במערכות בקרה אוטומטיות, בקרי טמפרטורה ובקרי PID הם מכשירים נפוצים המשמשים לשליטה מדויקת בטמפרטורה. מאמר זה יציג את העקרונות הבסיסיים של בקרי טמפרטורה ובקרי PID, כמו גם את ההבדלים ביניהם ותרחישי היישום שלהם.

 

 

בקרת טמפרטורה היא צורך נפוץ ביישומי תעשייה ומעבדה רבים. כדי להשיג בקרת טמפרטורה מדויקת, בקרי טמפרטורה ובקרי PID הם אחד הכלים הנפוצים ביותר. הם מבוססים על שיטות בקרה ואלגוריתמים שונים, וכל אחד מהם מתאים לצרכי בקרה שונים.

 

מהו בקר טמפרטורה?

 

בקר טמפרטורה הוא מכשיר המשמש למדידה ובקרה של טמפרטורה. זה בדרך כלל מורכב מחיישני טמפרטורה, בקרים ומפעילים. חיישן הטמפרטורה משמש למדידת הטמפרטורה הנוכחית ולהזנתה בחזרה לבקר. הבקר מווסת את הטמפרטורה על ידי שליטה במפעילים, כגון גופי חימום או מערכות קירור, בהתבסס על הטמפרטורה שנקבעה ואות המשוב הנוכחי.

 

עקרון העבודה הבסיסי של בקר הטמפרטורה הוא להשוות את ההפרש בין הטמפרטורה הנמדדת לטמפרטורה שנקבעה, ולשלוט על הפלט של המפעיל בהתאם להפרש כדי לשמור על הטמפרטורה קרובה לערך שנקבע. זה יכול להשתמש בשליטה בלולאה פתוחה או בלולאה סגורה. בקרת לולאה פתוחה שולטת רק על הפלט של המפעיל בהתבסס על הערך שנקבע, בעוד שבקרת לולאה סגורה מתאימה את הפלט באמצעות אותות משוב לתיקון סטיות טמפרטורה.

 

בקר PID

 

בקר PID הוא בקר משוב נפוץ המשמש לשליטה מדויקת על משתני תהליך שונים, כולל טמפרטורה. PID ראשי תיבות של פרופורציונלי, אינטגרלי ונגזרת, התואמים בהתאמה את שלושת אלגוריתמי הבקרה הבסיסיים של בקר ה-PID.

 

1. פרופורציונלי: חלק זה יוצר אות פלט פרופורציונלי לשגיאה בהתבסס על השגיאה הנוכחית (ההפרש בין הערך שנקבע לערך המשוב). תפקידו להגיב במהירות ולהפחית שגיאות במצב יציב.

 

2. אינטגרל: חלק זה יוצר אות פלט פרופורציונלי לערך המצטבר של השגיאה. תפקידו הוא לבטל שגיאות סטטיות ולשפר את יציבות המערכת.

 

3. נגזרת: חלק זה יוצר אות פלט פרופורציונלי לקצב השינוי בהתבסס על קצב שינוי השגיאה. תפקידו לצמצם את החריגות והתנודות במהלך תהליך המעבר ולשפר את מהירות התגובה של המערכת.

 

בקר ה-PID משלב את הפונקציות של אלגוריתמים פרופורציונליים, אינטגרליים ודיפרנציאליים. על ידי התאמת המשקולות ביניהם, ניתן לייעל את אפקט הבקרה בהתאם לצרכים בפועל.

 

ההבדל בין בקר טמפרטורה לבקר PID

 

ההבדל העיקרי בין בקרי טמפרטורה לבקרי PID הוא אלגוריתם הבקרה ומאפייני התגובה.

 

בקר הטמפרטורה יכול להיות בקרה בלולאה פתוחה או בלולאה סגורה. זה פשוט וקל ליישום ובדרך כלל משמש ביישומים מסוימים שאינם דורשים דיוק בטמפרטורה גבוהה. זה מתאים לתרחישים שאינם דורשים תגובה מהירה או בעלי סובלנות גבוהה לשגיאות במצב יציב.

 

בקר PID מבוסס על אלגוריתמים פרופורציונליים, אינטגרליים ודיפרנציאליים, המתאים גם לבקרה במצב יציב וגם לתגובה דינמית. בקר ה-PID יכול לשלוט בטמפרטורה בצורה מדויקת יותר, ולאפשר למערכת לעבוד ביציבות ליד נקודת הטמפרטורה שנקבעה תוך תגובה מהירה וביצועים במצב יציב.

 

תרחישי אפליקציה

 

בקרי טמפרטורה נמצאים בשימוש נרחב במעבדות רבות, במחסנים, בחימום הבית ובכמה תהליכים תעשייתיים פשוטים.

 

בקרי PID מתאימים לתרחישים הדורשים דיוק גבוה יותר ותגובה מהירה יותר, כגון תעשייה כימית, עיבוד מזון, תרופות וייצור אוטומטי.

 

בקיצור, גם בקר הטמפרטורה וגם בקר ה-PID הם התקנים המשמשים לשליטה בטמפרטורה. בקרי טמפרטורה יכולים להיות מערכות בקרה פשוטות בלולאה פתוחה או בלולאה סגורה, בעוד שבקרי PID מבוססים על אלגוריתמים פרופורציונליים, אינטגרליים ודיפרנציאליים ויכולים לשלוט בטמפרטורה בצורה מדויקת יותר, עם תגובה מהירה וביצועים במצב יציב. בחירת הבקר המתאים תלויה בצרכי היישום הספציפיים, כולל דיוק הטמפרטורה הנדרש, מהירות תגובה וביצועים במצב יציב.