کنترلر دمای تابلویی فوتک Fotek سری TC

کنترلر دما “Temperature controller” چیست؟

کنترلر دما “Temperature controller” که به آن ترموستات نیز می‌گویند یکی از ابزارهای پرکاربرد در صنعت و لوازم خانگی به شمار می‌رود. کنترلر دما وسیله‌ای برای اندازه‌گیری و کنترل دما در یک محیط مایع یا گاز است.
سنسور ورودی کنترلرها معمولا به صورت RTD یا ترموکوپل است.

سنسور RTD

Resistance Temperature Detectors که به اختصار RTD نامیده می‌شود نوعی حسگر دمایی است که با تغییرات دما مقدار مقاومت آن تغییر می‌کند. در واقع مقدار دما بر اساس مقاومت سنسور تعیین می‌شود. یکی از پرکاربردترین سنسورهای RTD، سنسور PT100 است.

ترموکوپل “Thermocouple” چیست؟

ترموکوپل “Thermocouple” از اتصال یک طرفه دو فلز غیر همجنس تولید می‌شود. با تغییر دما طول یکی از فلزها تغییر بیشتری نسبت به دیگری خواهد داشت که این اختلاف منجر به تولید ولتاژ بسیار ضعیفی در حد میلی ولت در طرف آزاد دو فلز می‌گردد. ترموکوپل تیپ K و تیپ J از معروفترین ترموکوپل‌ها در صنعت هستند.

ترموکوپل مورد استفاده در ترموستات TC-72-AN-R-4 تیپ K است.

انواع کنترلر دما

کنترلرهای دما بر اساس پارامترهای متفاوت به انواع مختلفی تقسیم می‌شود. این پارامترها شامل سایز ترموستات، نوع سنسور دمایی، نوع نصب، بازه دمایی کارکرد، روش کنترل دما، نوع خروجی ترموستات، آنالوگ یا دیجیتال بودن و … می‌شود.

انواع ترموستات از نظر ظاهر

ترموستات ها در انواع تابلویی، ریلی، دیواری، داکتی و … ساخته شده و مورد بهره برداری قرار می‌گیرند. ترموستات تابلویی در ابعاد مختلفی ساخته می‌شوند که معمولا 48*48، 72*72، 96*96، 48*96، 96*48 و در برخی موارد به صورت گرد یا سایر ابعاد می‌باشد. این نوع ترموستات‌ها روی درب تابلو نصب شده و کار کنترل دما را انجام می‌دهند. ترموستات‌های ریلی روی ریل درون تابلو نصب می‌شوند. انواع دیواری و داکتی بیشتر در منازل و کاربردهای غیر صنعتی مورد بهره‌برداری قرار می‌گیرند.

کنترلر دمای TC-72-AN-R-4 از نوع تابلویی است.

کنترل کننده PID Controller” PID” چیست؟

کنترل کننده Proportional- Integral-Derivative controller ” PID”  روشی حلقه بسته (فیدبک دار) برای کنترل یک پارامتر می‌باشد. در این روش که معادله مشخصه آن یک معادله مرتبه 2 از آن پارامتر می‌باشد با تغییر ضرایب P،I  وD  می‌توان پاسخ‌های مختلفی برای نمودار آن پارامتر ایجاد کرد. سرعت پایداری، دقت پایداری و میزان اورشوت “overshoot” توسط این ضرایب تعیین می‌شوند. برای کنترل دما نیز از روش PID استفاده می‌شود. بدین صورت که دمای مورد نظر توسط اپراتور به عنوان مرجع دما (set point) برای دستگاه تعریف می‌شود. سپس بسته به نوع فرایند با تعیین پارامترهای P، I و D کنترلر، دما را در آن دمای مرجع ثابت نگه می‌دارد. تعیین این سه پارامتر کار سخت و مبتنی بر تجربه می‌باشد.

معمولا اپراتورها به جای تعیین این ضرایب، دستگاه را در حالت اتوتیون “Auto Tune” که یک حالت از پیش تعیین شده برای این سه پارامتر است قرار می‌دهند. این حالت برای اکثر فرایندها مناسب می‌باشد و سرعت و دقت پایداری آن مناسب است.

اتوتیون “Auto Tune”

اتوتیونینگ مشخصات دمایی و نرخ پاسخ دمایی هدف کنترل را تخمین می‌زند و سپس ثابت زمانی لازم PID را مشخص می‌کند. کاربرد ثابت زمانی PID تحقق پاسخ سریع و دقت بالای کنترل دما می‌باشد. در برخی ترموستات‌ها اتوتیونینگ به صورت اتوماتیک ثابت‌های زمانی PID را پس از خاتمه کار ذخیره می‌کند. کاربر می‌تواند این ثابت‌های زمانی PID را متناسب با کاربردشان اصلاح نماید.
اگر اپراتور نتوانست در این مد کاری به نتیجه مطلوب برسد باید برای تنظیم این سه پارامتر به دیتاشیت دستگاه یا فرد خبره در این زمینه مراجعه کند. در برخی کنترل‌کننده‌ها به جای استفاده از معادله مرتبه 2 و ساخت PID controller برای کاهش هزینه فقط از معادله مرتبه 1 استفاده می‌کنند. در این حالت پارامتر I یا D صفر هستند. بدین ترتیب به جای کنترلر PID کنترلر نوع PD  یا  PI  خواهیم داشت. در برخی موارد نیز می‌توان از کنترلر نوع P استفاده کرد که عملکرد ضعیف‌تری نسبت به PID دارد. در ساده‌ترین نوع کنترل کننده، از روش ON/OFF برای کنترل دما استفاده می‌شود.

انواع خروجی ترموستات

خروجی رله

خروجی رله در ترموستات فقط دارای دو حالت قطع و وصل (On/Off) است. در این نوع از کنترلر زمانی که دما از مقدار از پیش تعیین شده بگذرد، فرمان قطع یا وصل صادر می‌شود. به دلیل نوسانات دمایی و عملکرد صفر و یک بودن این ترموستات، دستگاه باید عمل قطع و وصل را به طور مداوم انجام دهد. در برخی موارد این مسئله سبب استهلاک و کاهش عمر هیتر می‌شود.

کنترلر دمای تابلویی TC-72-AN-R-4 دارای خروجی رله است.

خروجی SSR

خروجی این کنترلرها به صورت ولتاژ (ولت) است که می تواند به یک SSR با تحریک DC فرمان دهد.

خروجی آنالوگ

خروجی در این حالت به صورت آنالوگ می‌باشد که معمولا رنج (10-0) ولت یا (20-4) میلی آمپر است. در ترموستات‌هایی که خروجی آنها رله است، به دلیل قطع و وصل مکرر هیتر، تنش ایجاد شده در هیتر زیاد بوده و منجر به آسیب هیتر می‌گردد. برای جلوگیری از ایجاد تنش در هیتر بهتر است از کنترل کننده دما با خروجی آنالوگ یا دستگاه پاور رگولاتور (کنترلر بار) استفاده کرد. بدین ترتیب به جای خاموش و روشن  شدن هیتر، توان هیتر کم و زیاد می‌شود تا دما در حد مورد نظر تنظیم باقی بماند.

خروجی چندگانه

در برخی ترموستات‌ها علاوه بر رله خروجی اصلی که بر اساس PID کنترلر است، یک یا دو رله دیگر وجود دارند که برای آلارم استفاده می‌شوند. همچنین برخی ترموستات‌ها دارای پورت ارتیاطی RS485 برای ارسال اطلاعات به کامپیوتر می‌باشند.

کاربرد ترموستات

همانطور که گفته شد از ترموستات هم در صنایع هم در لوازم خانگی استفاده شود. به طور کلی در صنایعی که نیاز به اندازه‌گیری و کنترل پارامتر دما است ترموستات هم به کار می‌رود. از کنترلر دما در دیگ بخار، فن‌کوئل، رادیاتورها و موتورخانه، گلخانه‌ها، انواع فر و کوره استفاده می‌گردد.
به طور مثال ترموستات انجمادی/یخ‌زدا در یخچال یا سردخانه‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد. ترموستات کوره در صنایع تزریق و ذوب فلزات و ترموستات فر در صنایع شیرینی‌پزی و نانوایی به کار می‌رود.

تنوع کنترلرهای دما بسیار زیاد است و با ویژگی‌های کاربردی مختلف ساخته می‌شوند. جایگزین کردن یک ترموستات با ترموستات دیگر وتنظیم پارامتهای آن نیازمند بررسی و کارشناسی دقیق است. مهندسان فروش برق و صنعت بین‌الملل نماینده فروش محصولات فوتک در ایران آماده ارائه خدمات مشاوره، فروش و توزیع انواع ترموستات  در ایران می‌باشد. جهت مشاوره و خرید با مشاورین فروش این مجموعه تماس حاصل فرمائید.