ในระบบควบคุมอัตโนมัติ ตัวควบคุมอุณหภูมิและตัวควบคุม PID เป็นอุปกรณ์ทั่วไปที่ใช้ในการควบคุมอุณหภูมิอย่างแม่นยำ บทความนี้จะแนะนำหลักการพื้นฐานของตัวควบคุมอุณหภูมิและตัวควบคุม PID รวมถึงความแตกต่างระหว่างทั้งสองและสถานการณ์การใช้งานที่เกี่ยวข้อง

 

 

การควบคุมอุณหภูมิเป็นความต้องการทั่วไปในการใช้งานทางอุตสาหกรรมและห้องปฏิบัติการจำนวนมาก เพื่อให้ควบคุมอุณหภูมิได้อย่างแม่นยำ ตัวควบคุมอุณหภูมิและตัวควบคุม PID จึงเป็นหนึ่งในเครื่องมือที่ใช้บ่อยที่สุด ขึ้นอยู่กับวิธีการควบคุมและอัลกอริธึมที่แตกต่างกัน และแต่ละวิธีก็เหมาะสมกับความต้องการการควบคุมที่แตกต่างกัน

 

ตัวควบคุมอุณหภูมิคืออะไร

 

ตัวควบคุมอุณหภูมิเป็นอุปกรณ์ที่ใช้ในการวัดและควบคุมอุณหภูมิ โดยปกติจะประกอบด้วยเซ็นเซอร์อุณหภูมิ อุปกรณ์ควบคุม และแอคชูเอเตอร์ เซ็นเซอร์อุณหภูมิใช้ในการวัดอุณหภูมิปัจจุบันและป้อนกลับไปยังตัวควบคุม ตัวควบคุมจะควบคุมอุณหภูมิโดยการควบคุมแอคชูเอเตอร์ เช่น องค์ประกอบความร้อนหรือระบบทำความเย็น ตามอุณหภูมิที่ตั้งไว้และสัญญาณป้อนกลับในปัจจุบัน

 

หลักการทำงานพื้นฐานของตัวควบคุมอุณหภูมิคือการเปรียบเทียบความแตกต่างระหว่างอุณหภูมิที่วัดได้กับอุณหภูมิที่ตั้งไว้ และควบคุมเอาท์พุตของแอคทูเอเตอร์ตามความแตกต่างเพื่อให้อุณหภูมิใกล้เคียงค่าที่ตั้งไว้ สามารถใช้การควบคุมแบบวงเปิดหรือวงปิดได้ การควบคุมแบบวงรอบเปิดจะควบคุมเฉพาะเอาต์พุตของแอคชูเอเตอร์ตามค่าที่ตั้งไว้ ในขณะที่การควบคุมแบบวงปิดจะปรับเอาต์พุตผ่านสัญญาณป้อนกลับเพื่อแก้ไขความเบี่ยงเบนของอุณหภูมิ

 

ตัวควบคุม PID

 

ตัวควบคุม PID เป็นตัวควบคุมป้อนกลับทั่วไปที่ใช้ในการควบคุมตัวแปรกระบวนการต่างๆ รวมถึงอุณหภูมิอย่างแม่นยำ PID ย่อมาจาก Proportional, Integral และ Derivative ซึ่งสอดคล้องกับอัลกอริธึมการควบคุมพื้นฐานสามประการของตัวควบคุม PID ตามลำดับ

 

1. สัดส่วน: ส่วนนี้สร้างสัญญาณเอาท์พุตตามสัดส่วนของข้อผิดพลาดโดยอิงตามข้อผิดพลาดปัจจุบัน (ความแตกต่างระหว่างค่าที่ตั้งไว้และค่าป้อนกลับ) หน้าที่ของมันคือตอบสนองอย่างรวดเร็วและลดข้อผิดพลาดในสภาวะคงตัว

 

2. อินทิกรัล: ส่วนนี้จะสร้างสัญญาณเอาท์พุตตามสัดส่วนของค่าสะสมของข้อผิดพลาด หน้าที่ของมันคือกำจัดข้อผิดพลาดคงที่และปรับปรุงเสถียรภาพของระบบ

 

3. อนุพันธ์: ส่วนนี้จะสร้างสัญญาณเอาท์พุตตามสัดส่วนกับอัตราการเปลี่ยนแปลงโดยขึ้นอยู่กับอัตราการเปลี่ยนแปลงข้อผิดพลาด หน้าที่ของมันคือลดการโอเวอร์ชูตและการสั่นในระหว่างกระบวนการเปลี่ยนและปรับปรุงความเร็วการตอบสนองของระบบ

 

ตัวควบคุม PID รวมฟังก์ชันของอัลกอริทึมตามสัดส่วน อินทิกรัล และดิฟเฟอเรนเชียล ด้วยการปรับน้ำหนักระหว่างกัน เอฟเฟกต์การควบคุมจึงสามารถปรับให้เหมาะสมตามความต้องการที่แท้จริง

 

ความแตกต่างระหว่างตัวควบคุมอุณหภูมิและตัวควบคุม PID

 

ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างตัวควบคุมอุณหภูมิและตัวควบคุม PID คืออัลกอริธึมการควบคุมและคุณลักษณะการตอบสนอง

 

ตัวควบคุมอุณหภูมิสามารถควบคุมแบบวงรอบเปิดหรือวงปิดได้ ใช้งานง่ายและสะดวก และมักใช้ในการใช้งานบางอย่างที่ไม่ต้องการความแม่นยำของอุณหภูมิสูง เหมาะสำหรับสถานการณ์ที่ไม่ต้องการการตอบสนองที่รวดเร็วหรือมีความทนทานต่อข้อผิดพลาดในสภาวะคงตัวสูง

 

ตัวควบคุม PID ใช้อัลกอริธึมตามสัดส่วน อินทิกรัล และดิฟเฟอเรนเชียล ซึ่งเหมาะสำหรับการควบคุมในสภาวะคงตัวและการตอบสนองแบบไดนามิก ตัวควบคุม PID สามารถควบคุมอุณหภูมิได้แม่นยำยิ่งขึ้น ช่วยให้ระบบทำงานได้อย่างเสถียรใกล้กับจุดอุณหภูมิที่ตั้งไว้ ในขณะที่มีการตอบสนองที่รวดเร็วและประสิทธิภาพในสภาวะคงที่

 

สถานการณ์สมมติของแอปพลิเคชัน

 

เครื่องควบคุมอุณหภูมิมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในห้องปฏิบัติการ คลังสินค้า การทำความร้อนในบ้าน และกระบวนการทางอุตสาหกรรมง่ายๆ จำนวนมาก

 

ตัวควบคุม PID เหมาะสำหรับสถานการณ์ที่ต้องการความแม่นยำสูงกว่าและการตอบสนองที่รวดเร็วกว่า เช่น อุตสาหกรรมเคมี การแปรรูปอาหาร ยา และการผลิตอัตโนมัติ

 

กล่าวโดยสรุป ทั้งตัวควบคุมอุณหภูมิและตัวควบคุม PID เป็นอุปกรณ์ที่ใช้ในการควบคุมอุณหภูมิ ตัวควบคุมอุณหภูมิอาจเป็นระบบควบคุมแบบวงเปิดหรือวงปิดแบบธรรมดา ในขณะที่ตัวควบคุม PID จะขึ้นอยู่กับอัลกอริธึมตามสัดส่วน อินทิกรัล และดิฟเฟอเรนเชียล และสามารถควบคุมอุณหภูมิได้แม่นยำมากขึ้น ด้วยการตอบสนองที่รวดเร็วและประสิทธิภาพในสภาวะคงที่ การเลือกตัวควบคุมที่เหมาะสมขึ้นอยู่กับความต้องการใช้งานเฉพาะ รวมถึงความแม่นยำของอุณหภูมิที่ต้องการ ความเร็วตอบสนอง และประสิทธิภาพในสภาวะคงตัว