Kontrola temperatury

Moduł pomiaru i kontroli temperatury do eksperymentu z mikrokontrolerem

Regulacja temperatury to proces, w którym mierzy się lub wykrywa zmianę temperatury pomieszczenia (i znajdujących się w nim obiektów łącznie) lub substancji, a także reguluje się przepływ energii cieplnej do lub z pomieszczenia lub substancji, aby osiągnąć żądana temperatura.

Pętle kontrolne

Termostat domowy jest przykładem zamkniętej pętli sterowania: stale mierzy aktualną temperaturę w pomieszczeniu i porównuje ją z żądaną nastawą zdefiniowaną przez użytkownika oraz steruje grzejnikiem i/lub klimatyzatorem w celu zwiększenia lub zmniejszenia temperatury w celu osiągnięcia żądanego ustawienia punkt. Prosty (niedrogi, tani) termostat jedynie włącza lub wyłącza grzejnik lub klimatyzator i należy spodziewać się chwilowego przekroczenia lub niedoszacowania żądanej średniej temperatury. Droższy termostat zmienia ilość ciepła lub chłodzenia dostarczanego przez grzejnik lub chłodnicę, w zależności od różnicy między wymaganą temperaturą („nastawą”) a rzeczywistą temperaturą. Minimalizuje to przekroczenie/niedoszacowanie. Ta metoda nazywa się Regulacja proporcjonalna . Dalsze ulepszenia wykorzystujące skumulowany sygnał błędu ( całka ) i szybkość, z jaką błąd się zmienia ( pochodna ) są wykorzystywane do tworzenia bardziej złożonych regulatorów PID , co jest formą zwykle spotykaną w warunkach przemysłowych.

Balans energetyczny

Temperatura obiektu lub przestrzeni wzrasta, gdy energia cieplna przenika do niego, zwiększając średnią energię kinetyczną jego atomów, np. przedmiotów i powietrza w pomieszczeniu. Energia cieplna opuszczająca obiekt lub przestrzeń obniża jego temperaturę. Ciepło przepływa z jednego miejsca do drugiego (zawsze od wyższej temperatury do niższej) aż trzema procesami: przewodzeniem , konwekcją i promieniowaniem . Podczas przewodzenia energia jest przekazywana z jednego atomu do drugiego przez bezpośredni kontakt. W konwekcji energia cieplna przemieszcza się przez przewodzenie do poruszającego się płynu (takiego jak powietrze lub woda), a płyn przemieszcza się z jednego miejsca do drugiego, niosąc ze sobą ciepło. W pewnym momencie energia cieplna w płynie jest zwykle ponownie przekazywana do innego obiektu za pomocą przewodnictwa. Ruch płynu może być napędzany przez ujemną wyporność, jak wtedy, gdy chłodniejsze (a zatem gęstsze) powietrze spada, a tym samym wypiera w górę cieplejsze (mniej gęste) powietrze ( konwekcja naturalna ) lub przez wentylatory lub pompy ( konwekcja wymuszona ). W przypadku promieniowania ogrzane atomy wytwarzają emisje elektromagnetyczne pochłaniane przez odległe inne atomy, zarówno w pobliżu, jak iw astronomicznej odległości. Na przykład słońce emituje ciepło zarówno jako niewidzialną, jak i widzialną energię elektromagnetyczną. To, co znamy jako „światło”, jest tylko wąskim obszarem widma elektromagnetycznego.

Jeśli w jakimś miejscu lub przedmiocie więcej energii jest odbierane niż tracone, jego temperatura wzrasta. Jeśli ilość energii przychodzącej i wychodzącej jest dokładnie taka sama, temperatura pozostaje stała — istnieje równowaga termiczna lub równowaga termiczna.

Zobacz też

Linki zewnętrzne

Media związane z kontrolą temperatury w Wikimedia Commons
Artykuł o regulacji PID autorstwa Boba Pease'a (z archive.org) [1]