جهاز التحكم في درجة الحرارة

1. وفيما يلي مقدمة موجزة للموضوع:

وقد صُمم الدليل الشامل ليعطي فهماً كاملاً للبيانات المكانيةجهاز التحكم في درجة الحرارة. وسيشرح الدليل مبادئها الأساسية وسماتها وتطبيقاتها. كما سيناقش مزايا كل وحدة تحكم. ستزود هذه المقالة القارئ بالمعرفة اللازمة لفهم أهمية وقدرة وفوائد استخدام أنظمة التحكم المتطورة هذه في سياقات مختلفة.

2. ما هو جهاز التحكم في درجة الحرارة؟

(مايو _2013) إن وحدة التحكم في درجة حرارة معرّف الجهد المباشر (DC PID) هي شكل من أشكال نظام التغذية الراجعية التي تنظم متغير العملية (في هذه الحالة، درجة الحرارة) عن طريق التحكم في جهاز الخرج وفقًا للفروق بين النقطة المحددة المطلوبة ودرجة الحرارة الفعلية المقاسة في نظام التتابع المستمر. الفعالية الأساسية لهذه الضوابط تنبع من خوارزمية المشتق التناسبي المتكامل (PID) الخاصة بهم. تحسب الخوارزمية باستمرار الإجراءات التصحيحية المطلوبة لتقليل الخطأ، والفرق بين النقطة المحددة ودرجة الحرارة المقاسة، ثم تطبقها على الخرج -عادة سخان التيار المستمر، مروحة التيار المستمر أو مشغل مماثل -باستخدام عناصر تبديل الحالة الصلبة. يدمج تعريف الهوية المسبق ثلاثة إجراءات تحكم: تناسبية، متكاملة، ومشتقة. المكونات تساهم في دقة واستقرار التحكم في درجة الحرارة.

يعالج نسبي بشكل مباشر حجم الخطأ. يتم تغيير الناتج بطريقة تتناسب مع حجم الخطأ. وتكون إشارة الخرج أقوى عندما يكون حجم الخطأ أكبر، في حين أن الخطأ الصغير ينتج إشارة أضعف. التكامل (I) هو عنصر يركز على تراكم أخطاء الماضي. يتم دمج الخطأ مع مرور الوقت للقضاء على أخطاء الحالة الثابتة. ولن يفشل النظام في تحقيق درجة الحرارة المستهدفة. يتنبأ (D) المشتق بالأخطاء في المستقبل على أساس مدى سرعة تغير معدل الخطأ. وهذا يساعد على تقليل التذبذبات والتجاوز حول النقطة المحددة، مما يؤدي إلى تقارب أسرع وأكثر استقرارا لدرجة الحرارة المطلوبة. يمكن أن يتفاعل جهاز التحكم في تعريف المعلمات المستمر مع أي تغييرات في درجة حرارة العملية، وتصحيح أي انحرافات بسرعة، وضمان تنظيم دقيق ومستقر لدرجة الحرارة حتى مع طاقة التيار المستمر.

جهاز تحكم في تحديد الهوية الشخصية#تعمل حلقة التغذية المرتدة من 39 بنفس الطريقة التي تعمل بها نظيرتها من التيار المتردد، ولكنها تتكيف مع بيئات التيار المستمر. أجهزة استشعار درجة الحرارة تقيس درجة حرارة العملية. ثم تتم مقارنة القياس مع درجة حرارة النقطة المحددة. وحدة التحكم تحدد الفرق (النقطة المحددة والقياس) وحدة التحكم تنتج إشارة خرج على أساس الخطأ، وخوارزمية تحديد الهوية المعلوماتية. وعادة ما تستخدم إشارة الخرج هذه للتحكم في مفتاح تبديل الحالة الجامدة، مثل الترانزستور ذو التأثير Field-Effor (الترانزستور ذو الأكسجين المعدني -أشباه الموصلات) أو مرحل الحالة الصلبة (SSR) المصمم لحمولات التيار المستمر، وبالتالي ضبط الطاقة التي يتم توصيلها إلى عنصر التسخين أو التبريد لإعادة درجة حرارة العملية إلى النقطة المحددة. غالبا ما تتطلب أجهزة التحكم DC مكونات محددة، مثل MOSFETs. MOSFETs هي عالية الكفاءة في تبديل التيار المستمر الطاقة ويمكن استخدامها بدلا من المرحلات في أجهزة تحكم التيار المتردد.

3. أجهزة التحكم في درجة حرارة معرِّف المعلمات المستمر: الميزات الرئيسية

تم تجهيز وحدات التحكم في تعريف المعلمات الخاص بالتيار المستمر بالعديد من الميزات الفنية التي تساهم في موثوقية وفعالية هذه الأجهزة، بالإضافة إلى سهولة استخدامها في أنظمة التيار المستمر.

تنفيذ خوارزمية تعريف الهوية الشخصي، هو في صميم وحدة التحكم. يمكن برمجة معاملات PID و I و D في معظم وحدات التحكم المتقدمة. وهذا يسمح للمستخدمين بتحسين أداء وحدة التحكم لمختلف الأحمال أو ظروف التشغيل. من المهم أن تكون قادرًا على تغيير هذه المعلمات من أجل عناصر التحكم#39 ؛ الثبات وتقليل التذبذب أو تجاوز الحد. قد تشمل وحدات التحكم المتقدمة حتى قدرات الضبط التلقائي، والتي تبسّط الإعداد من خلال تغيير معلمات وحدة التحكم تلقائيًا بناءً على استجابة النظام.

كما تلعب مرحلة إخراج التيار المستمر دورًا حاسمًا. تقوم أجهزة التحكم في تعريف المعلمات المباشر بتبديل أحمال التيار المستمر مع مكونات الحالة الصلبة مثل MOSFETs و SSRs. وهي مثالية لتطبيقات التيار المستمر لأنها توفر أوقات تبديل سريعة (لا يوجد تآكل في الأجزاء الميكانيكية)، وأعمار أطول (لا يوجد معدن للتآكل) وفقد أقل للطاقة. من المهم أن تواجه وحدة التحكم بشكل صحيح مع كل من جهاز التحويل المختار وحمل التيار المستمر. (على سبيل المثال عنصر التسخين بقدرة كهربائية معينة أو تصنيفات الجهد/التيار لمراوح التبريد). وتترجم مرحلة الخرج مباشرة تعديلات وحدة التحكم المحسوبة لتغيرات الطاقة في جهاز التبريد أو التسخين.

. تحقق من توافق وحدة التحكم التي تختارها مع التطبيق#39;s DC متطلبات الجهد. يجب أن يكون المتحكم أيضا قادرا على التعامل مع ترددات طاقة التيار المستمر (على الرغم من أن طاقة التيار المستمر من الناحية الفنية ليس لها تردد ثابت ولكن على أساس الجهد التشغيلي للنظام).

يجب أيضا أن يؤخذ توافق المستشعر في الاعتبار. يجب أن تتوافق أجهزة التحكم في تعريف المعلمات الخاص بالتيار المستمر مع أجهزة استشعار درجة الحرارة بالتيار المستمر. ونظراً لخصائص الجهد في المزوجات الحرارية، فإنها ليست شائعة في ضوابط تحديد الهوية الشخصية للتيار المستمر. ومع ذلك، فإن بعض المراقبين يدعمونها. ورهنا بالدقة المطلوبة ومدى درجة الحرارة المطلوبة، سيتوقف الاختيار على التكلفة.

) هي واجهة سهلة الاستخدام تحسن بشكل كبير من سهولة الاستخدام. تحتوي وحدات التحكم الحديثة على شاشة عرض رقمية مع نظام قائمة ونص واضح. يمكن للمشغلين بسهولة ضبط معلمة تعريف المعلمة، أو عرض بيانات المستشعر، أو تعيين درجة الحرارة المطلوبة. وتقلل الواجهة البديهية من أخطاء المستخدم ومنحنى التعلم.

 يمكن استخدام هذه الميزة لتسجيل البيانات وأتمتة النظام.

كما أن مزايا السلامة مهمة أيضًا. غالبًا ما تكون وحدات التحكم في تعريف المعلمات الخاص بالتيار المستمر مجهزة بميزات السلامة الأساسية. وقد تشمل أيضا مفاتيح ذات حد مرتفع ومنخفض (التي تقطع تلقائيا الناتج عندما تصل درجات الحرارة إلى الحدود العليا والدنيا غير الآمنة) وضميمة متينة لحماية المستخدمين والمكونات الداخلية من المخاطر الكهربائية المحتملة. وهذا مهم بشكل خاص لطاقة التيار المستمر. ويمكن أيضا اعتماد أجهزة المراقبة، على سبيل المثال CE (Conformite Europeenne) أو UL (Underwriters Laboratory) المدرجة في قائمة أمريكا الشمالية أو IECEx للأسواق الدولية. هذه الشهادات تشير إلى الامتثال للأداء ومعايير السلامة.

4. التطبيقات الشائعة لمتحكمات درجة حرارة أجهزة تعريف المنتج المباشر

LED Lighting هو تطبيق مهم آخر. أجهزة التحكم في تعريف المنتج الخاص بالتيار المستمر قادرة على التحكم في درجة حرارة كل من سائقي الصمام وكذلك المصابيح. من المهم الحفاظ على سطوع الدايود المبتعث للضوء واتساق الألوان. ويمكنه التحكم في عنصر سخان التيار المستمر أو تنشيط مروحة التيار المستمر لتبريد الصمام عند الحاجة. وهذا يضمن الأداء الأمثل.

تدمج الإلكترونيات الاستهلاكية ضوابط تعريف المنتج الشخصي المستمر، حتى لو كانت في بعض الأحيان داخلية. الثلاجات وأجهزة تكييف الهواء المتقدمة هي أمثلة على الأجهزة التي تتطلب تحكمًا دقيقًا في درجة الحرارة.

وتحتاج معدات البحث والتطوير في كثير من الأحيان إلى وحدات تحكم في تحديد الهوية الشخصية للتيار المستمر لخلق بيئات مستقرة واختبار حساسية درجة الحرارة لمختلف المنتجات أو المكونات.

5. فوائد استخدام جهاز تحكم DC-PID

يحتوي جهاز التحكم في تعريف المعلمات الخاص بالتيار المستمر على العديد من المزايا. وهذا صحيح بشكل خاص في تطبيقات نظام الطاقة المستمر التي تتطلب تحكمًا دقيقًا في درجة الحرارة.

الدقة العالية هي واحدة من الفوائد الرئيسية. يمكن لمتحكمات PID DC الحفاظ على درجات حرارة العملية قريبة جدا من النقطة المحددة، وغالبا ما تحقق مستويات دقة مناسبة للتطبيقات عالية المتطلبات. إن الدقة العالية في أجهزة التحكم في تحديد الهوية المسبق للتيار المستمر ضرورية في التطبيقات التي يمكن أن تتأثر حتى بالتغيرات الطفيفة في درجات الحرارة.

الاستقرار هو فائدة رئيسية أخرى. تحافظ وحدات تحكم PID DC على درجات الحرارة مع الحد الأدنى من التقلبات وضمان ظروف تشغيل متسقة. الاستقرار مهم للعمليات الحساسة، لأنه يمنع الانحرافات أو الأخطاء.

كما أن الاستجابة لها فائدة كبيرة.

إن أجهزة التحكم في تعريف المعلمات الخاص بالتيار المستمر قادرة على تحسين دورة التدفئة والتبريد من حيث الكفاءة. وهذا يقلل من استهلاك الطاقة. وهي تقلل من فقدان الطاقة عن طريق التحكم الدقيق في الخرج واستخدام الطاقة اللازمة فقط للحفاظ على درجات الحرارة المحددة.

وحدات التحكم في البيانات الشخصية التي نستخدمها موثوقة وقوية. تم تصنيع هذه المتحكمات للعمل بشكل مستمر في البيئات القاسية. كما يمكن استخدامها في التطبيقات الصناعية والمختبرية. ومن الضروري الحفاظ على العمليات دون انقطاع.

6. ما الذي نبحث عنه عند اختيار أفضل ضبط في درجة حرارة معرِّف المعلمات الخاص بالتيار المستمر

من المهم اختيار وحدة التحكم الصحيحة في معرِّف المعلمات الخاص بالتيار المستمر لتطبيقك من أجل تحقيق أفضل أداء وتوافق عند تقييم وحدة التحكم، من المهم النظر في العديد من الجوانب الرئيسية.

اولا، حدِّد متطلبات طلبك. ويشمل ذلك تحديد أنواع العمليات (مثل التدفئة والتبريد)، ونطاقات درجات الحرارة المطلوبة، وطبيعة الحمل (مثل المقاوم أو الحثي أو السعوي)، وكذلك تحديد ما إذا كانت عملية مستمرة أو متقطعة أو دورية.

التالي، تحقق من التيار الكهربائي اختر وحدة تحكم متوافقة مع متطلبات التيار المستمر يجب الأخذ في الاعتبار خصائص مصدر الطاقة (على سبيل المثال، فولت من التيار المستمر أو 24 فولت من التيار المستمر) بالإضافة إلى التيار المسحوب بواسطة الحمل. يجب أن تكون وحدة التحكم قادرة على التعامل مع السحب الحالي للحمل دون تعطل أو ارتفاع درجة الحرارة.

كما أن اختيار المستشعر مهم أيضًا. اختر المستشعر المناسب والنطاق المناسب لنظام التيار المستمر مراعاة الدقة المطلوبة ووقت الاستجابة وتكلفتها. من المهم أن يعمل جهاز التحكم مع المستشعر الذي تختاره (على سبيل المثال NTC/PTC therbolors، RTDs، وما إلى ذلك) ويمكنه قياس مداه.

كما يجب النظر في تكوين المخرجات. اختر المخرجات المناسبة لأحمال التيار المستمر (موسفاستر، SSRs أو PWM). تحقق من أن وحدة التحكم تواجه بشكل صحيح مع جهاز التحويل المحدد ويمكنها التعامل مع الطاقة المطلوبة

تلعب الدقة والحزم دورًا أيضًا. وينبغي أن تكون الدقة والدقة اللتين يحددهما المراقب متطابقتين مع العملية#39 ؛ متطلبات دقيقة. مراعاة الدقة المطلوبة (على سبيل المثال 0.1degC بزيادات).

كما ينبغي النظر في الواجهة. مراعاة نوع شاشة العرض (LCD/LED) وسهولة برمجتها واستخدامها. وستقلل الواجهة البديهية من الوقت اللازم للإعداد والتشغيل.

شهادات السلامة تلعب أيضا دورا. يجب عليك أيضا البحث عن الشهادات اللازمة لمنطقتك والتطبيق (على سبيل المثال UL). وسوف يكون جهاز التحكم قادرا على الوفاء بمتطلبات السلامة والأداء مع هذه الشهادات، مما يعزز نظام E-E.A.T.

الميزانية تلعب دورا أيضا. وتعد مقارنة مواصفات الأداء والميزات والتكلفة لمختلف الشركات المصنعة فكرة جيدة. إعطاء الأولوية للوثوقية والأداء على السعر للتطبيقات التي تعتبر حرجةل) ينبغي النظر في التكلفة الإجمالية للملكية، التي تشمل إمكانية تحقيق وفورات في الطاقة والصيانة المطلوبة.

7. دليل التثبيت والإعداد

التركيب والإعداد ضروريان لسلامة وفعالية أي جهاز تحكم في درجة حرارة التيار المستمر. يجب أن يتم تنفيذ أعمال التركيب -خاصة عندما تشارك أنظمة الطاقة DC -من قبل كهربائي لديه خبرة في السلامة الكهربائية. تأكد من فصل مصدر التيار المستمر من وحدة التحكم وكذلك الحمل قبل البدء في أي تركيب. اتبع إجراءات السلامة الصارمة عندما يتعلق الأمر بالأعمال الكهربائية. مخاطر العمل مع أنظمة التيار المستمر مرتفعة. قد يؤدي التوصيل غير الصحيح إلى الإصابة أو نشوب حريق. استشر محترف إذا كان لديك أي استفسارات حول التركيب.

خطوات التثبيت هي نفسها بشكل عام:1. تركيب أجهزة الاستشعار: تركيب أجهزة استشعار درجة الحرارة (مقاوم حراري، جهاز ترددي يعمل بالترددات الراديوية، وما إلى ذلك). في مكان يمثل درجة حرارة العملية. تأكدوا من ذلك#39;s محكم التركيب، ومحمي من التلف المادي أو التيارات الهوائية المباشرة. وينبغي توصيل أسلاك الاستشعار بأطراف جهاز التحكم وفقاً لمخطط الأسلاك الذي تقدمه الشركة المصنعة.

طاقة الأسلاك: قم بتوصيل طاقة التيار المستمر بأطراف إدخال جهاز التحكم. من المهم التأكد من أن مصدر الطاقة يتطابق مع الجهد المطلوب (مثل جهد التيار المستمر)، والتردد (إذا لزم الأمر) كما هو محدد في دليل جهاز التحكم. تأكد من استخدام الأطراف والأسلاك مع التقييم المناسب. يجب أن يتم تأريض جهاز التحكم وفقًا للشفرة الكهربائية المحلية.

* توصيل الحمل: توصيل التدفئة بالتيار المستمر أو أحمال المبرد بأطراف الخرج المحددة في جهاز التحكم. اتبع تعليمات الأسلاك الخاصة بالشركة المصنعة تأكد من أن الخرج متوافق (على سبيل المثال حمل مقاوم مع MOSFETs/SSRs أو تيار مستمر المروحة/السخان).

* الشيكات النهائية: تحقق من أن جميع التوصيلات محكمة ومرتبطة بالترتيب. تأكد من عزل جميع الأسلاك بشكل صحيح وآمن. ضع وحدة التحكم في مكان مناسب يحتوي على تهوية كافية.

إجراء التثبيت الأساسي: قم بتشغيل وحدة التحكم، ثم انتقل إلى خيارات القائمة الرئيسية أو خيارات الإعداد

* نقطة الضبط: اضبط درجة الحرارة المطلوبة باستخدام لوحة المفاتيح أو المقبض.

* تهيئة جهاز الاستشعار: اختيار نوع جهاز الاستشعار المراد توصيله (مثل ثرمستور NTC أو PT1000)

* المعايرة: قد تتطلب بعض أجهزة التحكم معايرة أجهزة الاستشعار. يرجى اتباع التعليمات في الدليل.

تكوين المخرجات: تحديد المخرجات المطلوبة (مثل MOSFETs و SSRs و PWM وما إلى ذلك) وكذلك أي حدود مطلوبة.

* إعادة فحص الإعدادات: تحقّق من أنّ جميع المعلمات مكوّنة بشكل صحيح.