How to Build a PID Temperature Controler: A Comprehensive Guide (باللغة الإنجليزية)

أتعلم كيف تبنيجهاز التحكم في درجة الحرارةبهذا الدليل المفصل. من إختيار المكونات إلى البرمجة والضبط، نحن نغطي كل شيء تحتاج إلى معرفته للتحكم الدقيق في درجة الحرارة.

  1. جهاز التحكم في درجة الحرارة

وحدة التحكم في درجة الحرارة النسبية المتكاملة (PID) هي آلية تغذية عكسية متقدمة تستخدم على نطاق واسع في جميع الصناعات للحفاظ على تنظيم دقيق لدرجة الحرارة. تستخدم في المقام الأول كضوابط درجة حرارة العملية للحفاظ على جودة المنتج وسلامته وكفاءته -تقوم أجهزة التحكم في تعريف المنتج بضبط المخرجات بشكل مستمر وفقًا لأي انحراف بين النقطة المحددة المرغوبة ودرجات الحرارة الفعلية، مما يضمن تنظيمًا ثابتًا ودقيقًا.

  2. المكونات والأدوات اللازمة

ولبناء جهاز تحكم في درجة حرارة تعريف المعلمات، ستكون العناصر التالية ضرورية.

* عنصر التسخين: مثل وسادة التسخين أو السخان المقاوم.

* مصدر الطاقة: لتشغيل كل من عنصر التسخين والمتحكم الدقيق.

* أسلاك لوح التحميل وأسلاك القفز: تسمح هذه المواد بنمذجة الدائرة.

* اللحام بالحديد والكسلان: لإنشاء وصلات آمنة.

* المقياس المتعدد: استخدم هذا المقياس لقياس وتشخيص مشاكل الدوائر.

  3. تصميم وتجميع الدوائر

تصميم وتجميع الدوائر ينطوي على إنشاء مخطط تخطيطي واتباع تعليمات خطوة بخطوة من أجل توصيل جميع المكونات الضرورية.

 هذا المخطط يوضح كيفية توصيل مجس درجة الحرارة مباشرة إلى مدخل تناظري على متحكمك الدقيق.

* وصل SSر. بأحد سنون المخرجات الرقمية في المتحكم الدقيق.

* أوصل عنصر التسخين مباشرة بجهاز امتصاص ضوئي فائق السرعة.

* تحقق من توصيل مصدر التيار الكهربائي بشكل صحيح بكل من المتحكم الدقيق وعنصر التسخين.

1. تعليمات التجميع:* رتب المكونات على لوح تجريب وفقا لمواقعها على الرسم التخطيطي.

* استخدم أسلاك التوصيل بسرعة وأمان.

أقحموا كل الاتصالات إذا أقاموا إعدادا دائما

 4. برمجة المتحكم الصغيرR

 يستلزم كتابة وتحميل الكود الذي يطبق خوارزمية تعريف الهوية الشخصي. وإليكم مخطَّطا للخطوات التي يلزم اتخاذها.

 خوارزمية PID (خوارزمية متكاملة ومشتقة نسبية): تستخدم هذه الخوارزميات الحدود النسبية والمتكاملة والمشتقة لحساب مخرجات التحكم.

المصطلح التناسبي يعدل الناتج بالتناسب مع أي خطأ حالي.

المصطلح المتكامل يعدل الناتج وفقا لأي أخطاء تراكمت على مر الزمن.

يعدل المدى المشتق الناتج على أساس معدل التغير في الخطأ.

مثال لرمز المقطع لمكتبة تعريف المنتج والتعريف المتغير -MyPID (مدخل ومخرج Kp و Ki و Kd و مباشر) ؛

  5. إعداد الفراغ () ؛ ميم

 MyPID.SetMode(تلقائي) ؛ الحلقة الكنتورية ()

المدخلات = القراءة المماثلة (A0) ؛ ضبط النقطة 100 لمدخل مجس درجة الحرارة، وحساب المخرجات من خلال myPID.Compute()، والتحكم في عنصر التسخين باستخدام القياس التناظري (9، الخرج) ؛ قبل تحميل شفرتي

* لتوصيل متحكم دقيق بالكمبيوتر باستخدام USB قم بتوصيل الكابل الخاص به.

* إطلاق بيئة التطوير المتكاملة Arduino أو أي بيئة تطوير مناسبة.

* استخدام بيئة تطوير متكاملة (IDE) لكتابة أو لصق الكود مباشرة.

قم بتحميل الشفرة على متحكم دقيق

  6. ضبط معلمات تعريف الهوية الشخصية

وضبط البارامترات (Kp و Ki و Kd) لتحقيق الأداء الأمثل هو مفتاح مطلق للوصول إلى ذروة النتائج. هناك تقنيات متعددة للقيام بذلك ؛ هنا فقط بضعة طرق:

* الضبط اليدوي: يشمل الضبط اليدوي للبارامترات إلى أن يتحقق الأداء المرغوب، وذلك عادة من خلال تعديلات التجربة والخطأ على أساس فهم ديناميات النظام.

* طريقة زيغلر -نيكولز: يتضمن هذا الأسلوب الشائع للضبط الإرشادي لمعلمات معرفة النقاط المسبقة وضع المكاسب المتكاملة والمشتقة إلى الصفر قبل زيادة المكاسب النسبية حتى يتذبذب نظامك عند سعة ثابتة.

* أدوات البرمجيات: تتميّز وحدات التحكم الحديثة في استبانة المعلومات الشخصية بأدوات برمجية مدمجة لتسهيل ضبط العملية تلقائياً وتحديد البارامترات المثلى استناداً إلى كيفية استجابة النظام. تستخدم هذه الخوارزميات المتقدمة خوارزميات الذكاء الاصطناعي لتحديد القيم المثلى.

يضمن الضبط الصحيح أن وحدة التحكم في تعريف المعلمات تقدم استجابات سريعة مع الحد الأدنى من تجاوز الحد أو خطأ الحالة الثابتة.

  7. اختبار ومعايرة

يتطلب اختبار ومعايرة جهاز التحكم في درجة حرارة تعريف المعلمات التحقق من أدائه مع إجراء أي تعديلات مطلوبة لضمان أقصى قدر من الدقة.

1. إجراءات الاختبار المستمرة: * قم بتوصيل كل من مستشعر درجة الحرارة وعنصر التسخين بوحدة تحكم تعريف المعلمات لأغراض الاختبار.

* ادخل درجة الحرارة المطلوبة وراقب استجابتها من نظامك.

* استخدام مقياس متعدد لقياس درجة الحرارة الفعلية مقابل درجة الحرارة المحددة.

الزوجة#تقنية s لمعايرة PID (TIP: لمزيد من التفاصيل). * تعديل معلمات معرفات المعلمات من أجل تدنية الاختلافات بين درجة حرارة النقطة المحددة ودرجة الحرارة الفعلية، وذلك بتعديل معلمات معرفات المعلمات وفقاً لذلك.

* استخدام أدوات أو برامج معايرة للضبط الدقيق لقراءات أجهزة الاستشعار.

أصبحت أجهزة التحكم في درجة حرارة أجهزة تعريف المنتج أداة أساسية في العديد من الصناعات#يوجد 39 في كل مكان من المصانع والمختبرات، إلى المطاعم.

* التطبيقات الصناعية: تؤدي أجهزة التحكم في تعريف المنتج التفاعلي دوراً أساسياً في المعالجة الكيميائية بالحفاظ على درجات حرارة دقيقة أثناء التفاعلات التي تضمن جودة المنتج وسلامته، وكذلك في صناعات الأغذية والمشروبات حيث تنظم درجات الحرارة أثناء عمليات الطهي والتخمير والتخزين.

* التطبيقات التجارية: تستخدم نظم التدفئة والتهوية وتكييف الهواء أجهزة التحكم في تحديد الهوية الشخصية من أجل الحفاظ على درجات حرارة مريحة داخل المباني بينما تعتمد أنظمة التبريد عليها لتخزين المنتجات في درجات الحرارة المثلى.

* التطبيقات المختبرية والبحثية: تُستخدم أجهزة التحكم في أجهزة الكشف عن الهوية الشخصية ضمن المختبرات للحفاظ على درجات حرارة مستقرة في التجارب ومشاريع البحوث التي تستخدم الحاضنات أو الأفران أو أي معدات أخرى لإجراء التجارب أو الدراسات.

  8. استكشاف الأخطاء وإصلاحها والصيانة

تتضمن صيانة جهاز التحكم في درجة حرارة تعريف المعلمات واستكشاف أخطاؤه وإصلاحها التعرف على المشكلات الشائعة بالإضافة إلى إجراء صيانة مستمرة للحصول على أفضل وثوقية.

القضايا والحلول الشائعة:* التجاوز والتذبذب: اضبط معلمات تعريف المنتج تبعاً لذلك لتقليل التجاوز وتثبيت النظام.

أخطاء جهاز الاستشعار: قبل توصيل ومعايرة أجهزة استشعار درجة الحرارة، تحقق من تركيبها وتوصيلها بشكل صحيح.

مشكلات المخرجات: التحقق من جميع توصيلات ووظائف SSR ومكونات عنصر التسخين.

نصائح الصيانة المنتظمة: * لتجنب الأعطال، قم باختبار ومعايرة جهاز استشعار درجة الحرارة بانتظام.

افحص جميع التوصيلات والمكونات بحثًا عن علامات تآكل أو تلف.

عند الضرورة، قم بتحديث البرامج الثابتة والبرمجيات الخاصة بوحدة التحكم الدقيق حسب الحاجة.

  9. خاتمة

يتضمن بناء وحدة تحكم في درجة حرارة معرِّف المعلمات اختيار وتجميع المكونات المناسبة وتصميم وبرمجة وحدة التحكم الدقيقة وضبط معلمات معرِّف المعلمات كما هو محدد واختبار ومعايرة النظام لتحقيق الوثوقية والفعالية لمختلف التطبيقات. من خلال اتباع هذه الخطوات يمكن للوحدات المضبوطة والصيانة بشكل صحيح تقديم موثوقية على المدى الطويل دون انقطاع في الأداء أو تكاليف الصيانة. لضمان النتائج المثلى والاعتماد على المدى الطويل.