وحدة التحكم في درجة الحرارة باستخدام وحدة التحكم المصغر دليل شامل

تعلم كيف تصنع وتطبق جهاز تحكم في درجة الحرارة اكتشاف المكونات والبرمجة والتطبيقات والتحسين لتحقيق تنظيم دقيق لدرجة الحرارة.

1. وفيما يلي مقدمة موجزة للموضوع:

 تقدم هذه المقالة دليلاً لتصميم وتنفيذ التحكم في درجة الحرارة باستخدام معرفات المعلمات مع المتحكمات الدقيقة.

2. Understanding PID Controllers (باللغة الإنجليزية)

وحدة التحكم في تعريف المنتج هي أساس معظم أنظمة التحكم الحديثة. وهو يعدل باستمرار التحكم في الخرج على أساس الاختلافات بين قيمة النقطة المحددة والقياس. النسبية تركز على الخطأ الحالي. يهدف إنتيغرال إلى تصحيح أخطاء الماضي. المشتق يقلل من الانحرافات في المستقبل.

تضمن أجهزة التحكم في تعريف المنتج التحكم الدقيق والمستقر في درجة الحرارة، حتى في الحالات الديناميكية. يمكن للمستخدمين تحسين أداء النظام من خلال تحسين مكاسب P و I و D.

3. تكامل وحدة التحكم الدقيقة

تمكن المتحكم الدقيق من حساب معادلات PID في الوقت الحقيقي. وهذا يسمح بتعديل درجة الحرارة بسرعة. وقد أمكن التوسع في استخدام أجهزة التحكم في الهوية الشخصية المركبة لتطبيقات من قبيل منظمات الحرارة الذكية والأفران الصناعية.

4. المكونات المطلوبة

وعادة ما تكون الأجزاء التالية مطلوبة لبناء منظم الحرارة:

لوحة المتحكم الدقيق: Arduino uno أو STM32 أو لوحات متوافقة أخرى.

مجس درجة الحرارة: الخيارات المتاحة تشمل LM35 أو المزوجات الحرارية.

مشغلات المرحلات، مراوح التدفئة، مراوح التبريد.

مصدر الطاقة: مصدر طاقة مناسب للدائرة الكهربائية.

الأدوات: Arduino IDE أو MATLAB للترميز والمحاكاة.

ومكوناتها هي الأساس الذي يقوم عليه نظام متين قائم على الاستعلامات الشخصية.

5. تصميم النظام

ويستخدم مخطط كتلة لتوضيح تدفق الإشارة والعملية.

حساس يقيس درجة الحرارة.

وحدة تحكم دقيقة: تحسب وحدة تحكم إخراج PID.

المشغل: إعادة تشكيل التدفئة أو التبريد وفقا لإشارة التحكم.

ينطوي إعداد الحلقة المغلقة على جهاز استشعار يرسل باستمرار بيانات عن درجة الحرارة إلى المتحكم الدقيق. ثم يقوم جهاز التحكم بمعالجة المعلومات للحفاظ على النقطة المحددة في المستوى المطلوب.

6. خطوات التنفيذ

ويشمل التنفيذ ما يلي:

إعداد الأجهزة قم بتجميع وحدة التحكم الدقيقة وأجهزة الاستشعار

قم بترميز خوارزمية تعريف المعلومة قم بكتابة الشفرة ثم قم بتحميلها إلى المتحكم الدقيق

معايير الضبط تستخدم تقنيات زيغلر نيكولز للعثور على المكاسب المثلى لـ P و I و D.

اختبار تشغيل النظام في ظروف مختلفة للحصول على أداء مستقر.

تنقيح: تعديل المعلمات لتقليل الأخطاء والقضاء على تجاوز الحد.

رمز مثال لتنفيذ أردوينو

صفحة

#تشمل نقطة الضبط المزدوجة، المدخلات، المخرجات ؛ رقم تعريف المنتج (إدخال، إخراج، نقطة انطلاق، 2، 5، 1، مباشر) ؛ إلغاء الإعداد () البدء بالتسلسل (9600) ؛ myPID.SetMode(تلقائي) ؛ حلقة مفرغة () المدخلات = القراءة المماثلة (A0) ؛ myPID.Compute() ؛ الكتابة التناظرية (9، إخراج) ؛

يوضح هذا الكود كيفية دمج معرف المعلمات الشخصي مع أجهزة استشعار درجة الحرارة والمشغلات وغيرها من الأجهزة.

7. التطبيقات

تستخدم وحدات التحكم في درجة الحرارة المعتمدة على معرِّف المعلمات على نطاق واسع في:

الطابعات ثلاثية الأبعاد: يمكن التحكم بدقة في درجة حرارة البثق ولوحة البناء.

نظام HVAC التحكم الذكي في المناخ في الإعدادات السكنية والتجارية

العمليات الصناعية: المحافظة على درجة الحرارة في الأفران والمفاعلات.

المعدات الطبية: تثبيت درجة حرارة الأجهزة مثل الحاضنات وآلة غسيل الكلى.

وتوضح هذه التطبيقات تأثير وتعدد أنظمة المتحكم الدقيقة في تعريف المنتج في مختلف المجالات.

8. المشكلات والحلول

وتتمثل التحديات الشائعة التي تواجه تنفيذ استبانة النتائج في ما يلي:

تجاوز الحد: يمكن أن يخفف تعديل المكاسب النسبية من هذه المشكلة.

التذبذبات: يمكن لمكسب مشتق دقيق أن يساعد على استقرار النظام.

الضوضاء الصادرة من المستشعر تستخدم خوارزميات تنسيقية أو مرشحات لحل هذه المشكلة.

التحكم في درجة الحرارة موثوق به وفعال عندما تستخدم التحسين الاستباقي.