בקר טמפרטורה-מה עלינו לדעת על בקר טמפרטורה?

יש צורך בבקרי טמפרטורה בכל מצב הדורש שמירה על יציבות בטמפרטורה מוגדרת .זה יכול להיות במצב בו נדרש חימום ו/או קירור של חפץ/חלל  או כדי לשמור על הטמפרטורה הדרושה (Set Point), ללא קשר לטמפרטורת הסביבה המשתנה סביבו.

ישנם שני סוגים בסיסיים של בקרת טמפרטורה; בקרה בסוג פתוח ובקרה בחוג סגור.

בקרה בחוג פתוח:

הפעלת חימום/קירור רציף ללא התחשבות בטמפרטורת החפץ/החלל המחומם/מקורר בפועל.

האדם המפעיל יצטרך להפעיל/להפסיק את החימום/קירור על פי הטמפ' הנמדדת באופן ידני על ידי המפעיל.

תרשים לבקרה בחוג פתוח:

בקרה בחוג סגור:

בקר טמפרטורה הוא מכשיר המשמש לשמירה על טמפרטורה רצויה בערך מוגדר של חפץ/חלל.

ביישום זה טמפרטורת החפץ המחומם/מקורר נמדדת כל הזמן על ידי הבקר. על פי המרחק של טמפ' החפץ הנמדדת בפועל  מול הטמפרטורה הרצויה של החפץ (Set Point) , הבקר מבצע פעולות אוטומטיות כדי לשמור על הטמפרטורה הרצויה (מפסיק/מפעיל חימום/קירור).

הם כוללים פונקציות אשר יכולות לקבוע גם את עצמת החימום/קירור בהתאם למרחק הטמפ' בפועל מהטמפ' הרצויה, קצב שינוי הטמפ' בפועל ביחס לטמפ' הרצויה, ועפ"י התנהגות קודמת של שינויי הטמפ' בפועל.

תרשים בקרה בחוג סגור:

הדוגמה הפשוטה ביותר היא תרמוסטט נפוץ המצוי בבתים.

למשל, דוד מים חמים משתמש בתרמוסטט כדי לשלוט על טמפרטורת המים ולשמור עליהם בטמפרטורה מסוימת.

כנ"ל גם בתנור כאשר מגדירים טמפרטורה רצויה לתנור, בקר (תרמוסטט) עוקב אחר הטמפרטורה בפועל בתוך התנור.

אם הטמפ' בפועל יורדת מתחת לטמפ' שנקבעה, הבקר שולח פיקוד להפעלת גוף החימום להעלות את הטמפרטורה חזרה לטמפ' הרצויה. תרמוסטטים משמשים גם במקררים. כך שאם הטמפ' בפועל הופכת גבוהה מדי, הבקר שולח פיקוד להפעלת המדחס להורדת הטמפרטורה.

בקרי טמפרטורה בתעשייה פועלים בצורה דומה ליישומים ביתיים נפוצים. בסיסי מספק בקרה על תהליכי חימום וקירור בתעשייה או במעבדה. ביישום טיפוסי חיישנים מודדים את הטמפרטורה בפועל המושוות כל הזמן לטמפ' הרצויה שהוגדרה ע"י המשתמש (Set Point) . כאשר הטמפרטורה בפועל שונה מהרצויה , הבקר שולח פקודות (מפעיל יציאות) להפעלת התקני ויסות טמפרטורה אחרים כגון גופי חימום או רכיבי קירור כדי להחזיר את הטמפ' לנקודה הרצויה.

שימושים נפוצים בתעשייה:

בקרי טמפרטורה משמשים במגוון רחב של תהליכי ייצור או פעולות בתעשייה.

לדוגמא : מכונות הזרקת פלסטיק,  מכונות אריזה, עיבוד מזון, אחסון מזון ,תנורים למיניהם, אחסון תרופות, בנקי דם וכ"ו.

לכל בקר טמפ' יש כניסה/ות של חיישני טמפרטורה . ישנם סוגים שונים של חיישנים : טרמוקפלים, התנגדותיים TP100, התנגדותיים טרמיסטורים  RTD, וכ"ו.

לכל בקר טמפ' יש יציאה/ות להפעלת (פיקוד) מערכות החימום, קירור, התרעות , נורות לחיווי פעולה/תקלה וכ"ו.

היציאה הפשוטה ביותר היא יציאה דיגיטלית המופעלת ע"י ממסר פנימי בבקר (מכני או אלקטרוני) ומפעילה/מפסיקה את המערכות הנ"ל.

יציאה מורכבת יותר היא יציאה אנאלוגית , המאפשרת הפעלה/הפסקה מדורגת של מערכות החימום/קירור.

יציאה אנאלוגית מאפשרת גם בקרת PID .

בקרת PID מחושבת כהפרש שבין הטמפ' הרצויה (הערך אליו אנו רוצים שהמערכת תגיע) ומשתנה תהליך (הטמפ' המתקבלת מהתהליך בפועל על ידי החיישני הטמפ'), ומוציא פקודה לאחר הפעלת תיקון המבוסס על שלושה רכיבים- פרופורציונלי (P), אינטגרלי (I) ודיפרנציאלי (D), ומכאן שמו.

בקר ה- PID מעלה את הטמפרטורה של החפץ/חלל בדרך היעילה והמהירה ביותר האפשרית, מבלי להחטיא את ערך המטרה (הטמפ' הרצויה)  שנקבע ללא  -  Overshooting לאחר מכן, בקר ה-PID שומר על טמפרטורה קבועה ויציבה של החפץ/חלל,

בשינויים קטנים ככל הניתן .