رپورتاژ آگهی؛

ترموستات PID چیست

سنسورها وسیله هایی برای حس کردن در یک سیستم میباشند.

ترموستات PID چیست

سنسورها وسیله هایی برای حس کردن در یک سیستم میباشند. ترموکوپل ها و سنسور RTD ها نمونه ای از این سنسورها هستند که میتوانند دما را حس کنند. برای نمایش و کنترل این مقدار دمای حس شده توسط سنسورها میتوان از ترموستات ها استفاده کرد. این کنترلر دما ابزاری است برای کنترل دما بدون حضور یک کاربر، ترموستات وسیله ای است برای نگه داشتن دما در نقطه ی set شده ، بدین معنی که میتواند دمای محیط را ثابت نگه دارند.

برای ساده تر شدن مطلب میتوان مثالی به شرح زیر عنوان کرد طرز کار ترموستات بدین صورت است که سنسور حرارتی دما را به کنترلر داده سپس کنترلر این داده دریافتی را بررسی میکند و یک خروجی را به یک دستگاه بعدی میدهد. حال این دستگاه بعدی بر اساس داده دریافتی که ممکن است نیاز باشد دما بالا یا پایین برود تعیین میشود که یک المنت حرارتی یا یک فن خنک کننده شروع به کار کند.

ترموستات PID

کنترلر PID  (Proportional- Integral-Derivative controller) برای ثابت ماندن و یکنواخت شدن  دمای محیط از سه متغیر تناسبی ، انتگرال و مشتق گیر استفاده میکند. در این روش جهش اضافه و نوسان دما کم شده و باعث میشود دقت بسیار بالا رود. در کاربردهای ضریب این سه عملیات برای به دست آوردن کنترل و بهترین جواب متفاوت است. سیگنال خروجی کنترل کننده به روشی تولید شده است که خروجی دستگاه برای رسیدن به مقدار موردنظر آن تلاش می‌کند. ساده تر میشود عنوان کرد که هدف یک کنترلر PID تحمیل کردن مقدار تعیین شده اش توسط کاربر بر روی محیط یا دستگاه تحت فرمان خود. از این نوع کنترلر در جاهایی استفاده میشنود که دارای نوسان دمایی زیادی هستند و برای ثابت کردن یا به حداقل رساندن نوسانات از این نوع کنترلر استفاده میشود

ترموستات  PID نسبت به کنترل کننده خاموش/روشن نتیجه بهتری را دارد. در ترموستات روشن/خاموش فقط دو حالت دارد که بتوان دستگاه را کنترل کرد، که میتواند دستگاه را یا در حالت روشن و یا در حالت خاموش قرار دهد. بدین صورت که یک مقدار به آن میدهند و با مقایسه با آن داده عمل میکند. اگر کمتر از مقدار تعیین شده بود حالت روشن و اگر بیشتر بود حالت خاموش انتخاب میشود. به همین دلیل هیچگاه مقدار دما در این ترموستات پایدار نمیباشد و خروجی در حدود مقدار تعیین شده در حال تغییر و نوسان است. اما کنترلر PID در مقایسه با کنترلر خاموش/روشن بسیار دقیق و پایدارتر است.

ترموستات PID چیست

ترموستات PID

تنظیم کردن ترموستات PID

برای اینکه بتوان خروجی درست و مورد نظر را از این کنترلر دریافت کرد، باید حتما به خوبی تنظیم و میزان شود. . تنظیم کردن ترموستات  PID  یعنی  تنظیم کردن برای دریافت بهترین پاسخ تناسبی (Kp)، مشتقی (Kd) و انتگرالی (Ki) . کنترلر PID  جهت  جلوگیری از بروز اختلال در سیستم تنظیم میشود، به این صورت که در نقطه تنظیم شده قرار دارد و دستورات را دنبال میکند، یعنی اگر نقطه تنظیم را عوض کنیم با دستورات جدید خروجی ترموستات PID نقطه جدید را دنبال میکند.

همانطور قبلا گفتیم عملکرد ترموستات PID براساس تناسبی (P) ، مشتقی (I) و انتگرالی (D) میباشد.  P با مقدار واقعی خطا که سنسور حس میکند متناسب است. اگر خطا بزرگ باشد، خروجی کنترلر هم بزرگ است در مقابل اگر خطا کوچک شود خروجی نیز کوچک خواهد شد. در کل این کنترلر برای کاهش خطای حالت پایدار استفاده میشود.

 

ترموستات PID چیست

کنترلر PID

روش های تنظیم ترموستات PID

1-    روش آزمون و خطا

2-    روش منحنی عکس‌العمل فرآیند

3-    روش زیگلر- نیکولز

4-    روش رله

5-    استفاده از نرم افزار

روش آزمون و خطا:

این روش با عنوان روش تنظیم دستی شناخته میشود و میتوان گفت ساده ترین روش تنظیم ترموستات میباشد. در این روش ابتدا مقدار KP  را افزایش دهید تا زمانی که سیستم شما به یک پاسخ نوسانی برسد، اما به یاد داشته باشید که سیستم نباید ناپایدار شود همچنین مقدار Kd  و Ki را صفر نگه دارید. سپس مقدار Ki  را نیز تنظیم کنید، نوسان سیستم متوقف میشود. در آخر مقدار Kd را برای دریافت پاسخ سریع تنظیم کنید.

روش منحنی عکس العمل فرآیند:

در این روش فرآیند در نتیجه عکس العمل به یک تناقض در جواب تولید میشود، که توسط این منحنی میشود P  و I  و D را محاسبه کرد. این منحنی با انجام فرآیند تست پله حلقه باز بصورت دستی مشخص میشود. با استفاده از این منحنی باید شیب ، زمان وقفه و زمان صعود منحنی که همان مقادیر Kp و Ki و Kd میباشد را به دست بیاوریم.

روش زیگلر- نیکولز

در این روش در ابتدا باید در ترموستات  مقدار Ki را تنظیم کنید در حالی که مقدار Kd صفر میباشد. مقدار Kp در ترموستات افزایش میابد تا به مقدار نهایی برسد. بهره نهایی همان خروجی است که در حلقه شروع به نوسان میکند. پس از به دست آوردن مقدار بهره نهایی و تناوب نوسان میتوان با استفاده از جدول زیر بهره کنترل PID را محاسبه کرد.

ترموستات PID چیست

روش رله:

در این روش کنترل دارای دو متغیر میباشد که مقدار خروجی در بین این دو تغییر میکند. در حالی که این مقادیر طوری انتخاب شده اند که فرآیند حتما باید از همان نقطه ای که تنظیم شده اند حرکت کند. حال اگر متغیر کمتر از نقطه تنظیم باشد خروجی ترموستات به مقدار بیشتری تنظیم میشود. اما اگر خروجی کنترلر به مقدار متغیر بزرگتر از نقطه تنظیم شد خروجی کنترلر به مقدار کمتری تنظیم خواهد شد که در این صورت شکل موجی خروجی تشکیل میشود.

 

استفاده از نرم افزار

برای این کار نرم افزارهای مختلفی ارائه شده است.این نرم افزارها داده ها را جمع آوری میکنند و با استفاده از این داده ها مدل ریاضی سیستم را میسازند.

 

 

دیدگاه‌ها

    ارسال دیدگاه