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PID温度控制器,你知道怎么制作吗?

  • 发表时间:2021-09-09 08:19:25
  • 来源:本站
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PID 或比例积分微分 (PID) 控制器可用于控制压力、流量、其他过程变量,以及温度。比例积分微分控制器的目的是迫使反馈与基于温度设置的某个设定点相匹配。PID 温度控制器主要用于对过程中增加的能量变化做出快速反应的系统中。这在负载变化恒定且质量略小的系统中非常有用。

简而言之,PID 控制器是一种查看设定值并随后将温度转换为所需设定值的设备。那么,如何设置 PID 温度控制器? 您需要遵循哪些 工具、步骤和预防措施本文试图讨论与 PID 温度控制器有关的几乎所有事情,从设置到所需工具再到要遵循的步骤,仅举几例。 

PID温度控制器工作原理

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要清楚地了解PID温度控制器背后的工作原理 ,您可能需要仔细查看下图。 

那么,这里发生了什么?设定值 (SP) 是整个过程必须产生的期望值。假设您家中的温度控制系统的设定值为 22°C;

因此,如果您希望整个过程产生接近 22°C 或非常接近的稳定温度。这是 PID 温度控制器的作用点。PID 控制器会考虑设定值,然后将其与过程变量 (PV) 的实际值进行比较。

回到您的家中,PID 控制器然后查看室温的当前值,并查看它与 22°C 的距离或接近程度。如果设定值 (SP) 和过程变量 (PV) 相同,则您的控制器无需执行任何此类操作。但如果两个值之间存在差异,则意味着存在需要更正的错误。

回到您的房子,需要纠正的错误可能是制冷或制热,这取决于 PV 值是高于还是低于 SP。如果温度较低,传感器将拾取较低的温度并将其馈送到控制器。然后控制器看到“温度误差”并尝试纠正它或将其转换为所需的范围。如果系统再次受到干扰(温度升高/降低),控制器将再次启动。它是如此简单。

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设置您的 PID 工具和所需材料

您是否打算自己设置 PID 温度控制器?如果是这样,那么您必须拥有一些工具和材料。通过使用错误或不合格的工具和材料,请放心使用 PID 温度控制器,其功能会令人不快。正确的工具和设备类型对于创建 PID 温度控制器是必要的,该控制器将温度转换或设置为所需的设定值。 

当您想自行设置 PID 温度控制器时,您将需要以下工具:

  • 烙铁、助焊剂镊子和焊锡丝

  • 一台铣床

  • 激光切割机

  • FTDI 串行 TTL-232 USB 电缆

  • 万用表(电压表和欧姆表)

拥有 PID 温度控制器的第一步是确保您拥有上述所有工具。

·材料

除了工具之外,您还需要以下材料组合:

  • 单面电木铜板(最好用60*35mm)

  • Attiny 45 微控制器

  • 固态继电器

  • 1N4004二极管

  • 指甲油

  • 电容器(最好是SMT 0603 Adafruit 书)

  • 交直流变压器(最好是230V-9V)

  • 晶体管

  • 运算放大器

  • 电压调节器

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对控制器进行编程

对 PID 温度控制器 进行编程,其唯一目的是确保其发挥作用,并不是一个复杂的过程。您所需要的只是合适的软件,一切顺利。尽管 PID 调谐器似乎是最好的,但有许多软件包可供人们依赖。

有几个原因。例如,PID Tuner 软件通过减少振荡和增加带宽来简化转动多个单独回路的过程。 

该软件还允许在免费的情况下实现他或她想要的设计和性能要求。PID 调谐器坚固、简单,并在各种操作条件下提供卓越的性能。 

除了 PID Tuner 软件外,还可以使用 IJ-6 软件。这种类型的软件可以轻松地对大范围的温度进行安全监测和控制。 

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如何调整到所需的 PID 值

调谐是将温度改变到所需量的过程。可悲的是,调整 PID 温度控制器似乎有点棘手,知道从哪里开始,遵循什么方向。PID 温度控制器的整定方法主要有 3 种。它们包括手动调整、自动调整和调整启发式,如下所述:

·手动调谐

通过将复位时间设置为最大值,速率保持为零,可以实现手动调谐。之后,增益需要增加环路开始以稳定幅度振荡的电平。校正任何偏移,PID 的好处必须在调整时间时设置为复位值的一半。  

·自动调谐

在这里,PID 控制器通常“学习”如何响应精确 PID 设置中的任何变化或干扰。当一个选择“自动调谐”功能时,控制器立即触发输出。需要注意的重要一点是,控制器需要 10 度或以上的设定点才能成功进行自动调整。

·调整启发式

也称为 Ziegler-Nichols 方法,调整启发式是另一种调整 PID 控制器的方法。为了实现这一点,必须将积分值I和导数D增益设置为零。比例增益P然后缓慢增加,直到达到所谓的最终增益u

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你需要注意的一些事情

谈到 PID 温度控制器,您需要始终密切注意一些事项除其他外,安全和预防措施最重要。您需要确保您考虑到特定的预防措施,以免将您的生命或与您亲近的人置于危险之中。首先,如果您不知道如何安装新购买的PID温度控制器,最好寻求专业人士的服务。

此外,必须确保按照手册的指示连接温度控制器。此外,确保从控制器应该放置的位置排除导电污染。最后,确保控制器的重要部件有一个完整的外壳。

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PID温控器可应用的领域

PID 温度控制器可用于多种值得注意的应用。尽管 PID 控制与噪声作斗争,但它们在许多领域都是必要的。全球数以百万计的家庭、车辆和商业实体依赖于 PID 温度控制器。然而,它们在整个工业部门中被大量使用。

以下是比例积分微分 (PID) 温度控制器的一些日常工业应用。

• 炉温控制——大多数炉子在高温下保存大量原材料。无论热量如何,材料的温度都不会快速变化。但是,微分项使用稳定的 PV 信号来纠正错误。

•  批次温度控制——这里的操作是在封闭系统下进行,温度可能会上升到不希望的水平。必须使用 PID 温度控制来控制一切。

• 中和 pH 控制——许多行业将 pH 视为一项重大挑战。例如,它们有时往往是非线性的,这是许多企业都在努力解决的一个方面。这就是 PID 温度控制器的用武之地。 PID 温度控制器可以有效地中和 pH 值以使其处于控制之下

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概括

顾名思义,PID温度控制器是一种用于控制温度的设备。它由一个接收输入的传感器和另一端连接到元件/设备(如加热器或风扇)的输出组成。PID 温度控制器用于家庭、车辆和办公室。然而,它们在工业控制应用中被大量使用。调整是必要的,以达到所需的温度水平。幸运的是,用户可以使用不止一种方法来调整这些设备。更好的是,有几个软件平台可以用来对 PID 温度控制器进行编程,使其按需要运行。在设置您的 PID 温度控制器时,确保将特定的预防措施考虑在内是至关重要的。有了这样的预防措施,