How PID Temperature Controllers Work: Compents, Mechanisms and Applications (باللغة الإنجليزية)

How PID Temperature Controllers العمل: Compents, Mechanisms and التطبيقات (باللغة الإنجليزية)

اكتشف كيفأجهزة التحكم في درجة الحرارة)، بما في ذلك مكوناتها وآليات الرقابة عليها وتطبيقاتها. تعرف على أهمية التوليف للحصول على الأداء الأمثل

  1. المقدمة

أجهزة التحكم في درجة الحرارة (PID) هي أجهزة متطورة تستخدم للحفاظ على درجات الحرارة المطلوبة داخل الأنظمة. أصبحت أجهزة التحكم في أجهزة كشف البيانات الأولية منتشرة في كل مكان بسبب قدرتها على توفير إدارة دقيقة ومستقرة لدرجات الحرارة ؛ وبالتالي اعتمادها على نطاق واسع عبر التطبيقات والصناعات. إن فهم كيفية عمل أجهزة التحكم في درجة حرارة أجهزة تعريف الحرارة المسبقة أمر حيوي في تحسين الأداء مع حماية السلامة في البيئات الحساسة للحرارة.

  2. المكونات الأساسية

يتكون جهاز التحكم في درجة حرارة PID من ثلاثة عناصر رئيسية، بما في ذلك جهاز الاستشعار وجهاز التحكم وعنصر التحكم.

1.

المجس: مجسات درجة الحرارة تقيس درجة الحرارة الفعلية في نظامك. وتشمل الأمثلة الشائعة المزدوجات الحرارية وكاشفات درجة حرارة المقاومة (RTDs). هذه تحول درجة الحرارة إلى إشارات كهربائية التي يمكن قراءتها بسهولة من قبل المتحكمين.

2.

جهاز التحكم: يتلقى جهاز التحكم المعلومات من أجهزة الاستشعار ويعالجها باستخدام خوارزمية تعريف المعلمات (PID) لإجراء التعديلات التي تعيد درجة الحرارة إلى المدى المطلوب لنقاط ضبط معينة.

3.

عنصر التحكم (عنصر التحكم، أو CE): عنصر التحكم مثل السخان أو المبرد يضبط درجة الحرارة على أساس الإشارات المرسلة من جهاز التحكم، سواء أن مفتاح التشغيل/إيقاف التشغيل أو جهاز معقد تعديل الطاقة لتنظيم درجة الحرارة بدقة.

  3. آلية مراقبة تعريف المنتج

تتألف آلية التحكم في تحديد الهوية الشخصية من ثلاثة عناصر -نسبية (P)، تكاملية (I)، ومشتقة (D)، وكل منها يلعب دوراً أساسياً في الحفاظ على درجات الحرارة المرغوبة.

1.

 التحكم التناسبي: تعدِّل الضوابط التناسبية النواتج استنادا إلى أي أخطاء حالية تقع بين درجة حرارة النقطة المحددة ودرجة الحرارة الفعلية ؛ كلما كبر الخطأ، ازداد تأثيره ؛ هذا يساعد على جعله أقرب إلى النقطة المحددة بشكل أسرع.

2.

التحكم المتكامل (I): تم تصميم التحكم المتكامل لتراكم الأخطاء مع مرور الوقت وتصحيحها على الفور للحفاظ على درجات الحرارة المحددة من خلال تصحيح حتى الأخطاء الصغيرة المستمرة التي قد تستمر -وهذا يعني حتى الانحرافات الصغيرة سيتم معالجتها بسرعة للحفاظ على درجات الحرارة في نطاق قيمها المستهدفة.

3.

داروي المشتق التحكم (D): المشتق التحكم تتوقع الأخطاء في المستقبل على أساس معدل تغيير درجة الحرارة. وبتعديل النواتج تبعا لذلك، يتم تقليل تجاوز الحد والتذبذبات، مما يوفر نظاما أكثر ثباتا لتنظيم درجة الحرارة.

  4. Workالمبدأ الأساسي

تعمل أجهزة التحكم في درجة حرارة تعريف المنتج من خلال اتباع أربع خطوات رئيسية -القياس والمقارنة والحساب والضبط.

1.

المقاييس المناسبة: يقوم مستشعر درجة الحرارة باكتشاف وتحويل درجات حرارة النظام الحالي إلى إشارة كهربائية لعرضها على شاشة العرض.

2.

المقارنة: بمجرد استقبال بيانات إخراج المستشعر، يستخدم جهاز التحكم خوارزمية تعريف المنتج لمقارنتها مع قيم النقطة المحددة المطلوبة لأي تناقضات قد تكون موجودة بين هذه البيانات وما تم اكتشافه في مستشعر (أجهزة) الخرج الخاصة بهم. هل هناك اختلافات في عملية المقارنة؟ وفي مثل هذه الحالة، تُحسب أي تعديلات ضرورية من خلال خوارزمية حساب أرقام تعريف المنتج وتُجرى بناء على ذلك.

3.

العمليات الحسابية: تقوم خوارزمية تعريف الهوية الشخصي بتفسير إشارة الخطأ وحساب التعديلات التناسبية والمتكاملة والمشتقة اللازمة لإعادة درجة الحرارة إلى درجة حرارة النقطة المحددة.

4.

الضبط: بمجرد استقبال الإشارة من جهاز التحكم الخاص بها، يقوم عنصر التحكم بضبط التسخين أو التبريد تبعًا لذلك من أجل جعل درجة الحرارة الفعلية أقرب إلى نقطة الضبط. وتستمر هذه العملية حتى تصبح درجة الحرارة الفعلية مساوية لدرجة الحرارة المطلوبة من قبل جهاز التحكم.

  5. ضبط جهاز التحكم في الهوية الشخصية

التوليف هو المفتاح لضمان الأداء الأمثل من أجهزة التحكم في تعريف الهوية المعلوماتية، مع التوليف السليم لضمان استجابتها بشكل مناسب للتغيرات في درجة الحرارة مع البقاء في نقطة ضبطها دون تذبذب أو تجاوز.

1.

أهمية الموالفة: يعد ضبط أجهزة التحكم في معرفات المعلمات بشكل صحيح أمرًا حيويًا لأداء النظام بكفاءة والتنظيم الدقيق لدرجة الحرارة. قد تؤدي أجهزة التحكم غير المعايرة بشكل كافٍ إلى عدم الاستقرار وإبطاء أوقات الاستجابة والإدارة غير الصحيحة لدرجة الحرارة مما يؤدي إلى عدم دقة ضوابط درجة الحرارة وعدم دقة درجات الحرارة التي حققها النظام الخاص بك

2.

طرق الموالفة: تتطلب وحدات التحكم في معرفات المعلمات الموالفة استخدام طرق متعددة، بما في ذلك طريقة زيغلر -نيكولز، التجربة والخطأ بالإضافة إلى أدوات الموالفة القائمة على البرامج. لكل من هذه المزايا المتميزة التي ينبغي تقييمها اعتمادا على كل تطبيق &#متطلبات 39.

3.

 آثار التوليف على أداء النظام: توفر أجهزة التحكم في تعريفات المعلمات المضبوطة على نحو سليم تنظيما دقيقا لدرجات الحرارة عند خفض استخدام الطاقة وتحسين كفاءة النظام ؛ ومن ناحية أخرى، قد يؤدي سوء ضبط وحدات التحكم إلى تلف المعدات، وارتفاع تكاليف الطاقة، وانخفاض جودة المنتج أو انخفاض الكفاءة العامة.

Applications

ولأجهزة التحكم في درجة حرارة أجهزة تعريف المنتج استخدامات عديدة تتراوح من العمليات الصناعية إلى المنتجات الاستهلاكية.

1. العمليات الداخلية: يمكن العثور على أجهزة التحكم في درجة الحرارة في الإعدادات الصناعية للتطبيقات بما في ذلك التصنيع الكيميائي وتجهيز الأغذية

   أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء التي تتطلب تنظيم درجة الحرارة بدقة من أجل حماية كل من جودة وسلامة المنتج.

  6. المنتجات الاستهلاكية:

كما يمكن العثور على أجهزة التحكم في درجة الحرارة في العديد من الأجهزة المنزلية مثل الأفران والثلاجات ومكيفات الهواء لتحقيق التشغيل الثابت عند درجات الحرارة المطلوبة وضمان الأداء الأمثل. وهي تستخدم وحدات التحكم في تعريف المنتج في هذه الأجهزة من أجل تحقيق إدارة درجة الحرارة الفعالة التي تزيد من توفير الطاقة مع تحقيق أهداف الأداء المرغوبة في نفس الوقت.