How Temperature Controllers Work: Compents, Types, and Application (باللغة الإنجليزية)

تعلم كيفأجهزة التحكم في درجة الحرارةالعمل، بما في ذلك مكوناتها وأنواعها وتطبيقاتها. اكتشاف أهمية التحكم الدقيق في درجة الحرارة في الأوساط الصناعية والاستهلاكية

جهاز التحكم في درجة الحرارة هو أداة مصممة للحفاظ على درجة الحرارة المطلوبة داخل البيئة. وهي تخدم عددا من الاستخدامات بدءا من العمليات الصناعية والأجهزة المنزلية، وصولا إلى التطبيقات اليومية التي تتطلب العمليات المعتمدة على درجة الحرارة تنظيما. فهم كيفية عمل جهاز التحكم في درجة الحرارة هو جزء لا يتجزأ لتحسين الأداء وحماية السلامة في الإعدادات الحساسة للحرارة.

  1. المكونات الأساسية

تتكون أجهزة التحكم في درجة الحرارة من ثلاثة أجزاء أساسية: جهاز استشعار وجهاز تحكم وعنصر تحكم.

1. أجهزة الاستشعار: توفر أجهزة الاستشعار قراءات دقيقة لدرجة حرارة الأنظمة. وتشمل الأنواع الشائعة المزدوجات الحرارية وكاشفات درجات الحرارة المقاومة (RTDs). تقوم أجهزة قياس الحرارة الشعاعية بتحويل قراءات درجة الحرارة إلى إشارات كهربائية يمكن بعد ذلك قراءتها من قبل أجهزة التحكم للتفسير.

2. المراقب: إذا كان هناك أي تباين بين درجة الحرارة الفعلية ودرجة الحرارة المحددة، ودرجة الحرارة الفعلية من حيث إشارات المستشعر المستلمة، سيتم إرسال إشارة من جهاز التحكم لضبطها من خلال عنصر التحكم لأي تغييرات ضرورية في درجات الحرارة.

3. ب: عنصر التسخين/التبريد: يقوم عنصر التحكم مثل السخان أو المبرد بضبط درجات حرارة النظام وفقًا للإشارات المرسلة من جهاز التحكم، مثل تشغيله/إيقاف تشغيله بواسطة مفتاح التشغيل/إيقاف تشغيله أو الطاقة المعدلة للتنظيم الدقيق لدرجة الحرارة. ويمكن أن يتخذ هذا إما شكل مفاتيح تشغيل/إيقاف بسيطة أو أجهزة معقدة قادرة على تحوير الطاقة من أجل إدارة دقيقة لدرجة الحرارة.

  2. رأس العملالحصن

أنواع أنظمة التحكم في درجة الحرارة هناك عموما فئتين واسعتين لنظم التحكم في درجة الحرارة -التحكم في الحلقة المفتوحة والتحكم في الحلقة المغلقة.

1.

ضوابط الحلقة المفتوحة: يعمل نظام مراقبة الحلقة المفتوحة دون تلقي تغذية مرتدة من مخرجاته إلى مدخلاته ؛ بدلا من ذلك يتبع تعليمات محددة سلفا دون الأخذ في الاعتبار الناتج الفعلي أو النظر في النتائج الفعلية للإنتاج على أساس قياس التغيرات في درجة الحرارة في الوقت الحقيقي. ويندرج نظام التدفئة الأساسي ضمن هذه الفئة من التشغيل حيث تعمل الطاقة والحرارة وتطفأ على فترات منتظمة دون أخذ أي قراءات للحرارة في الاعتبار.

2. (ديسمبر 2018) التحكم في الحلقة المغلقة (أو أنظمة التحكم في التغذية المرتدة) هي الأنظمة التي تقيس باستمرار المخرجات وتضبط المدخلات وفقا لذلك من أجل الحفاظ على تحقيق النقاط المحددة المطلوبة. ومن الأمثلة على ذلك منظم الحرارة المنزلي الذي يقيس درجات حرارة الغرفة قبل إجراء تعديلات تلقائية في أنظمة التدفئة/التبريد لإبقائها في درجات الحرارة المحددة لها.

  3. أنواع التحكم في درجة الحرارة

هناك أنواع مختلفة من أجهزة التحكم في درجة الحرارة في السوق اليوم، كل منها يقدم مزايا وفوائد محددة لبيئات أو مواقف معينة.

1. أجهزة التحكم في التشغيل/إيقاف التشغيل: تعد أجهزة التحكم في التشغيل/إيقاف التشغيل أبسط أشكال التحكم في درجة الحرارة. فهي تقوم ببساطة بتشغيل أو إيقاف عنصر التحكم الخاص بها عندما تتجاوز درجات الحرارة عتبة درجة حرارة معينة -وهو خيار فعال في التطبيقات التي يكون فيها تنظيم درجة الحرارة دقيقًا#39;t مهم.

2. أجهزة التحكم الدقيقة: توفر أجهزة التحكم الدقيقة مخرجات متغيرة تتوافق مباشرة مع أي انحراف بين النقطة المحددة ودرجة الحرارة الفعلية، وبالتالي تقلل من التذبذبات وتوفر تحكمًا أكثر استقرارًا في درجات الحرارة.

3. أجهزة التحكم في تعريف المنتج (PID Controllers (Proportional-Integral-Derivative)): تستخدم أجهزة التحكم في تعريف المنتج التحكم النسبي المقترن بتعديلات متكاملة ومشتقة من أجل التنظيم الدقيق لدرجة الحرارة. يقوم المكون النسبي الخاص بها بتعديل الناتج وفقًا للأخطاء الحالية بينما يقوم التصحيح المتكامل بتصحيح الأخطاء السابقة بينما يتوقع توقع المشتقات الأخطاء المستقبلية للتحكم في درجات الحرارة المستقرة. وتوفر هذه الضوابط تنظيما دقيقا للغاية لدرجة الحرارة.

  4. التطبيقات

مبدأ العمل والتعديلات [2-11] تعمل أجهزة التحكم في درجة الحرارة من خلال ثلاث خطوات أساسية، بما في ذلك القياس والمقارنة والضبط.

1. القياس: يقوم جهاز الاستشعار بقياس وتحويل درجات حرارة النظام الحالي إلى إشارات كهربائية لمزيد من التحليل.

المقارنة: بمجرد استقبال البيانات من جهاز الاستشعار، يستخدم جهاز التحكم هذا لمقارنتها مع النقطة المحددة المرغوبة وإجراء أي تعديلات ضرورية كما هو مطلوب. إذا نشأ عدم اتساق بينهما، تبدأ عملية حساب التعديل داخل جهاز التحكم لمعالجتها.

3. الضبط: بمجرد استقبال الإشارة من وحدة التحكم الخاصة بها، يستقبلها عنصر التحكم ويضبط التسخين أو التبريد وفقا لذلك لجعل درجات الحرارة الفعلية أقرب إلى قيم النقطة المحددة الخاصة بها. وتستمر هذه العملية حتى تتطابق درجات الحرارة الفعلية مع تلك المطلوبة في وضع النقطة المحددة.

وتستخدم أجهزة التحكم في درجة الحرارة العديد من الاستخدامات بدءًا من العمليات الصناعية وحتى السلع الاستهلاكية.

1. عمليات الإنتاج: تلعب أجهزة التحكم في درجة الحرارة جزءًا أساسيًا من العمليات الصناعية مثل الإنتاج الكيميائي، وتجهيز الأغذية وأنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء -التحكم الدقيق في درجات الحرارة أمر حيوي من أجل الحفاظ على جودة المنتج وضمان سلامة المستخدم.

2. المنتجات الاستهلاكية: يمكن أيضًا العثور على وحدات التحكم في درجة الحرارة في الأجهزة المنزلية اليومية مثل الثلاجات والأفران ومكيفات الهواء للمساعدة في ضمان الوصول إلى درجة حرارة تشغيل فعالة والحفاظ عليها. وتستخدم ضوابط درجة الحرارة هذه آليات التغذية الراجعة لتحقيق تحكم دقيق وضمان التشغيل الأمثل لهذه المنتجات.

  5. خاتمة

وفي الختام، تعد أجهزة التحكم في درجة الحرارة أجهزة حيوية تضمن التنظيم الدقيق لدرجة الحرارة في مختلف التطبيقات. من خلال فهم مكوناتها وأنواعها ومبادئ العمل، يمكننا تقدير أهميتها في الحفاظ على الأداء الأمثل والسلامة في البيئات الحساسة للحرارة.