظیم پایین می آید، برای مدت کوتاهی سوئیچ می کند.

متناسب

کنترل متناسب شامل ایجاد یک "باند متناسب" در اطراف نقطه تنظیم است. هنگامی که دمای اندازه گیری شده به باند کاهش می یابد، کنترل کننده شروع به تغییر مقدار برق ارائه شده به بخاری یا خنک کننده ای می کند که کنترل می کند. از آنجایی که کنترلرهای تناسبی با نزدیک شدن دما به نقطه تنظیم، بخاری یا خنک کننده را کاهش می دهند، بیش از حد شدیدتر کنترل کننده های خاموش و روشن را حذف می کنند.

نمودار زیر عملکرد یک کنترل کننده تناسبی معمولی را نشان می دهد، از جمله باند متناسب، کاهش بیش از حد و ویژگی های "افتادگی" دما در کنترل تناسبی.

متناسب، انتگرال، مشتق (PID)

کنترلرهای PID کنترل تناسبی را با دو تنظیم اضافی، یکپارچه و مشتق، ترکیب می‌کنند که برای جبران بیشتر تغییرات در سیستم گرمایش یا سرمایش طراحی شده‌اند. انتگرال همچنین به عنوان تابع "تنظیم مجدد" شناخته می شود، زیرا به محض وقوع "افتادگی" متناسب، دما را به سمت نقطه تنظیم مورد نظر می برد و در نتیجه کنترل کارآمدتری را به همراه دارد. تابع مشتق یا "نرخ" برای حذف بیش از حد و کم با خاموش کردن بخاری یا خنک کننده زمانی که دما خیلی سریع به نقطه تنظیم نزدیک می شود، کار می کند.

نمودار زیر کنترل دما با استفاده از PID را نشان می دهد. توجه داشته باشید که پس از مدت زمان معینی (به سمت سمت راست نمودار)، کنترلر بر اساس نقطه تنظیم تعیین شده به کنترل دقیق دست یافته است.

سایر انواع کنترل

• کنترل خطی یک سیگنال ورودی متغیر را با یک سیگنال کنترل متغیر مربوطه ترکیب می کند. سیگنال کنترل خروجی با تنظیم سیگنال، فیلتر کردن و تقویت تولید می شود.

• کنترل پیشخور نیازی به سنسور ندارد و در عوض به سیگنال مرجع متکی است. ممکن است در ارتباط با کنترل PID استفاده شود.

• منطق فازی نوعی از کنترل منطقی است که در آن متغیرها می توانند مقادیر نادرستی در مقابل متغیرهای باینری (درست یا نادرست) داشته باشند.

مشخصات فنی

ورودی و خروجی

انواع مختلفی از ورودی و خروجی کنترلر وجود دارد.

• ورودی ها و خروجی های ولتاژ سیگنال های آنالوگ مانند 0-10 ولت، 5± ولت و غیره هستند.

• حلقه جریان بر حسب میلی آمپر (mA) بیان می شود و یک سیگنال آنالوگ است.

• ورودی/خروجی فرکانس یک سیگنال آنالوگ است که برای اندازه گیری یا نشان دادن یک متغیر فرآیند استفاده می شود.

• کنترل‌کننده‌هایی که از سوئیچ‌ها، رله‌ها یا سنسورها استفاده می‌کنند، سیگنال ولتاژ روشن و خاموش را از دستگاه نظارت بر فرآیند می‌پذیرند.

• ورودی/خروجی های دیجیتال شامل سیگنال های سریال، موازی، اترنت، CANbus و سایر سیگنال های شبکه می باشد.

فاکتور فرم

پایگاه داده Engineering360 SpecSearch حاوی اطلاعاتی در مورد روش های نصب کنترلرهای متعدد است.

• کنترل‌کننده‌های برد مدار چاپی (PCB) را می‌توان به یک محفظه وصل کرد یا مستقیماً به صفحه پشتی رایانه وصل کرد.

• کنترل‌کننده‌های نصب پانل به یک پانل یا پیچ روی شاسی، کابینت یا محفظه متصل می‌شوند.

• دستگاه‌های نصب بر روی قفسه‌ها با سخت‌افزاری از جمله راهنماها، فلنج‌ها و زبانه‌ها نصب می‌شوند. اگرچه اندازه رک ها متفاوت است، عرض 19 اینچ استاندارد برای رک های مخابراتی است.

• دستگاه‌های ریلی DIN روی ریلی نصب می‌شوند که توسط مؤسسه آلمانی آلمان استاندارد شده است.

• کنترلرهای مستقل واحدهای رومیزی یا ایستاده با کابینت و رابط یکپارچه هستند.

استانداردها و انطباق

هنگام انتخاب کنترل کننده های دما، رعایت RoHS و WEEE مهم است.

RoHS

دستورالعمل محدودیت مواد خطرناک (RoHS) یک دستور اتحادیه اروپا است که استفاده از شش ماده خطرناک را در ساخت وسایل الکترونیکی و الکتریکی محدود می کند. اگرچه آنها اغلب به سادگی به عنوان "بدون سرب" شناخته می شوند، محصولات RoHS حاوی کمتر از 0.1٪ موارد زیر هستند:

• رهبری

• سیاره تیر

• کادمیوم

• کروم شش ظرفیتی (Cr 6+ )

• بی فنیل های پلی برومینه (PBB)

• دی فنیل اتر پلی برومینه (PBDE)

دستورالعمل RoHS از سلامت کارگران صنعت الکترونیک و کسانی که در مجاورت مناطقی که زباله های با تکنولوژی بالا ذخیره می شوند محافظت می کند. علیرغم نگرانی های اولیه در مورد قابلیت اطمینان لحیم کاری بدون سرب، محصولات RoHS به طور مطلوب برای مقاومت در برابر شرایط محیطی سخت و لرزش شدید و الزامات شوک آزمایش شده اند.

WEEE

دستورالعمل زباله های الکتریکی و الکترونیکی (WEEE) در سال 2003، همزمان با دستورالعمل RoHS، به قانون اروپا تبدیل شد. قوانین WEEE اهداف جمع آوری، بازیافت و بازیابی محصولات الکتریکی را با حداقل مقادیر برای بازیابی بازیافت تعیین می کند. تولیدکنندگان و توزیع کنندگان منطبق با WEEE باید امکان بازگرداندن تجهیزات الکترونیکی خانگی را برای بازیافت رایگان به کاربران ارائه دهند.

منبع

globalspec.com