Automaattisissa ohjausjärjestelmissä lämpötilansäätimet ja PID-säätimet ovat yleisiä laitteita, joita käytetään lämpötilan tarkkaan säätelyyn. Tässä artikkelissa esitellään lämpötilasäätimien ja PID-säätimien perusperiaatteet sekä niiden väliset erot ja niiden sovellusskenaariot.

 

 

Lämpötilan säätö on yleinen tarve monissa teollisuus- ja laboratoriosovelluksissa. Tarkan lämpötilan säädön saavuttamiseksi lämpötilasäätimet ja PID-säätimet ovat yksi yleisimmin käytetyistä työkaluista. Ne perustuvat erilaisiin ohjausmenetelmiin ja -algoritmeihin, ja jokainen sopii erilaisiin ohjaustarpeisiin.

 

Mikä on lämpötilansäädin?

 

Lämpötilan säädin on laite, jota käytetään lämpötilan mittaamiseen ja säätelyyn. Se koostuu yleensä lämpötila-antureista, säätimistä ja toimilaitteista. Lämpötila-anturin avulla mitataan nykyinen lämpötila ja syötetään se takaisin säätimeen. Säädin säätelee lämpötilaa ohjaamalla toimilaitteita, kuten lämmityselementtejä tai jäähdytysjärjestelmiä, asetetun lämpötilan ja nykyisen takaisinkytkentäsignaalin perusteella.

 

Lämpötilasäätimen perustoimintaperiaate on vertailla mitatun lämpötilan ja asetetun lämpötilan eroa ja ohjata toimilaitteen tehoa eron mukaan niin, että lämpötila pysyy lähellä asetettua arvoa. Se voi käyttää avoimen silmukan tai suljetun silmukan ohjausta. Avoimen piirin ohjaus ohjaa vain toimilaitteen lähtöä asetetun arvon perusteella, kun taas suljetun silmukan ohjaus säätää lähtöä takaisinkytkentäsignaalien avulla lämpötilapoikkeamien korjaamiseksi.

 

PID-säädin

 

PID-säädin on yleinen takaisinkytkentäsäädin, jota käytetään säätämään tarkasti erilaisia ​​prosessimuuttujia, mukaan lukien lämpötilaa. PID on lyhenne sanoista Proportional, Integral ja Derivative, jotka vastaavat vastaavasti PID-säätimen kolmea perussäätöalgoritmia.

 

1. Suhteellinen: Tämä osa muodostaa virheeseen verrannollisen lähtösignaalin nykyisen virheen perusteella (asetetun arvon ja takaisinkytkentäarvon välinen ero). Sen tehtävänä on reagoida nopeasti ja vähentää vakaan tilan virheitä.

 

2. Integraali: Tämä osa tuottaa lähtösignaalin, joka on verrannollinen virheen kertyneeseen arvoon. Sen tehtävänä on eliminoida staattiset virheet ja parantaa järjestelmän vakautta.

 

3. Johdannainen: Tämä osa generoi lähtösignaalin, joka on verrannollinen muutosnopeuteen virheen muutosnopeuden perusteella. Sen tehtävänä on vähentää ylitystä ja värähtelyä siirtymäprosessin aikana ja parantaa järjestelmän vastenopeutta.

 

PID-säätimessä yhdistyvät suhteelliset, integraaliset ja differentiaaliset algoritmit. Säätämällä painoja niiden välillä, ohjausvaikutus voidaan optimoida todellisten tarpeiden mukaan.

 

Ero lämpötilasäätimen ja PID-säätimen välillä

 

Suurin ero lämpötilasäätimien ja PID-säätimien välillä on ohjausalgoritmi ja vasteominaisuudet.

 

Lämpötilansäädin voi olla avoimen silmukan tai suljetun silmukan ohjaus. Se on yksinkertainen ja helppo toteuttaa, ja sitä käytetään yleensä joissakin sovelluksissa, jotka eivät vaadi korkeaa lämpötilatarkkuutta. Se sopii skenaarioihin, jotka eivät vaadi nopeaa reagointia tai joilla on korkea vakaan tilan virheiden toleranssi.

 

PID-säädin perustuu suhteellisiin, integraalisiin ja differentiaalisiin algoritmeihin, mikä sopii sekä vakaan tilan ohjaukseen että dynaamiseen vasteeseen. PID-säädin voi ohjata lämpötilaa tarkemmin, jolloin järjestelmä voi toimia vakaasti lähellä asetettua lämpötilapistettä, samalla kun se reagoi nopeasti ja toimii vakaassa tilassa.

 

Sovellusskenaariot

 

Lämpötilasäätimiä käytetään laajasti monissa laboratorioissa, varastoinnissa, kodin lämmityksessä ja joissakin yksinkertaisissa teollisissa prosesseissa.

 

PID-säätimet soveltuvat skenaarioihin, jotka vaativat suurempaa tarkkuutta ja nopeampaa vastetta, kuten kemianteollisuus, elintarviketeollisuus, lääketeollisuus ja automatisoitu tuotanto.

 

Lyhyesti sanottuna sekä lämpötilansäädin että PID-säädin ovat laitteita, joita käytetään lämpötilan säätämiseen. Lämpötilasäätimet voivat olla yksinkertaisia ​​avoimen silmukan tai suljetun silmukan ohjausjärjestelmiä, kun taas PID-säätimet perustuvat suhteellisiin, integraalisiin ja differentiaalisiin algoritmeihin ja voivat ohjata lämpötilaa tarkemmin, nopealla vasteella ja vakaan tilan suorituskyvyllä. Sopivan säätimen valinta riippuu sovelluksen erityistarpeista, mukaan lukien vaadittava lämpötilan tarkkuus, vastenopeus ja vakaan tilan suorituskyky.