PID-Temperaturregler, wissen Sie, wie man ihn erstellt?

PID- oder Proportional-Integral-Differential-Regler (PID) finden Anwendung bei der Steuerung von Druck, Durchfluss, anderen Prozessvariablen und insbesondere der Temperatur. Der Zweck eines Proportional-Integral-Differential-Reglers besteht darin, die Rückführung dazu zu zwingen, einen bestimmten Sollwert basierend auf einer Temperatureinstellung anzupassen. PID-Temperaturregler werden hauptsächlich in Systemen eingesetzt, die schnell auf Änderungen der Energiezufuhr im Prozess reagieren. Dies ist sehr nützlich in Systemen mit ständigen Lastwechseln und besteht aus etwas geringer Masse.

Kurz gesagt, ein PID-Regler ist ein Gerät, das den Sollwert betrachtet und anschließend Temperaturen auf den gewünschten Sollwert umwandelt. Wie richten Sie also Ihren PID-Temperaturregler ein? Welche Tools, Schritte und Vorsichtsmaßnahmen müssen Sie befolgen? Der Artikel versucht, fast alles zu diskutieren, was mit dem PID-Temperaturregler zu tun hat, von der Einrichtung über die erforderlichen Werkzeuge bis hin zu den folgenden Schritten, um nur einige zu nennen.

Funktionsprinzip des PID-Temperaturreglers

Um das Funktionsprinzip eines PID-Temperaturreglers klar zu verstehen, müssen Sie sich das folgende Diagramm möglicherweise genau ansehen.

Also, was ist hier los? Der Sollwert (SP) ist der gewünschte Wert, den der gesamte Prozess erzeugen muss. Angenommen, das Temperaturregelsystem in Ihrem Haus hat einen Sollwert von 22 °C;

Wenn Sie also möchten, dass der gesamte Prozess eine konstante Temperatur nahe 22 ° C oder etwas sehr nahe daran erzeugt. Hier kommt der PID-Temperaturregler ins Spiel. Der PID-Regler berücksichtigt den Sollwert und vergleicht ihn dann mit dem tatsächlichen Wert der Prozessvariablen (PV).

Zurück in Ihrem Haus betrachtet ein PID-Regler dann den aktuellen Wert der Raumtemperatur und sieht, wie weit oder nah er an 22 °C liegt. Falls der Sollwert (SP) und die Prozessvariable (PV) gleich sind, muss Ihr Regler als solcher nichts tun. Wenn es jedoch eine Abweichung zwischen den beiden Werten gibt, bedeutet dies, dass ein Fehler vorliegt, der korrigiert werden muss.

Zurück in Ihrem Haus könnte der zu korrigierende Fehler Kühlen oder Heizen sein, und dies hängt davon ab, ob der PV-Wert höher oder niedriger als der SP ist. Wenn die Temperatur niedrig ist, nimmt der Sensor die niedrigere Temperatur auf und leitet sie an die Steuerung weiter. Der Regler sieht dann den „Temperaturfehler“ und versucht ihn zu korrigieren oder auf den gewünschten Bereich umzurechnen. Trifft erneut eine Störung (Anstieg/Abfall der Temperatur) auf das System, greift der Regler erneut ein. So einfach ist das.

Einrichten Ihrer PID Tools und benötigte Materialien

Planen Sie, selbst einen PID-Temperaturregler aufzubauen? Wenn ja, dann gibt es einige Werkzeuge und Materialien, die Sie haben müssen. Durch die Verwendung der falschen oder minderwertigen Werkzeuge und Materialien können Sie sich auf einen PID-Temperaturregler verlassen, dessen Funktionalität unangenehm sein wird. Die richtigen Werkzeuge und Geräte sind erforderlich, um einen PID-Temperaturregler zu erstellen, der Temperaturen auf den gewünschten Sollwert umwandelt oder einstellt.

Im Folgenden sind die Tools aufgeführt, die Sie benötigen, wenn Sie selbst einen PID-Temperaturregler einrichten möchten:

• Lötkolben, Flussmittelpinzette und Lötdraht
• Eine Fräsmaschine
• Ein Laserschneider
• Serielles FTDI-TTL-232-USB-Kabel
• Multimeter (sowohl Voltmeter als auch Ohmmeter)

Der erste Schritt zu Ihrem PID-Temperaturregler besteht darin, sicherzustellen, dass alle oben genannten Werkzeuge in Ihrem Besitz sind.

·Materialien

Neben den Werkzeugen ergibt sich die Materialkombination, die Sie zusätzlich benötigen:

• Einseitige Bakelit-Kupferplatte (es ist gut, eine 60 x 35 mm zu verwenden)
• Attiny 45 Mikrocontroller
• Solid-State-Relais
• 1N4004 Dioden
• Nagellack
• Kondensatoren (vorzugsweise SMT 0603 Adafruit Buch)
• Wechselstrom-Gleichstrom-Transformator (vorzugsweise 230 V-9 V)
• Transistor
• Operationsverstärker
• Spannungsregler

Programmierung des Controllers

Das Programmieren eines PID-Temperaturreglers mit dem einzigen Zweck, sicherzustellen, dass er seine Rolle erfüllt, ist an sich kein komplizierter Prozess. Alles, was Sie brauchen, ist die richtige Software, und Sie können loslegen. Es gibt viele Softwarepakete, auf die man sich verlassen kann, obwohl der PID-Tuner das Beste zu sein scheint.

Dafür gibt es einige Gründe. Beispielsweise vereinfacht die PID-Tuner-Software das Drehen mehrerer einzelner Regelkreise, indem Schwingungen reduziert und die Bandbreite erhöht werden.

Die Software ermöglicht es auch, die gewünschten Design- und Leistungsanforderungen zu erfüllen, während sie kostenlos ist. Der PID-Tuner ist robust, einfach und bietet eine hervorragende Leistung unter einer Vielzahl von Betriebsbedingungen.

Neben der PID-Tuner-Software kann auch die IJ-6-Software verwendet werden. Diese Art von Software ermöglicht die sichere Überwachung und Steuerung eines breiten Temperaturbereichs mit großer Leichtigkeit.

Anpassung an den erforderlichen PID-Wert

Tuning ist der Vorgang, bei dem die Temperaturen auf die erforderliche(n) Menge(n) geändert werden. Leider scheint die Abstimmung eines PID-Temperaturreglers etwas schwierig zu sein, wenn man weiß, wo man anfangen und in welche Richtung man gehen soll. Es gibt drei Hauptabstimmungsmethoden für PID-Temperaturregler. Dazu gehören manuelles Tuning, Auto-Tune und Tuning-Heuristiken, wie unten erklärt:

·Manuelle Abstimmung

Manuelles Tuning wird erreicht, indem die Reset-Zeit auf den maximalen Wert eingestellt wird, wobei die Rate auf Null bleibt. Danach muss die Verstärkung den Pegel erhöhen, bei dem die Schleife mit einer stabilen Amplitude zu schwingen beginnt. Korrigieren Sie einen eventuellen Offset, der Vorteil des PID muss beim Einstellen der Zeit auf die Hälfte des Rückstellwerts eingestellt werden.

·Automatische Abstimmung

Hier „lernt“ der PID-Regler typischerweise, wie er auf Änderungen oder Störungen in präzisen PID-Einstellungen reagieren muss. Wenn man die „Auto-Tune“-Funktion wählt, löst der Controller sofort einen Ausgang aus. Es ist wichtig zu beachten, dass der Regler einen Sollwert von 10 Grad oder mehr benötigt, damit die automatische Abstimmung erfolgreich ist.

·Tuning-Heuristik

Die auch als Ziegler-Nichols-Methode bekannte Tuning-Heuristik ist eine weitere Methode, um einen PID-Regler abzustimmen. Um dies zu erreichen, muss man einen ganzzahligen Wert I einstellen und Derivat D Gewinne auf null. Die proportionale Verstärkung P Diese wird dann langsam erhöht, bis sie die sogenannte Endverstärkung K_u erreicht .

Einige Dinge, auf die Sie achten müssen

Wenn es um PID-Temperaturregler geht, gibt es ein paar Dinge, die Sie immer genau beachten müssen. Unter anderem sind Sicherheit und Vorsorge am wichtigsten. Sie müssen sicherstellen, dass Sie bestimmte Vorsichtsmaßnahmen einbeziehen, damit Sie Ihr Leben oder die Ihnen nahestehenden Personen nicht gefährden. Erstens, wenn Sie nicht wissen, wie Sie Ihren neu erworbenen PID-Temperaturregler installieren sollen, sollten Sie besser die Dienste eines Fachmanns in Anspruch nehmen.

Darüber hinaus ist es wichtig sicherzustellen, dass Sie Ihren Temperaturregler gemäß den Anweisungen des Handbuchs anschließen. Stellen Sie außerdem sicher, dass leitfähige Verschmutzungen von dem Ort, an dem der Controller angebracht werden soll, ferngehalten werden. Stellen Sie schließlich sicher, dass die wichtigsten Teile des Controllers vollständig eingeschlossen sind.

Einsatzgebiete für PID-Temperaturregler

PID-Temperaturregler finden Verwendung in mehreren erwähnenswerten Anwendungen. Auch wenn die PID-Regelung mit Rauschen zu kämpfen hat, sind sie doch in vielen Bereichen notwendig. Millionen von Haushalten, Fahrzeugen und Unternehmen auf der ganzen Welt verlassen sich auf PID-Temperaturregler. Sie werden jedoch im gesamten Industriesektor stark genutzt.

Hier sind einige der alltäglichen industriellen Anwendungen von Proportional-Integral-Differential-Temperaturreglern (PID).

• Ofentemperaturregelung – Die meisten Öfen enthalten große Mengen an Rohstoffen unter hohen Temperaturen. Unabhängig von der Hitze ändert sich die Temperatur des Materials nicht schnell. Ein Ableitungsterm korrigiert jedoch den Fehler unter Verwendung eines stabilen PV-Signals.

• Chargentemperaturregelung – hier findet der Betrieb in einem geschlossenen System statt, in dem die Temperaturen auf unerwünschte Werte ansteigen können. Eine PID-Temperaturregelung ist notwendig, um alles unter Kontrolle zu halten.

• Neutralisation pH-Kontrolle – Viele Branchen betrachten den pH-Wert als große Herausforderung. Beispielsweise neigen sie manchmal dazu, nichtlinear zu sein, ein Aspekt, mit dem viele Unternehmen zu kämpfen haben. Hier kommt ein PID-Temperaturregler ins Spiel. Ein PID-Temperaturregler neutralisiert effizient den pH-Wert, um ihn unter Kontrolle zu bringen

Zusammenfassung

Wie der Name schon sagt, ist ein PID-Temperaturregler ein Gerät zur Steuerung der Temperatur. Es besteht aus einem Sensor, der einen Eingang aufnimmt, und am anderen Ende einem Ausgang, der mit einem Element/Gerät wie einer Heizung oder einem Lüfter verbunden ist. PID-Temperaturregler werden in Wohnungen, Fahrzeugen und Büros verwendet. Sie werden jedoch häufig in industriellen Steuerungsanwendungen eingesetzt. Eine Abstimmung ist erforderlich, um die gewünschten Temperaturniveaus zu erreichen. Glücklicherweise gibt es mehr als eine einzige Möglichkeit, diese Geräte zu optimieren, die Benutzer verwenden können. Besser noch, es gibt ein paar Softwareplattformen, auf die man sich verlassen kann, um den PID-Temperaturregler so zu programmieren, dass er wie gewünscht funktioniert. Achten Sie bei der Einrichtung Ihres PID-Temperaturreglers unbedingt darauf, dass spezifische Vorbeugungsmaßnahmen berücksichtigt werden. Mit solchen Vorkehrungen sorgen Sie für Ihre Sicherheit und die Langlebigkeit Ihres Temperaturreglers.