Coinníonn rialtóir PID teocht do bhoird laistigh de theorainneacha sábháilte ag baint úsáide as aiseolas digiteach lúb dúnta. Déanann sé comparáid idir teocht an bhoird braite agus pointe socraithe, agus ansin déanann sé aschur an téitheora nó an fhuaraitheora a choigeartú. Seo mar a chosnaíonn rialú teochta pid PCB ó róthéamh.
Cuireann rialú teochta beacht cosc ar róthéamh freisin. Tosaíonn formhór na n-imeachtaí róthéamh le róthéamh, áit a n-éiríonn an bord thar an bpointe socraithe beartaithe ar feadh tamaill ghearr sula n-imoibríonn an lúb. Freagraíonn PID dea-thiúnta go luath agus coinníonn sé an bord gar don phointe socraithe sprice.
Foghlaimeoidh tú na trí théarma PID, an lúb cosanta braite-ríomh-ceart, braiteadh ar leibhéal an bhoird agus tiomáint téitheora, agus tiúnadh le dearadh sábháilte ó theipeanna.
Príomh-Bháicíní Beo
Úsáideann rialtóir PID trí chuid chun teocht an bhoird a choinneáil seasta agus chun cosc a chur air dul ró-the.
Coigeartaigh an lúb PID go cúramach ionas nach rachaidh sé thar fóir agus nach bhfágfaidh sé earráid staid chobhsaí.
Cuir scoitheadh crua-earraí ar leithligh leis chun cosaint a thabhairt i gcoinne teipeanna téitheoir.
Roghnaigh an braiteoir teochta ceart agus cuir ar shiúl ó spotaí te é.
Cuidíonn dearadh teirmeach maith agus braiteadh glan leis an lúb PID oibriú go maith.
Bunúsacha Rialaithe Teochta PID
Is córas aiseolais dhigitigh lúb dúnta é córas rialaithe teochta PID. Seiceálann sé an teocht iarbhír, ríomhann sé an bhearna ón bpointe socraithe, agus socraíonn sé an t-aschur. Is í an bhearna sin an earráid. Úsáideann an rialtóir an earráid seo chun téitheoir nó fuaraitheoir a rith.
Na Trí Théarma PID
Déanann na téarmaí comhréireacha, comhtháite agus díorthacha jab difriúil. Taispeánann an tábla thíos conas a ríomhann rialtóir digiteach gach ceann acu.
Téarma | Foirmle | Conas a ríomhtar é le haghaidh rialú teochta |
|---|---|---|
Comhréireach (P) | KP · e(t) | Úsáideann sé an earráid reatha e(t) = SP − PV (pointe socraithe lúide an teocht tomhaiste); tugann earráid níos mó ag an nóiméad sin aschur ceartaitheach níos mó. |
Comhtháite (I) | KI ∫₀ᵗ e(t) dt | Cuirtear an earráid le chéile thar am (suimithe mar ∑ eᵢ·Δt i rialtóirí digiteacha scoite) chun an fhritháireamh cobhsaí sa teocht a bhaint. |
Díorthach (D) | KD · de(t)/dt = −KD · d(PV)/dt | Freagraíonn sé do cé chomh tapa agus atá an earráid ag athrú; is minic a mhalartaítear díorthach na hearráide le haghaidh díorthach an PV tomhaiste chun cic díorthach a sheachaint ar athruithe ar phointe socraithe, agus úsáidtear scagadh chun torann a laghdú. |
Imoibríonn an téarma comhréireach don earráid reatha. Tugann earráid níos mó aschur níos mó, mar sin téann an bord níos tapúla. Ní féidir leis an téarma comhréireach leis féin earráid staid chobhsaí a bhaint, mar go dtiteann an t-aschur go náid ag an bpointe socraithe. Cuireann an téarma comhtháite an earráid san am atá thart le chéile agus brúnn sé an fhritháireamh sin go náid. Is cúis le luaineacht an iomarca gnímh comhtháite. Imoibríonn an téarma díorthach le cé chomh tapa agus a athraíonn rudaí. Réamhaisnéisíonn sé cá bhfuil an teocht ag dul agus cuireann sé éifeacht coscánaithe i bhfeidhm. Laghdaíonn an maolú seo ró-luasghéarú. Tá an téarma díorthach íogair do thorann braiteora, agus mar sin scagann go leor dearaí é nó socraíonn siad go náid é.
Aiseolas Lúb Dúnta vs. Rialú Ar/As
Rialú simplí teirmeastait ar siúl/as, casann an téitheoir air go hiomlán faoin bpointe socraithe agus múchta go hiomlán os a chionn. Ansin, téann teocht an bhoird timpeall na sprice. Iompraíonn gach timthriall an bord thar an sprioc sula múchtar an téitheoir. Sin róthéamh, agus sin an áit a dtosaíonn formhór na n-imeachtaí róthéamh.
Tugann rialtóirí PID rialú teochta níos cruinne. Déanann an algartam rialaithe pid an t-aschur a choigeartú go leanúnach seachas é a athrú. Freagraíonn rialtóirí comhréireacha-slánpháirteacha-díorthacha d’earráidí beaga le ceartúcháin bheaga. Coinníonn an t-iompar seo an bord gar don phointe socraithe atá ag teastáil agus cuireann sé teorainn le ró-lámhach. Socraíonn lúb dea-thiúnta go tapa gan aon earráid staid chobhsaí.
Conas a Choisceann PID Róthéamh
Braiteadh, Ríomh Earráide, agus Aschur
Ritheann an lúb cosanta i dtrí chéim. Ar dtús, tomhaiseann braiteoir teocht an bhoird. Ar an dara dul síos, baintear an léamh sin ón bpointe socraithe ag an algartam rialaithe pid chun an earráid a fháil. Ar an tríú dul síos, tiomáineann an chéim aschuir téitheoir nó fuaraitheoir de réir méid a thugann an earráid údar leis. Déantar an timthriall seo a athdhéanamh ag ráta samplála seasta, ionas go gceartaíonn an lúb drifteanna beaga sula bhfásann siad.
Is í an chéim braite an riosca is mó. I measc na modhanna braite coitianta tá an teirmeachúpla, an córas tobair theirmigh líonta, agus an brathadóir teochta friotaíochta (RTD). Cuireann gach ceann acu moill leis an lúb.
Modh braite | Ról sa lúb ciall-ríomh-ceart |
|---|---|
teirmeachúpla | Gléas tomhais teochta coitianta sa lúb |
Córas tobair theirmeach líonta | Gléas tomhais teochta coitianta sa lúb |
Braiteoir teochta friotaíochta (RTD) | Gléas tomhais teochta coitianta sa lúb |
Ba chóir duit an moill tomhais a laghdú cibé áit is féidir leat. Laghdaíonn bolgán nó tobar teirmeach trastomhas beag friotaíocht theirmeach agus acmhainn theirmeach an eiliminte. Gearrann ábhar tobair ísealfhriotaíochta, ísealacmhainne an moill a chuireann sé leis an bpróiseas foriomlán. Ardaíonn píopa beag nó oscailt in aice leis an braiteoir luas an tsreafa agus luasghéaraíonn sé aistriú teasa chuig an eilimint. I gcórais dhá chéim, cuir an eilimint sa chéim leachtach, rud a thairgeann friotaíocht theirmeach níos ísle ná an chéim gaile.
Is fadhb ar leith í an t-am marbh. Is í an mhoill idir athrú athróg próisis agus an t-athrú sin a bheith á bhreathnú. Ní thaispeánfaidh braiteoir atá suite i bhfad ó fhoinse teasa an t-athrú láithreach. Gníomhaíonn an rialtóir ansin ar thomhais atá seanchaite. Truaillíonn suaitheadh, amhail sruth fáin d’aer fionnuar, an léamh freisin. Caithfidh an lúb rialaithe pid iad a dhiúltú.
Cosc ar Ró-Lámhach agus ar Theitheadh Teirmeach
Is é gníomh díorthach an téarma is íogaire ó thaobh torainn de. Fágann comhartha tomhais torannach go n-aimplíonn gníomh díorthach an torann sin, agus bíonn aschur an rialtóra ag crith. Cuireann córais phraiticiúla scagadh díorthach i bhfeidhm nó ní úsáideann siad ach gnóthachan D beag. Is féidir le tarchuradóir le gníomh díorthach moill éigin ar eilimintí a chealú; déanann tú cúiteamh air sin trí ghnóthachan díorthach an rialtóra a laghdú.
Laghdaíonn teorainneacha pointe socraithe an róthéamh tuilleadh. Cuir teorainn leis an aschur agus cuir bac ar an raon pointe socraithe ceadaithe, agus ní féidir leis an lúb ceartú mór a ordú a iompraíonn an bord thar an sprioc. Cumraithe ar an mbealach seo, feidhmíonn an rialtóir pid mar chosantóir róthéamh , ní hamháin mar rialtóir.
Teastaíonn ciseal ar leith ón teitheadh teirmeach. Bí ag faire amach d'ardú teochta neamhghnách agus múch an t-aschur nuair a bhíonn sé le feiceáil:
Monatóireacht teochta acomhail: braitheann braiteoirí leabaithe, diagnóisic fíor-ama, agus monatóireacht réamhinsinteach coinníollacha neamhghnácha roimh theip.
Cosaint múchta teirmeach: freagraíonn ciorcaid chosanta le haghaidh ró-shrutha, gearrchiorcad, dísháithriú, agus múchadh bog go tapa do lochtanna agus múchtar an t-aschur sula n-ardóidh an teocht go mór.
Cuireann monatóireacht voltais agus impedance seiceáil eile leis. Tugann titim tobann voltais, míchothromaíocht, nó impedance inmheánach ag ardú le fios go bhfuil teip ar tí tarlú, agus is féidir leis an gcóras an modúl a leithlisiú nó a mhúchadh. Déileálann rialtóirí comhréireacha-comhtháite-díorthacha leis an rialáil sheasmhach; déileálann na brathadóirí seo leis an locht. Le chéile, coinníonn siad rialú teochta beacht slán agus cuireann siad cosc ar locht tine a bheith ann.
Cur i bhFeidhm ar Leibhéal an Bhoird le haghaidh Rialú Teochta Beacht
Roghanna Braite agus Buiséad Earráide
Is é an eilimint braite an chéad rogha atá agat. Ní chosnaíonn teirmeastóir NTC mórán agus tagann sé i bpacáistí beaga bídeacha SMD, mar sin oibríonn sé go maith le haghaidh braite comhthimpeallach PCB. Tá a chuar friotaíochta an-neamhlíneach, agus teastaíonn tábla cuardaigh nó cothromóid Steinhart-Hart uait chun léamha a thiontú. Fanann RTD ar nós Pt100 nó Pt1000 beagnach líneach thar raon leathan, ach teastaíonn foinse reatha tairiseach, ADC nó droichead beacht, agus cúram le friotaíocht luaidhe uaidh. Tógann braiteoir teochta digiteach an tiontú isteach agus déanann sé an leagan amach níos simplí. Smaoinigh ar na comhbhabhtálacha seo sula ndéanann tú cinneadh.
Tréith | Teirmeastar NTC | RTD (Pt100/Pt1000) |
|---|---|---|
Raon oibriúcháin | Tuairim is −50 °C go +150 °C | Tuairim is −200 °C go +650 °C |
Líneacht | An-neamhlíneach | Beagnach líneach |
am freagartha | Tapa, thart ar 0.2–10 soicind | Níos moille, thart ar 1–50 soicind |
Ciorcadóireacht | Roinnteoir voltais simplí | Foinse reatha tairiseach, ADC beachtais |
Costas | Íseal | Ard- |
Tá an áit a gcuireann tú an braiteoir chomh tábhachtach céanna leis an gcuid a roghnaíonn tú. Coinnigh an braiteoir teochta ar shiúl ó thrasraitheoirí cumhachta agus rialtóirí, mar go ndéanann spotaí te áitiúla dochar don léamh. Ceangail an braiteoir leis an téitheoir trí eochaircheap nochtaithe nó trí phíopaí teirmeacha. Coinnigh an sruth spreagtha íseal ionas nach n-athraíonn an féinthéamh an léamh. Cuireann tairiseach ama teirmeach mall ó dhoirteadh copair trom nó ó ionchapslú moill leis, agus tugann moill cuireadh do ró-luasghéarú.
Tóg buiséad earráide don chonair tomhais. Socraíonn rún ADC an chéim is lú is féidir leat a bhrath. Athraíonn drift tagartha gach léamh de réir mar a athraíonn an teocht. Cuireann friotaíocht rian agus éifeachtaí teirmileictreacha fritháireamh beaga leis, mar sin bain úsáid as naisc Kelvin ceithre shreang le haghaidh Pt1000. Cuir na téarmaí seo le chéile agus déan comparáid idir an t-iomlán agus do lamháltas pointe socraithe ceadaithe.
Tiomáint Téitheoir agus Cúpláil Theirmeach
Tugann MOSFET nó athsheachadán stáit sholadaigh le PWM tiomáint téitheoir éifeachtach. Oireann lascadh tras-nialas do théitheoirí frithsheasmhacha toisc go gcoinníonn sé EMI íseal agus go seachnaíonn sé imní maidir le réabadh isteach. Roghnaigh an fheiste le corrlach breise. Molann Omron RDS(ar siúl) a iolrú faoi 1.5 nuair a sháraíonn an t-ualach 80% den rátáil, mar sin diomailt cumhachta = cearnóg reatha ualaigh × RDS(ar siúl) × 1.5. Baintear torann lasctha leis an tiomáint líneach ach dóitear an voltas breise mar theas. Úsáideann formhór na rialtóirí teochta pid i ndearaí boird PWM ar an gcúis sin.
Iompraíonn doirteanna copair teas chomh maith le sruth. Cuir an doirteadh gar do rialtóirí agus do chiorclóirí ard-reatha, agus ceangail gach oileán le plána níos mó. Laghdaíonn eangach de bhealaí teirmeacha faoi phacáiste cumhachta teocht an acomhail go suntasach. Coinnigh na plánaí talún leanúnach agus fuaigh na himill le talamh an chassis.
Coinnigh an chéim chumhachta glórach ar leithligh ón mbraiteadh analógach. Tabhair a fearann cumhachta féin don chuid analógach, treoraigh rianta íogaire ar shiúl ón nód lasctha, agus ná trasnaigh scoilt eitleáin talún riamh. Cosain an braiteoir le fáinne garda más féidir leis an spás. Coinníonn na céimeanna seo an t-athróg phróisis glan, ionas go ngníomhaíonn do lúb rialaithe pid ar shonraí fíor. Soláthraíonn cúpláil theirmeach mhaith agus braiteadh glan le chéile rialú teochta beacht.
Tiúnáil, Dearadh Sábháilte ó Theipeanna, agus Comhbhabhtálacha DFM
Tiúnáil PID agus Frith-Fhuairlingt
Is féidir leat lúb teirmeach a choigeartú leis an modh Ziegler-Nichols. Socraigh na gnóthachain chomhtháite agus díorthacha go náid, ansin rith i mód comhréireach amháin. Ardaigh an gnóthachan comhréireach go mall go dtí go luainíonn an córas ar bhealach seasta. Coinnigh teorainneacha sábháilteachta agus stadanna ar siúl, mar go bhfuil an luainiú d'aon ghnó. Ag an bpointe criticiúil sin, taifead an gnóthachan deiridh Ku agus an tréimhse deiridh Tu. Ansin faigh amach na gnóthachain: Kp = 0.6·Ku, Ki = 1.2·Ku/Tu, agus Kd = 0.075·Ku·Tu. Tugann gníomhaitheoir tapa le Ku = 8.0 agus Tu = 0.4 s Kp = 4.8, Ki = 24.0, agus Kd = 0.24. Tugann téitheoir mall le Ku ≈ 2.5 agus Tu ≈ 5 nóiméad gnóthachain i bhfad níos lú, níos moille. Taispeánann an toradh sin moill theirmeach. Is rogha áisiúil é uath-choigeartú athsheachadáin nuair nach bhfuil tástáil de láimh sábháilte nó praiticiúil.
Cosnaíonn frith-ghaoth an lúb le linn téimh suas. Leanann an téarma comhtháite ag cur leis an earráid agus an téitheoir ag fanacht ag an aschur iomlán, agus ansin bíonn ró-luacháil mhór mar thoradh ar an luach stóráilte sin. Cuir bac ar an téarma comhtháite nó stop an comhtháthú nuair a shroicheann an t-aschur an uasmhéid. Coinníonn lúb pid dea-thiúnta an pointe socraithe gan luascadh téarnaimh fada.
Gearradh Crua-earraí agus Srianta Déantúsaíochta
Ní féidir le bogearraí leo féin sábháilteacht a ghealladh. Coinníonn MOSFET giorraithe nó athsheachadán táthaithe an téitheoir ar siúl fiú nuair a deir an MCU go bhfuil sé múchta. Cuir cosán múchta teorann ard ar leith leis.
Cur Chuige | Príomh-Chomhpháirteanna | Iompar Gearrtha |
|---|---|---|
Gearradh teoranta bunaithe ar chomparáid | Teirmeastóir + comparadóir le histéiréis | Comhartha múchta digiteach, pointe turais simplí |
Turas tagartha voltais | Teirmeastóir NTC + TL431 + friotóirí | Tarraingíonn TL431 an catóid go dtí an talamh gar do 2.5 V agus cuireann sé iallach air an chumhacht a mhúchadh |
Droichead oibriúcháin-aimplitheoir | Teirmeastar + aimplitheoir oibriúcháin + 3 fhriotóir beachtais | Socraíonn droichead an teorainn gan tagairt |
Fiús teirmeach uathoibríoch-athshocraithe | Fiús teirmeach in-athshocraithe | Osclaítear ag teocht tairsí, neamhspleách ar rialú |
Ní féidir le lúb rialaithe bunaithe ar theirmeastóir sábháilteacht a ghealladh ina aonar nuair a theipeann ar an eilimint lasctha go gearrthéarmach. Teastaíonn cosán ó dhearadh sábháilteachta teipe a ghearrann an chumhacht leis féin, seachas an comhartha rialaithe.
Bíonn a chomhbhabhtálacha féin ag baint le DFM. Bíonn tionchar ag fachtóir diomailte, mí-oiriúnacht CTE, agus ionsú taise ar iontaofacht theirmeach. Scaipeann copar níos tibhe, vias teirmeacha, agus doirteadh copair teas, ach coinníonn siad spásáil leordhóthanach idir doirteadh agus rianta in aice láimhe. Cuidíonn spóca faoisimh theirmeacha le sádráileacht ach déanann siad dochar do sheoladh, agus is féidir le teirmeach atá gann sádráil a dhéanamh go míchothrom. Labhair le do CM faoi chaipín via go luath.
Cosnaíonn rialú teochta PID PCB trí theocht braite a chur i gcomparáid le pointe socraithe agus an t-aschur a cheartú. Tá ról ag na téarmaí comhréireacha, comhtháite agus díorthacha araon. Freagraíonn an téarma comhréireach an earráid láithreach, glanann an téarma comhtháite an fhritháireamh cobhsaí, agus maolaíonn an téarma díorthach arduithe go tapa. Fanann scoitheadh crua-earraí mar chúltaca.
Ba chóir duit rialú teirmeach a chóireáil mar obair iontaofachta lárnach. Déan an lúb a choigeartú, cuir frith-fhoirceannadh agus earráid braite buiséid leis. Déan tiomáint an téitheora agus an cúpláil theirmeach a mheaitseáil leis an ualach. Ansin seiceáil gach rogha i gcoinne teorainneacha déantúsaíochta. Tuilleann rialtóirí PID muinín trí dhearadh cúramach, ní trí ádh. Coinníonn coigeartú díorthach comhtháite comhréireach móide cosán sábháilte teipe na boird sábháilte.
Ceisteanna Coitianta
Cé chomh minic ba chóir don lúb pid sampláil a dhéanamh ar theocht an bhoird?
Sampláil níos tapúla ná tairiseach ama teirmeach do thionóil braiteora agus téitheora. Beidh lúb a shamplálann níos moille ná mar a théann an bord i gcónaí níos moille ná an teocht iarbhír. Meitseáil an ráta samplála le do mhodh braite, agus ansin deimhnigh an t-am le linn bailíochtaithe.
An féidir liom lúb pid a rith gan an téarma díorthach?
Sea. Ritheann go leor lúb teirmeach mar PI amháin. Maolaíonn an téarma díorthach arduithe tapa, ach aimplíonn sé torann an braiteora freisin. Ba chóir duit tosú le P agus I, agus ansin téarma D beag, scagtha a chur leis ach amháin má bhíonn ró-luasghéarú fós ina fhadhb.
Cad a tharlaíonn má theipeann ar an MOSFET téitheoir le gearrchiorcad?
Fanann an téitheoir ar siúl beag beann ar a n-ordaíonn an firmware . Sin é an fáth go bhfuil cosán scoite neamhspleách ag teastáil uait, amhail turas comparadóra nó fiús teirmeach in-athshocraithe. Ní féidir le rialtóirí pid bogearraí cosaint a dhéanamh i gcoinne eilimint lasctha teipe leo féin.
Conas is féidir liom torann braiteora a choinneáil amach as an lúb rialaithe?
Coinnigh an cosán braite analógach ar shiúl ón nód lasctha, tabhair fearann cumhachta glan dó, agus scag an téarma díorthach. Ba chóir duit an léamh a fhíorú i gcoinne teirmiméadar tagartha sula ndéanann tú an pointe socraithe a ghlasáil le linn an tiúnaithe.
Tugann dearadh teirmeach luach saothair do fhoighne. Déan bailíochtú ar gach ciseal, ó bhraite go dtí gearradh amach, agus coinneoidh do bhord a sprioc ar feadh na mblianta.
