Controlador de temperatura PID, ¿sabes cómo crearlo?

El controlador PID o derivado integral proporcional (PID) encuentra uso para controlar la presión, el flujo, otras variables de proceso y, más aún, la temperatura. El propósito de un controlador derivativo integral proporcional es forzar la retroalimentación para que coincida con un cierto punto de ajuste basado en un ajuste de temperatura. Los controladores de temperatura PID encuentran principalmente un uso intensivo en sistemas que reaccionan rápidamente a los cambios de energía añadidos al proceso. Esto es muy útil en sistemas con cambios de carga constantes y consta de una masa ligeramente pequeña.

En resumen, un controlador PID es un dispositivo que observa el punto de ajuste y, posteriormente, convierte las temperaturas al punto de ajuste deseado. Entonces, ¿cómo configura su controlador de temperatura PID? ¿Cuáles son las herramientas, los pasos y las precauciones que debe seguir? El artículo intenta discutir casi todo lo relacionado con el controlador de temperatura PID, desde la configuración hasta las herramientas necesarias y los pasos a seguir, por mencionar solo algunos.

Principio de funcionamiento del controlador de temperatura PID

Para comprender claramente el principio de funcionamiento detrás de un controlador de temperatura PID, es posible que deba mirar detenidamente el siguiente diagrama.

Entonces, ¿qué está pasando aquí? El Setpoint (SP) es el valor deseado que todo el proceso debe producir. Suponga que el sistema de control de temperatura de su casa tiene un punto de referencia de 22 °C;

Por lo tanto, si desea que todo el proceso genere una temperatura constante cercana a los 22°C o algo muy cercano a eso. Este es el punto donde entra en juego el controlador de temperatura PID. El controlador PID tiene en cuenta el punto de ajuste y luego lo compara con el valor real de la variable de proceso (PV).

De vuelta en su casa, un controlador PID observa el valor actual de la temperatura ambiente y ve qué tan lejos o cerca está de 22 °C. En caso de que el punto de ajuste (SP) y la variable de proceso (PV) sean iguales, entonces su controlador no tiene que hacer nada como tal. Pero si hay una disparidad entre los dos valores, significa que hay un error que requiere corrección.

De vuelta en su casa, el error que requiere corrección podría ser refrigeración o calefacción, y esto depende de si el valor de PV es mayor o menor que el SP. Si la temperatura es baja, el sensor captará la temperatura más baja y la enviará al controlador. Luego, el controlador ve el "error en la temperatura" e intenta corregirlo o convertirlo al rango deseado. Si una perturbación (aumento/disminución de la temperatura) golpea el sistema nuevamente, el controlador se activa una vez más. Es tan simple como eso.

Configuración de sus herramientas PID y materiales necesarios

¿Está planeando configurar un controlador de temperatura PID usted mismo? Si es así, entonces hay algunas herramientas y materiales que debe tener. Si utiliza herramientas y materiales incorrectos o deficientes, tenga la seguridad de contar con un controlador de temperatura PID cuya funcionalidad será desagradable. Se necesitan las herramientas y los tipos de equipos correctos para crear un controlador de temperatura PID que convierta o ajuste las temperaturas al punto de ajuste deseado.

Las siguientes constituyen las herramientas que necesitará cuando desee configurar un controlador de temperatura PID por su cuenta:

• Soldador, pinzas de fundente y alambre de soldadura
• Una fresadora
• Un cortador láser
• Cable USB TTL-232 serie FTDI
• Multímetro (tanto voltímetro como óhmetro)

El primer paso para tener su controlador de temperatura PID es asegurarse de que todas las herramientas anteriores estén a su alcance.

·Materiales

Aparte de las herramientas, las siguientes componen la combinación de materiales que también necesitarás:

• Placa de cobre de baquelita de una sola cara (es bueno usar una de 60*35 mm)
• Microcontrolador Attiny 45
• Relé de estado sólido
• 1N4004 diodos
• Esmalte de uñas
• Condensadores (preferiblemente SMT 0603 libro Adafruit)
• transformador ac-dc (preferiblemente 230V-9V)
• Transistores
• Amplificador operacional
• Regulador de voltaje

Programación del controlador

Programar un controlador de temperatura PID con el único propósito de garantizar que cumpla su función no es un proceso complicado como tal. Todo lo que necesita es el software correcto, y está listo para comenzar. Existen muchos paquetes de software en los que uno puede confiar, aunque el sintonizador PID parece ser el mejor.

Hay algunas razones para ello. Por ejemplo, el software PID Tuner simplifica el proceso de convertir varios bucles individuales al reducir las oscilaciones y aumentar el ancho de banda.

El software también permite lograr los requisitos de diseño y rendimiento deseados sin dejar de ser gratuito. PID Tuner es robusto, simple y ofrece un excelente rendimiento en una amplia gama de condiciones de funcionamiento.

Además del software PID Tuner, también se puede utilizar el software IJ-6. Este tipo de software permite monitorear y controlar de manera segura una amplia gama de temperaturas con mucha facilidad.

Cómo ajustarse al valor PID requerido

El ajuste es el proceso de cambiar las temperaturas a la cantidad requerida (s). Lamentablemente, ajustar un controlador de temperatura PID parece algo complicado sabiendo por dónde empezar y qué dirección seguir. Existen tres métodos principales de ajuste del controlador de temperatura PID. Incluyen sintonización manual, sintonización automática y heurística de sintonización, como se explica a continuación:

·Afinación Manual

La sintonización manual se puede lograr configurando el tiempo de reinicio al valor máximo, con la tasa permaneciendo en cero. Después de eso, la ganancia debe aumentar el nivel en el que el bucle comienza a oscilar con una amplitud estable. Corrija cualquier compensación, el beneficio del PID debe establecerse en la mitad del valor de reinicio mientras ajusta el tiempo.

·Auto-Tune

Aquí, el controlador PID típicamente “aprende” cómo responder a cualquier cambio o perturbación en configuraciones precisas de PID. Cuando uno elige la función "Auto-Tune", el controlador activa inmediatamente una salida. Es importante tener en cuenta que el controlador requiere un punto de ajuste de 10 grados o más para que el ajuste automático sea exitoso.

·Tuning Heurística

También conocido como método Ziegler-Nichols, la heurística de ajuste es otro método para ajustar un controlador PID. Para lograr esto, uno tiene que establecer un valor integral I y derivada D ganancias a cero. La ganancia proporcional P luego se incrementa lentamente hasta que alcanza lo que se conoce como la ganancia final K_u .

Algunas cosas a las que debe prestar atención

Cuando se trata de controladores de temperatura PID, hay algunas cosas a las que debe prestar mucha atención en todo momento. Entre otras cosas, la seguridad y la precaución son lo más importante. Debe asegurarse de tener en cuenta medidas de precaución específicas para no poner en peligro su vida o la de sus allegados. Primero, si no sabe cómo instalar su controlador de temperatura PID recién adquirido, es mejor que busque los servicios de un profesional.

Además, es esencial asegurarse de conectar su controlador de temperatura según las instrucciones del manual. Además, asegúrese de que la contaminación conductiva quede excluida de la ubicación donde se supone que debe colocarse el controlador. Por último, asegúrese de que haya un recinto completo de las partes vitales del controlador.

Campos en los que se pueden aplicar los controladores de temperatura PID

Los controladores de temperatura PID encuentran uso en varias aplicaciones que vale la pena mencionar. Aunque el control PID lucha con el ruido, sin embargo, son necesarios en muchos campos. Millones de hogares, vehículos y entidades comerciales de todo el mundo confían en los controladores de temperatura PID. Sin embargo, encuentran un uso intensivo en todo el sector industrial.

Estas son algunas de las aplicaciones industriales cotidianas de los controladores de temperatura proporcional integral derivado (PID).

• Control de temperatura del horno – la mayoría de los hornos contienen grandes cantidades de materias primas a altas temperaturas. Independientemente del calor, la temperatura del material no cambia rápidamente. Sin embargo, un término Derivado corrige el error utilizando una señal PV constante.

• Control de temperatura de lotes – aquí, la operación es bajo un sistema cerrado donde las temperaturas pueden subir a niveles no deseados. Es necesario un control de temperatura PID para mantener todo bajo control.

• Control de neutralización del pH: muchas industrias ven el pH como un desafío considerable. Por ejemplo, a veces tienden a ser no lineales, un aspecto con el que luchan muchas empresas. Aquí es donde entra en juego un controlador de temperatura PID. Un controlador de temperatura PID neutraliza eficientemente el pH para tenerlo bajo control

Resumen

Como su nombre indica, un controlador de temperatura PID es un dispositivo que se utiliza para controlar la temperatura. Consiste en un sensor que toma entrada y, en el otro extremo, una salida conectada a un elemento/dispositivo como un calefactor o un ventilador. Los controladores de temperatura PID se utilizan en hogares, vehículos y oficinas. Sin embargo, encuentran un uso intensivo en aplicaciones de control industrial. El ajuste es necesario para lograr los niveles deseados de temperatura. Afortunadamente, hay más de una forma de ajustar estos dispositivos que los usuarios pueden usar. Mejor aún, hay un par de plataformas de software en las que uno puede confiar para programar el controlador de temperatura PID para que funcione como se desee. Al configurar su controlador de temperatura PID, es vital asegurarse de que se tengan en cuenta medidas preventivas específicas. Con tales medidas de precaución, garantizará su seguridad y la longevidad de su controlador de temperatura.