کنترلر دما هانیانگ ( ترموستات هانیانگ )

وظیفه کنترلر دما هانیانگ چیست ؟

ترموستات هانیانگ یکی از چهار بخش سیستم های با دمای کنترل شده را تشکیل می دهند. برای درک بهتر این مطلب یک فر را در نظر بگیرید. چهار بخش تشکیل دهنده این دستگاه عبارتند از:

1. اجاق
2. گرما سا ( المنت )
3. دماسنج (یا ترموکوپل)
4. کنترل کننده

عوامل زیادی بر مدت زمان لازم برای روشن بودن گرماساز جهت تثبیت دمای فرآیند تأثیر می گذارند. به عنوان مثال اندازه ی گرماساز، اندازه ی فر، میزان عایق کاری استفاده شده در اطراف فر و دمای محیط همگی عواملی هستند که بر سرعت گرم یا سرد شدن فر تأثیر گذارند.

وظیفه کنترلر دما هانیانگ در این دستگاه این است که دمای ترموکوپل را اندازه بگیرد، آن را با یک مقدار مطلوب تنظیم شده از قبل مقایسه کند و در نهایت مدت زمانی را که گرما ساز باید به کار بیفتد تا دمای فر را ثابت نگه دارد، محاسبه نماید.

هر بار که این محاسبات کامل شود، ترموستات هانیانگ یک سیگنال خروجی ایجاد می کند که این سیگنال تغییرات مورد نظر را بر دمای محیط اعمال می نماید. سیگنال خروجی کنترل کننده در اصطلاح (متغیر دستکاری-شده) نامیده می شود. از این سیگنال معمولاً برای به کار انداختن یک گرما ساز، شیر کنترلی، پنکه یا دیگر “تجهیزات کنترلی نهایی” که وظیفه وارد یا خارج کردن گرما از فرآیند مورد نظر را بر عهده دارند، استفاده می گردد.

کاربردهای معمول ترموستات هانیانگ

نمایشگر دما هانیانگ در صنعت نیز تا حد زیادی به همان روشی که در استفاده های رایج خانگی به کار می روند، کاربرد دارند. کنترل کننده ی دمای صنعتی برای کنترل فرآیندهای گرمایش و سرمایش صنعتی یا آزمایشگاهی مورد استفاده قرار می گیرند.

در این فرآیندها به طور معمول حسگرها دمای واقعی فرآیند را اندازه می گیرند. دمای اندازه گیری شده به طور مداوم با مقدار تنظیم شده توسط کاربر مقایسه می گردد. هنگامی که دمای واقعی از دمای تنظیم شده فاصله گرفت، کنترلر هانیانگ یک سیگنال خروجی برای فعال سازی دیگر دستگاه های تنظیم دما – مانند دستگاه های گرما ساز یا سیستم های تبرید (خنک سازی) – که وظیفه ی آن ها برگرداندن دما به مقدار تنظیم شده است، می فرستد.

همچنین اگر به دنبال خرید کنترلر دما آتونیکس و یا دیگر کنترلرهای دما هستین، می‌توانین از محصولات گروه صنعتی پایاسنس دیدن نمایید…

کنترل کننده های ترموستات هانیانگ چگونه اند ؟

با توجه به مدل انتخابی ، نوع کنترل این نوع کنترلرهای دما ، میتواند متفاوت باشد. به طور کلی کنترلرهای PID از باقی کنترلرها از کیفیت بیشتری برخوردار هستند و تنظیمات بیشتری در اختیار کاربر قرار می‌دهد . در ادامه به انواع این کنترل کننده ها اشاره خواهد شد.

کنترل ON/OFF

اگر مقدار فعلی دما کمتر از مقدار تنظیمی شود ، خروجی فعال و تغذیه هیتر وصل می‌شود. اگر مقدار فعلی بیشتر از مقدار تنظیم شده باشد، خروجی غیرفعال و تغذیه هیتر خاموش می‌شود. عملکرد کنترل ON/OFF ، خاموش و روشن کردن تغذیه هیتر به وسیله مقایسه مقدار دمای فعلی و مقدار دمای تنظیم شده می‌باشد.

هیسترزیس

در کنترل ON\OFF ترموستات هانیانگ ، هنگامی که عمل قطع و وصل فقط در دمای تنظیم شده رخ می‌دهد ، خروجی نوسان می‌کند و باعث ایجاد نویز می شود. لذا ، باید هنگام قطع و وصل دارای بخش وصل و بخش قطع باشد. این بخش (مکث) هیسترزیس نامیده می‌شود.

در یک فریزر ، هیسترزیس باید به اندازه کافی باشد چون قطع و وصل مداوم برای کمپرسور مشکل است. برای مثال ، اگر یک کنترلر دما هانیانگ با رنج دمای 0 تا 400 درجه ، 0.2 هیسترزیس داشته باشد ، هیسترزیس 0.8 درجه است. اگر مقدار تنظیم شده 100 درجه باشد ، خروجی در دمای 100.4 خاموش و در دمای 99.6 درجه روشن خواهد شد.

کنترل تناسبی ( P ) کنترلر دما هانیانگ

کنترل تناسبی خروجی کنترلی دارد که تناسبی از میزان انحراف دما از دمای فعلی به دمای تنظیم شده، در باند تناسبی مقدار تنظیم شده ، می‌باشد.

پیش از اینکه مقدار دمای فعلی به موقعیت A برسید ، خروجی کنترلی با مقدار 100% وصل است. زمانی که مقدار فعلی از موقعیت A بیشتر می‌شود ( کمترین سطح باند تناسبی ) ، خروجی کنترلی عملیات ON/OFF را در سیکل کنترل تناسبی ، تکرار می‌کند.

زمانی که مقدار فعلی به مقدار تنظیم شده رسید ، خروجی کنترلی 50% می‌شود و نسبت به ON/OFF یک به یک می شود. ( اگر مقدار فعلی از مقدار تنظیم شده تجاوز کند، مدت زمان وصل بودن خروجی کنترلی کوتاه و مدت زمان قطع بودن طولانی می‌شود).

کنترل تناسبی (P) نوسانی شدن کنترل ON/OFF را حداقل می‌کند. با این حال، کنترل تناسبی زمان بیشتری را برای رسیدن به مقدار تنظیم شده و آفست می طلبد.

تنظیم بند تناسبی پهن

مقدار دمای فعلی مدت زمان زیادی می طلبد تا به مقدار دمای تنظیم شده برسد و باعث ایجاد آفست پهن می شود چون عمل قطع و وصل خروجی کنترلی در دمای کمتر از دمای تنظیم شده کنترلر دما هانیانگ انجام می شود.

تنظیم باند تناسبی باریک

مقدار دمای فعلی در مدت کوتاهی به مقدار دمای تنظیم شده می رسید و باعث نوسانی شدن می شود زیرا عمل قطع و وصل خروجی کنترلی در دمای نزدیک مقدار تنظیم شده رخ می دهد

آفست ترموستات هانیانگ

در کنترل تناسبی (P) ، علی رغم وضعیت عملکرد پایدار به دلیل ظرفیت گرمایش هدف کنترل و یا قابلیت گرمادهی ، خطا بوجود دارد. این خطا آفستی می باشد که فقط در کنترل تناسبی رخ می دهد و به وسیله ولوم رسیت قابل تنظیم است. کنترلر دما هانیانگ به صورت اتوماتیک آفست را حذف می کند.

سیکل کنترل تناسبی و قسمت بندی زمان کنترل

در کنترل تناسبی، خروجی کنترلی به وسیله رله یا SSR برای یک پریود مشخص وصل و برای زمان باقی مانده قطع می‌شود. این پریود زمانی تنظیم شده، سیکل کنترل تناسبی و این نوع عمل کنترل ، قسمت بندی زمان کنترل نامیده می‌شود.

• در کنترلر دما هانیانگ استاندارد، سیکل کنترل به طور ثابت 20 ثانیه می‌باشد.
• در ترموستات هانیانگ سیکل کنترل قابلیت انعطاف دارد و می‌تواند بین 1 تا 120 ثانیه تغییر کند.

کنترل تناسبی انتگرالی (PI)

انتگرال گیر به صورت اتوماتیک آفست کنترل تناسبی را به منظور کنترل پایدار در دمای تنظیم شده، تنظیم می‌کند. با این حال، زمان زیادی می‌طلبد تا تغییرات دما را به خاطر وجود دیستربنس های خارجی پایدار کند.

عمل انتگرال گیری به تنهایی نمی‌تواند انجام شود، حتما باید به همراه کنترل تناسبی صورت گیرد.

• زمان ریست کوتاه تر، باعث عمل انتگرال گیری بهتر می‌شود.
• زمان ریست طولانی تر، باعث عمل انتگرال گیری ضعیف تر می شود. زمان بیشتری برای حذف آفست می طلبد.

زمان رسیت کنترلر دما هانیانگ

زمان ریست ، واحد شدت عمل انتگرال گیری، به زمان صرف شده برای انطباق خروجی کنترلی حاصل از انتگرال گیری و خروجی کنترلی حاصل از کنترل تناسبی ، گفته می شود. زمان انتگرال گیری خیلی کوتاه باعث عمل انتگرال گیری شدید و نوسانی شدن خروجی می‌شود که این مورد در کنترلر دما هانیانگ وجود دارد.

کنترل تناسبی مشتق گیر (کنترل PD)

در مقایسه با کنترل تناسبی، کنترل مشتقی پاسخ سریعتری به تغییرات دمای ناشی از دیستربنس های خارجی می‌دهد. کنترل مشتقی ، خروجی کنترلی تناسبی را با شیب تغییرات دما، تنظیم می‌کند. لذا، کنترل مشتقی تغیرات دمای ناشی از دیستربنس های خارجی را به وسیله خروجی کنترلی بیشتر، پایدار می کند.

زمان تنظیمی کوتاه تر ، باعث عمل مشتث گیری ضعیف تر و پاسخ کند تر به دیستربنس های خارجی می شود. لذا زمان بیشتری به منظور رسیدن به مقدار دمای تنظیم شده می طلبد ولی نوسانی در خروجی وجود نخواهد داشت

زمان تنظیمی طولانی تر، باعث عمل مشتق گیری قوی تر و پاسخ سریع به دیتسربنس های خارجی می‌شود. لذا، در زمان کوتاه تری به دمای تنظیم شده می رسد ولی به راحتی نوسان در سیستم ایجاد می‌شود.

زمان تنظیمی (نرخ)

زمان تنظیمی ، واحد شدت عمل مشتق گیری ، زمان سپری شده به منظور منطبق کردن خروجی کنترلی حاصل از عمل مشتق گیری و خروجی کنترلی ناشی از کنترل تناسبی، در زمانی که شیب انحراف دما نزولی است می باشد.

کنترل PID ( کنترل تناسبی + انتگرالی + مشتقی )

کنترلر دما هانیانگ حاصل ترکیب مدهای کنترل تناسبی ، انتگرالی و مشتقی می باشد که یک خروجی کنترلی مطلوب با زمان تاخیر به هدف کنترل ارائه می کند. کنترل PID اورشوت و نوسان شدن کنترل تناسبی را ندارد ، تنظیم اتوماتیک آفست کنترل انتگرالی (I) و پاسخ سریع به دیتسربنس خارجی کنترل مشتقی (D) را دارد. در نتیجه کنترل PID ، کنترل بهینه دما را محقق ساخته است و این نوع کنترلر در ترموستات هانیانگ گنجانده شده است