PID温度コントローラー、作成方法を知っていますか？
PIDまたは比例積分微分（PID）コントローラーは、圧力、流量、その他のプロセス変数、さらには温度の制御に使用されます。比例積分微分コントローラーの目的は、温度設定に基づいて特定の設定値に一致するようにフィードバックを強制することです。 PID温度コントローラーは、主に、プロセスに追加されたエネルギーの変化に迅速に反応するシステムで頻繁に使用されます。これは、一定の負荷変動があり、わずかに小さい質量で構成されるシステムで非常に役立ちます。
つまり、PIDコントローラーは、設定値を確認し、その後、温度を目的の設定値に変換するデバイスです。では、PID温度コントローラーをどのように設定しますか？従う必要のあるツール、手順、注意事項は何ですか？この記事では、セットアップから必要なツール、実行する手順まで、PID温度コントローラーに関連するほとんどすべてのことについて説明します。
PID温度コントローラーの動作原理
PID温度コントローラーの背後にある動作原理を明確に理解するには、下の図を注意深く見る必要がある場合があります。
では、ここで何が起こっているのでしょうか。セットポイント（SP）は、プロセス全体が生成する必要のある望ましい値です。家の温度制御システムの設定値が22°Cであると仮定します。
したがって、プロセス全体で22°Cに近い安定した温度またはそれに非常に近い温度を作成する必要がある場合。これは、PID温度コントローラーが登場するポイントです。PIDコントローラーは設定値を考慮し、それをプロセス変数（PV）の実際の値と比較します。
家に戻ると、PIDコントローラーは室温の現在の値を調べて、22°Cまでの距離または近さを確認します。セットポイント（SP）とプロセス変数（PV）が同じである場合、コントローラーはそのように何もする必要はありません。ただし、2つの値の間に不一致がある場合は、修正が必要なエラーがあることを意味します。
家に戻ると、修正が必要なエラーは冷房または暖房である可能性があります。これは、PV値がSPよりも高いか低いかによって異なります。温度が低い場合、センサーは低い温度を検出してコントローラーに送ります。次に、コントローラーは「温度エラー」を確認し、それを修正するか、目的の範囲に変換しようとします。外乱（温度の上昇/下降）がシステムに再び当たると、コントローラーがもう一度作動します。それはそれと同じくらい簡単です。
PID温度コントローラーを自分でセットアップする予定はありますか？もしそうなら、あなたが持っていなければならないいくつかのツールと材料があります。間違った、または標準以下のツールや材料を使用することにより、機能が不快になるPID温度コントローラーに安心してください。温度を目的の設定値に変換または設定するPID温度コントローラーを作成するには、適切なツールと機器のタイプが必要です。
以下は、PID温度コントローラーを独自にセットアップするときに必要となるツールを構成します。
- はんだごて、フラックスピンセット、はんだワイヤー
- フライス盤
- レーザーカッター
- FTDIシリアルTTL-232USBケーブル
- マルチメータ（電圧計と抵抗計の両方）
PID温度コントローラーを使用するための最初のステップは、上記のすべてのツールが所有していることを確認することです。
・材料
ツールとは別に、以下も必要となる材料の組み合わせを構成します。
- 片面ベークライト銅板（60 * 35 mmを使用することをお勧めします）
- Attiny45マイクロコントローラー
- ソリッドステートリレー
- 1N4004ダイオード
- マニキュア
- コンデンサ（できればSMT 0603 Adafruitの本）
- AC-DCトランス（できれば230V-9V）
- トランジスタ
- オペアンプ
- 電圧レギュレーター
役割を確実に達成することを唯一の目的としてPID温度コントローラーをプログラミングすることは、それ自体複雑なプロセスではありません。必要なのは適切なソフトウェアだけで、準備は万端です。 PIDチューナーが最適のようですが、信頼できるソフトウェアパッケージはたくさんあります。
そのような理由はいくつかあります。たとえば、PIDチューナーソフトウェアは、発振を減らし、帯域幅を増やすことにより、いくつかの個別のループを回すプロセスを簡素化します。
ソフトウェアはまた、無料でありながら、彼または彼女の望ましい設計および性能要件を達成することを可能にします。 PIDチューナーは堅牢でシンプルであり、幅広い動作条件で優れたパフォーマンスを提供します。
PIDチューナーソフトウェアとは別に、IJ-6ソフトウェアを使用することもできます。このタイプのソフトウェアを使用すると、広範囲の温度を非常に簡単に安全に監視および制御できます。
チューニングは、温度を必要な量に変更するプロセスです。悲しいことに、PID温度コントローラーの調整は、どこから始めて、どの方向に進むべきかを知るのはやや難しいようです。 3つの主要なPID温度コントローラーの調整方法があります。以下で説明するように、手動チューニング、自動チューニング、およびチューニングヒューリスティックが含まれます。
・手動チューニング
手動チューニングは、リセット時間を最大値に設定し、レートをゼロのままにすることで実現できます。その後、ゲインはループが安定した振幅で発振し始めるレベルを上げる必要があります。オフセットを修正します。時間を調整するときは、PIDの利点をリセット値の半分に設定する必要があります。
・オートチューン
ここで、PIDコントローラーは通常、正確なPID設定の変更または外乱に対応する方法を「学習」します。 「オートチューン」機能を選択すると、コントローラーはすぐに出力をトリガーします。注意すべき重要な点は、自動調整を成功させるには、コントローラーが10度以上の設定値を必要とすることです。
・ヒューリスティックの調整
Ziegler-Nichols法とも呼ばれるヒューリスティックの調整は、PIDコントローラーを調整するもう1つの方法です。これを実現するには、整数値を設定する必要があります I および派生物D ゼロになります。比例ゲインP 次に、最終ゲイン K uと呼ばれる値に達するまでゆっくりと増加します。 。
PID温度コントローラーに関しては、常に細心の注意を払う必要があることがいくつかあります。とりわけ、安全性と予防策が最も重要です。自分や身近な人を危険にさらさないように、特定の予防措置を考慮に入れる必要があります。まず、新しく取得したPID温度コントローラーのインストール方法がわからない場合は、専門家のサービスを探すことをお勧めします。
さらに、ハンドブックの指示に従って温度コントローラーを接続していることを確認することが不可欠です。また、コントローラーが置かれるはずの場所から導電性汚染が排除されていることを確認してください。最後に、コントローラーの重要なパーツが完全に囲まれていることを確認してください。
PID温度コントローラーは、注目に値するいくつかのアプリケーションで使用されています。 PID制御はノイズに苦しんでいますが、それでも、多くの分野で必要です。世界中の何百万もの住宅、車両、および事業体がPID温度コントローラーに依存しています。ただし、産業部門全体で頻繁に使用されています。
これは、比例積分微分（PID）温度コントローラーの日常的な産業用アプリケーションの一部です。
•炉の温度制御 –大多数の炉は、高温下で大量の原材料を保持します。熱に関係なく、材料の温度は急速に変化しません。ただし、微分項は、安定したPV信号を使用してエラーを修正します。
•バッチ温度制御 –ここでは、操作は、温度が望ましくないレベルに上昇する可能性がある閉鎖システムの下で行われます。すべてを制御するには、PID温度制御が必要です。
•中和pH制御– 多くの業界は、pHをかなりの課題と見なしています。たとえば、それらは時々非線形になる傾向があり、多くの企業が苦労している側面です。そこで、PID温度コントローラーが登場します。PID温度コントローラーは、pHを効率的に中和して、制御下に置きます。
名前が示すように、PID温度コントローラーは温度を制御するために使用されるデバイスです。これは、入力を受け取るセンサーと、もう一方の端で、ヒーターやファンなどの要素/デバイスに接続された出力で構成されます。 PID温度コントローラーは、家庭、車両、およびオフィスで使用されます。ただし、これらは産業用制御アプリケーション全体で頻繁に使用されています。必要なレベルの温度を達成するには、調整が必要です。幸い、ユーザーが使用できるこれらのデバイスを調整する方法は複数あります。さらに良いことに、PID温度コントローラーを希望どおりに機能するようにプログラムするために信頼できるソフトウェアプラットフォームがいくつかあります。 PID温度コントローラーを設定するときは、特定の予防措置が考慮されていることを確認することが重要です。このような予防措置を講じることで、温度コントローラーの安全性と寿命を確保できます。
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