كيف يعمل جهاز التحكم الرقمي في درجة الحرارة؟

سوف يساعدك هذا الدليل الشامل على اكتشاف الأعمال الداخلية للتقنية الرقميةأجهزة التحكم في درجة الحرارة. فهي ستظهر لكم كيف يستعملون اجهزة استشعار، معالجات دقيقة، وخوارزميات للمحافظة على درجات حرارة دقيقة عبر مجموعة متنوعة من الاماكن.

أجهزة التحكم في درجة الحرارة الرقمية ضرورية لتنظيم درجة الحرارة، وتوفير تنظيم دقيق لدرجة الحرارة وأنظمة التسخين الزائد والتبريد. ولهذه الأجهزة تطبيقات واسعة النطاق في الصناعة التحويلية والتطبيقات المنزلية ؛ ستلقي هذه المقالة بعض الضوء على عملها من خلال تفاصيل المكونات والعمليات والخوارزميات التي تحكم وظيفتها.

مدخل إلى أجهزة التحكم في درجات الحرارة الرقمية

جهاز التحكم الرقمي في درجة الحرارة هو جهاز إلكتروني يستخدم للتحكم في درجات الحرارة. فهو يستقبل البيانات من أجهزة الاستشعار، ويعالجها، ويبدأ الاستجابات التي تسببها لتسخين أو تبريد بيئة معينة. على عكس وحدات التحكم التناظرية التي تعتمد على التعديلات الميكانيكية لإدارة درجة الحرارة، تستخدم وحدات التحكم الرقمية مكونات إلكترونية لإدارة درجة الحرارة بشكل أكثر دقة وفعالية.

المكونات الأساسية

جهاز تحكم رقمي في درجة الحرارة#تعتمد عملية 39 على عدة عناصر رئيسية. وتشمل هذه العناصر العناصر التالية:

* أجهزة الاستشعار:المجسات هي أجهزة تقيس درجة الحرارة. وتشمل الأنواع الشائعة الأزواج الحرارية وكاشفات المقاومة الحرارية (RTDs)، التي تناسب الإشارات الكهربائية مع التغيرات في درجة الحرارة.

* المعالجات الدقيقة:في قلب كل وحدة تحكم يوجد المعالج الدقيق الخاص بها، والذي يقوم بمعالجة إشارات الاستشعار وتنفيذ خوارزميات التحكم للحفاظ على درجات الحرارة المطلوبة.

* مرحلات المخرجات/مفاعلات SSR: وتقوم هذه المكونات بتحفيز عناصر التدفئة أو التبريد وفقًا للأوامر الواردة من المعالج الدقيق.

عملية المراقبة

جهاز تحكم رقمي في درجة الحرارة#39; عملية التحكم تنطوي على عدة خطوات. وإليكم كيف ستتكشف العملية:

1.قراءات المدخلات وتحويل البيانات: تقوم أجهزة الاستشعار باستشعار درجة حرارة التيار وتحويلها إلى إشارة كهربائية لتحويلها عن طريق محولات البيانات إلى تنسيق رقمي للمعالجات الدقيقة.

2.تحويل البيانات (التحويل التناظري إلى الرقمي): عندما تقرأ أجهزة الاستشعار إشارة تيار كهربائي من أجهزة الاستشعار، فإنها تقوم بتحويلها إلى تنسيق رقمي يفهمه المعالج الدقيق. تحويل الإشارة التناظرية إلى تنسيق رقمي

3.مقارنة سيتنبوينت: يقارن المعالج الدقيق البيانات الرقمية مقابل النقطة المحددة -أو درجة الحرارة المطلوبة المحددة مسبقا -قبل اتخاذ القرارات على أساس هذه المقارنة.

خوارزميات التحكم

تستخدم أجهزة التحكم في درجة الحرارة الرقمية خوارزميات مختلفة للحفاظ على النقطة المحددة المطلوبة.

* التحكم في التشغيل/إيقاف التشغيل:يوفر جهاز التحكم في التشغيل/إيقاف التشغيل أبسط شكل من أشكال تنظيم درجة الحرارة عن طريق تشغيل أجهزة الخرج أو إيقاف تشغيلها حسب الحاجة للحفاظ على أفضل الظروف.

* التحكم في استبانة المعلومات المسبقة:(مايو _2013) التحكم في تعريف المنتج (PID Control)، أو التحكم التناسبي المتكامل والمشتق، هو طريقة متقدمة تستخدم حسابات المشتقة التكاملية النسبية لتقليل الاختلافات في درجة الحرارة.

* التحكم الذكي في المنطق:يوفر التحكم في المنطق الضبابي بديلاً للتحكم في تعريف المنتج للأنظمة التي لا يوجد بها نموذج دقيق لعملية التحكم.

آلية التغذية المرتدة

هذا ) سمة أساسية لنظم التحكم في الدارة المغلقة:

* وهو يمكِّن جهاز التحكم من تغيير مخرجاته تبعاً للاختلافات بين درجة الحرارة الفعلية ودرجة الحرارة المحددة.

* التنظيم المستمر لدرجات الحرارة يضمن بقاء درجات الحرارة قريبة قدر الإمكان من النقطة المحددة لها.

الإخراج والتشغيل

وبمجرد أن يحدد المعالج الدقيق الحاجة إلى إجراء ما، فإنه يرسل إشارة استجابة إلى مرحلات الخرج أو SSRs.

* تقوم هذه المكونات بتنشيط أو تعطيل عناصر التدفئة أو التبريد حسب الرغبة أو تعدل كثافتها وفقا لذلك.

* يعتمد اختيار المرحلات أو عمليات إعادة التوجيه على تطبيقك#متطلبات السرعة والدقة 39.

واجهة المستخدم والإعدادات

تأتي أجهزة التحكم الرقمية في درجة الحرارة مزودة بواجهات مستخدم سهلة الاستخدام تسهل التفاعل.

* يمكن للمستخدمين بسهولة أن يحددوا ويرصدوا أعدادات درجة الحرارة المرغوبة، ويضبطوا البارامترات، فضلاً عن التحقق من حالة النظام.    

* ولدى بعض أجهزة التحكم أيضا خيارات اتصال تسهل الرصد والتحكم عن بعد.

تطبيقات ومزايا جهاز التحكم في درجة الحرارة الرقمية

وقد أصبحت أجهزة التحكم في درجة الحرارة أدوات لا غنى عنها في العديد من الأماكن، بما في ذلك المستشفيات والشركات والمدارس.

* صناعي:فهي تتحكم في درجات الحرارة في العمليات التي تكون الدقة فيها حاسمة، مثل المصانع الكيميائية أو مرافق إنتاج الغذاء.

* المنتجات الاستهلاكية: تستخدم أجهزة التحكم بكثافة في الأجهزة المنزلية مثل الأفران والثلاجات وأنظمة التكييف لضمان كفاءة عملها.

وتمتاز أجهزة التحكم الرقمية بعدة مزايا متميزة عن الأجهزة التناظرية:

* الدقة: توفر أجهزة التحكم الرقمية قراءات أكثر دقة لدرجة الحرارة وإدارتها.

* قابلية البرمجة:فالمرونة في تشغيلها تسمح لها بالتكيف مع العديد من البيئات والحالات.

* الوصل:العديد من أجهزة التحكم الرقمية تتصل مباشرة مع الشبكات لأغراض المراقبة والتحكم المتقدمة.