Otu Teknụzụ Njikwa Okpomọkụ Dijitalụ Si Arụ Ọrụ
Teknụzụ Njikwa Okpomọkụ Dijitalụ (DTC) bụ sistemụ e mere iji chekwaa okpomọkụ nke ngwaọrụ, ụlọ, ma ọ bụ usoro ụlọ ọrụ na akpaghị aka n'ime oke achọrọ. N'adịghị ka ndị na-achịkwa okpomọkụ analog, nke dị mfe ma na-adịkarịghị nkọ, ndị na-achịkwa dijitalụ na-eji ihe mmetụta, obere njikwa, na algọridim njikwa iji mepụta ntọala kwụsiri ike, ziri ezi, na nke dị mfe nlekota.
N'ihe gbasara ndụ kwa ụbọchị, a na-ahụ teknụzụ a na friji na friza nke oge a, ihe na-eme ka ikuku dị jụụ, ihe na-ekpo ọkụ mmiri, oven eletriki, ihe na-eme ka ihe dị n'ime ụlọ ọrụ mmepụta ihe, ihe ndị na-eme kọfị, ụlọ ọrụ ndị na-arụ ọrụ, na ọbụna igwe mmepụta ihe dịka ihe na-eme ka plastik pụta, ihe na-akpọ nkụ, na ihe na-eme ka ihe dị n'ime kemịkalụ. Isiokwu a na-atụle otu njikwa okpomọkụ dijitalụ si arụ ọrụ, site na ihe ndị bụ isi na usoro ọrụ ya ruo na ụzọ njikwa a na-ejikarị eme ihe.
-
1. Echiche Ndị Dị Mkpa Banyere Njikwa Okpomọkụ
Isi ihe mgbaru ọsọ nke sistemụ njikwa okpomọkụ bụ idobe okpomọkụ ahụ n'ezie nso na okpomọkụ ebumnuche nke onye ọrụ ma ọ bụ sistemụ (setpoint). Mgbe okpomọkụ n'ezie si na setpoint pụọ, sistemụ ahụ na-eme ihe ndozi.
A na-akpọ ihe dị iche n'etiti ebe a na-etinye ihe na okpomọkụ n'ezie njehie ahụ:
– Njehie = Ntọala – Ezigbo okpomọkụ
Ọ bụrụ na okpomọkụ dị n'ezie dị ala karịa ebe a na-ahazi ya, sistemụ ahụ kwesịrị ikpo ọkụ. Ọ bụrụ na okpomọkụ dị n'ezie dị elu, sistemụ ahụ kwesịrị ịjụ oyi ma ọ bụ belata okpomọkụ. Na njikwa dijitalụ, a na-eme ngụkọ njehie a mgbe niile (n'oge dị adị) iji hụ na sistemụ ahụ na-aza ngwa ngwa ma kwụsie ike.
-
2. Isi ihe dị na njikwa okpomọkụ dijitalụ
Iji mee ka njikwa okpomọkụ dijitalụ rụọ ọrụ, e nwere ọtụtụ ihe dị mkpa ejikọtara ibe ha:
a. Ihe mmetụta okpomọkụ
Ọrụ sensọ bụ ịgụ ezigbo okpomọkụ. Ụdị sensọ ndị a na-ahụkarị gụnyere:
– Thermistor (NTC/PTC): nzaghachi ngwa ngwa na ọnụ ala, a na-ejikarị ya eme ihe n'ime ngwa ụlọ.
– RTD (Nchọpụta Okpomọkụ Mgbochi, dịka ọmụmaatụ PT100/PT1000): nke ziri ezi ma kwụsie ike, nke a na-ejikarị eme ihe n'ọtụtụ ụlọ ọrụ.
– Thermocouple (Ụdị K, J, T, wdg): nwere ike ịlele oke okpomọkụ dị elu, nke a na-ahụkarị na oven ụlọ ọrụ mmepụta ihe.
- Ihe mmetụta dijitalụ (dịka ọmụmaatụ DS18B20): mmepụta ahụ abụrụla data dijitalụ, nke dabara adaba maka sistemụ microcontroller.
Ihe mmetụta ahụ na-agbanwe okpomọkụ ka ọ bụrụ ihe mgbaàmà eletriki (voltaji, nguzogide, ma ọ bụ data dijitalụ) nke onye njikwa na-ahazi.
b. Nhazi Mgbaàmà
Ọ bụghị ihe mmetụta niile na-emepụta ihe mgbaàmà dị njikere iji. Dịka ọmụmaatụ, thermocouples na-emepụta obere voltaji, nke chọrọ amplifier. RTDs na thermistors chọrọ sekit nkewa voltaji ma ọ bụ akwa Wheatstone iji chọpụta mgbanwe ndị na-eguzogide nke ọma. Nzọụkwụ a dị oke mkpa maka ibelata mkpọtụ na ịbawanye izi ezi.
c. ADC (Analog-to-Digital Converter)
Ọ bụrụ na ihe mmetụta emepụtara akara analog, sistemụ ahụ chọrọ ADC iji gbanwee ya ka ọ bụrụ data dijitalụ nke microcontroller nwere ike ịgụ. Ọtụtụ microcontrollers enweelarị ADC dị n'ime, mana na ngwa dị oke nkenke, a na-ejikarị ADC mpụga nwere mkpebi dị elu eme ihe.
d. Onye njikwa
"Ụbụrụ" nke sistemụ ahụ bụ onye njikwa: nke a nwere ike ịbụ obere njikwa, PLC, ma ọ bụ modulu njikwa okpomọkụ raara onwe ya nye. Onye njikwa ahụ na-arụ ọtụtụ ọrụ dị mkpa:
1. gụọ data okpomọkụ,
2. tụnyere setpoint,
3. Gbaa algọridim njikwa,
4. nye iwu nye onye na-eme ihe,
5. gosipụta data ma nata ntinye onye ọrụ.
e. Ihe na-eme ka ihe rụọ ọrụ (Ihe na-ekpo ọkụ/na-eme ka oyi dị)
Ihe na-eme ihe ngosi bụ ngwaọrụ nke na-eme ihe omume anụ ahụ iji gbanwee okpomọkụ, dịka:
- ihe na-ekpo ọkụ (ihe na-ekpo ọkụ),
- compressor oyi,
- onye ofufe,
- valvụ mmiri ọkụ/oyi,
- Peltier (ihe oyi na-ekpo ọkụ thermoelectric).
Ndị na-eme ihe na-achọkarị ndị ọkwọ ụgbọala dịka relays, SSRs (Solid State Relays), TRIACs, MOSFETs, ma ọ bụ contactors iji chịkwaa ike.
f. Njikọta Onye Ọrụ
N'ọtụtụ ngwaọrụ, ndị ọrụ nwere ike ịtọ ebe a na-etinye ihe site na iji bọtịnụ, bọtịnụ dijitalụ, ma ọ bụ ihuenyo mmetụ aka. Sistemụ nwekwara ike ịgụnye mkpu, ihe ngosi ọnọdụ, ma ọ bụ njikọ (Wi-Fi/Bluetooth) maka nlekota anya n'ebe dị anya.
-
3. Usoro Ọrụ Njikwa Okpomọkụ Dijitalụ
N'ozuzu, sistemụ ahụ na-arụ ọrụ site na usoro okirikiri ugboro ugboro:
1. Ihe mmetụta ahụ na-agụ okpomọkụ nke gburugburu ebe obibi ma ọ bụ ihe ahụ.
2. A na-etinye akara ngosi ahụ n'ọnọdụ (ọ bụrụ na ọ dị mkpa) wee banye na ADC.
3. Onye njikwa ahụ na-enweta data okpomọkụ, wee gbakọọ njehie ahụ megide ebe a na-ahazi ya.
4. Algọridim njikwa na-ekpebi ihe a ga-eme: mee ka ike ọkụ dịkwuo elu, belata okpomọkụ, gbanye oyi, wdg.
5. A na-eji onye ọkwọ ụgbọala (relay/SSR/MOSFET) arụ ọrụ actuator ahụ.
6. Sistemụ ahụ na-emegharị usoro ahụ n'oge ụfọdụ (dịka ọmụmaatụ kwa 100 ms, 1 sekọnd, ma ọ bụ dịka usoro ahụ si dị mkpa).
Nke a bụ ihe na-eme ka njikwa okpomọkụ na-arụ ọrụ na akpaghị aka na mgbe niile.
-
4. Ụzọ Njikwa A Na-ejikarị Eme Ihe
Njikwa okpomọkụ dijitalụ nwere ike iji ọtụtụ ụzọ njikwa. Nhọrọ a dabere na ihe achọrọ maka nkenke, njirimara sistemụ, ọnụ ahịa, na mgbagwoju anya.
a. Njikwa Gbanye/Gbanyụọ (Njikwa Bang-Bang)
Nke a bụ ụzọ kachasị mfe. Mgbe okpomọkụ dị n'okpuru ebe a na-etinye ihe na-ekpo ọkụ, a na-agbanye ihe na-ekpo ọkụ. Mgbe ọ gafere ebe a na-etinye ihe na-ekpo ọkụ, a na-agbanyụ ihe na-ekpo ọkụ (ma ọ bụ a na-agbanye ihe na-ekpo ọkụ).
gafere:
- dị ọnụ ala,
- dị mfe ime,
- dabara adaba maka sistemụ dị mfe.
Enweghị:
- okpomọkụ na-agbanwe gburugburu ebe a na-etinye ya;
- ọ dịghị mma maka usoro ndị chọrọ nkwụsi ike dị elu.
A na-agbakwụnyekarị Hysteresis (oke ndidi) iji gbochie relay ịgbanwuo ma ọ bụ gbanyụọ ugboro ugboro. Dịka ọmụmaatụ, ebe okpomọkụ dị 30°C nwere hysteresis nke 1°C ga-eme ka ihe na-ekpo ọkụ gbanye n'okpuru 29°C ma gbanyụọ n'elu 30°C.
b. Njikwa nha nhata (Njikwa P)
N'ihe gbasara njikwa nha nhata, oke ihe a na-eme (dịka ọmụmaatụ, ike okpomọkụ) kwekọrọ na njehie ahụ. Ka okpomọkụ ahụ na-aga n'ihu site na ebe a na-etinye ya, otú ahụ ka ike e tinyere na ya si dịkwuo elu.
gafere:
- kwụsiri ike karịa ON/GBANYỤ,
- belata oscillations.
Enweghị:
– njehie ọnọdụ kwụsiri ike nwere ike ime (okpomọkụ kwụsiri ike mana ọ dị ntakịrị n'ebe ebumnuche dị) n'ihi na ihe a na-eme na-ebelata ka ebe a na-ahazi na-eru nso.
c. Njikwa PID (Njikwa nke Proportional-Integral-Derivative)
PID bụ ụzọ kachasị ewu ewu maka njikwa okpomọkụ dijitalụ ziri ezi. PID na-agbakọ mmepụta dabere na ihe atọ:
– P (Nhazi): na-aza njehie dị ugbu a.
– I (Integral): na-achịkọta njehie ka oge na-aga iji wepụ njehie ọnọdụ kwụsiri ike.
– D (Njirimara): na-ebu amụma mgbanwe okpomọkụ (dabere na ọnụego mgbanwe), na-enyere aka igbochi oke ibu.
gafere:
- ezigbo nkenke,
- ike ịnọgide na-enwe okpomọkụ kwụsiri ike,
- dabara adaba maka sistemụ nwere usoro ihe mgbagwoju anya.
Enweghị:
- mkpa ịhazi paramita (Kp, Ki, Kd),
– mmejuputa ihe dị mgbagwoju anya karị.
N'ime mmejuputa dijitalụ, PID na-agbakarị n'oge nlele akọwapụtara, dịka sekọnd 1. A na-eji mmepụta PID emezi usoro ọrụ PWM na ihe na-ekpo ọkụ ma ọ bụ chịkwaa SSR n'ụzọ nhata oge (dịka ọmụmaatụ, ON maka sekọnd 3, Gbanyụọ maka sekọnd 7 n'ime windo sekọnd 10).
d. Njikwa Mgbanwe na Usoro Na-adịghị Agbanwe Agbanwe
Maka sistemụ na-agbanwe agbanwe (dịka ọmụmaatụ, ibu okpomọkụ na-adịghị agbanwe agbanwe), enwere ike iji njikwa mgbanwe ma ọ bụ njikwa na-adịghị agbanwe agbanwe. Usoro na-adịghị agbanwe agbanwe na-eṅomi ụzọ ụmụ mmadụ si eme mkpebi, dịka ọmụmaatụ:
– “Ọ bụrụ na okpomọkụ dị n'okpuru ebe a kapịrị ọnụ, mee ka okpomọkụ ahụ dịkwuo elu.”
– “Ọ bụrụ na okpomọkụ dị nso na ebe a na-eme ya, belata okpomọkụ ahụ.”
– “Ọ bụrụ na okpomọkụ ebili ngwa ngwa, belata ike.”
Usoro a bara uru mgbe ọ siri ike ịchọpụta ụdị mgbakọ na mwepụ nke sistemụ ahụ.
-
5. Gịnị mere njikwa dijitalụ ji zie ezi karịa?
Ndị njikwa dijitalụ dị mma maka ọtụtụ ihe:
1. Mkpebi na nhazi ka mma: enwere ike ịhazi ọgụgụ ihe mmetụta site na ịkwụ ụgwọ na nzacha.
2. Mkpọtụ nzacha: enwere ike iji sọftụwia (ihe nzacha na-agagharị agagharị, ihe nzacha dị ala) lelee data sensọ ka ọgụgụ ahụ wee kwụsie ike.
3. Algọridim njikwa na-agbanwe agbanwe: enwere ike iji PID, fuzzy, ma ọ bụ pụrụ iche logic.
4. Nlekota na ndekọ: enwere ike idekọ okpomọkụ maka nyocha, nyocha, ma ọ bụ mmezi usoro.
5. Atụmatụ nchekwa: mkpu okpomọkụ karịrị akarị, nchọpụta njehie sensọ, mmechi na-enweghị nsogbu.
N'ime ụlọ ọrụ nri, ọgwụ, na kemịkalụ, atụmatụ ndị a na-akọ osisi na izi ezi dị oke mkpa iji nọgide na-enwe ịdị mma ngwaahịa na irube isi n'ụkpụrụ.
-
6. Ihe ịma aka na njikwa okpomọkụ dijitalụ
N'agbanyeghị nkà ha dị elu, sistemụ njikwa okpomọkụ dijitalụ ka na-eche ọtụtụ ihe ịma aka ihu:
– Inertia okpomọkụ: Ihe na-ekpo ọkụ na ihe a na-ekpo ọkụ nwere oge nzaghachi. N'ihi ya, okpomọkụ nwere ike ịnọgide na-arị elu ọbụlagodi mgbe agbanyụrụ ihe na-ekpo ọkụ (overshoot).
– Ntinye ihe mmetụta: Ọnọdụ ihe mmetụta dị oke mkpa maka izi ezi. Ihe mmetụta dị anya site na ihe bụ isi nwere ike ibute ọgụgụ na-anaghị anọchite anya ya.
– Nsogbu gburugburu ebe obibi: ikuku na-asọfe, imepe na imechi ụzọ, mgbanwe n'ibu, ma ọ bụ mgbanwe na voltaji eletriki na-emetụta nkwụsi ike.
– Njehie nhazi: ihe mmetụta na-agagharị agagharị ma ọ bụ usoro ọgụgụ na-ezighi ezi nwere ike ime ka njikwa ahụ "chụsoo" okpomọkụ na-ezighi ezi.
Ya mere, nhazi sistemụ na-eburu n'uche nhọrọ sensọ kwesịrị ekwesị, mwepụ okpomọkụ, nhazi PID, na nchekwa ọzọ.
-
7. Ezigbo ojiji nke Njikwa Okpomọkụ Dijitalụ
Ụfọdụ ihe atụ nke ojiji ya:
– Refriji/Friza: ihe mmetụta na-agụ okpomọkụ ụlọ, onye njikwa na-achịkwa compressor na okirikiri gbazee.
– Oven eletriki: Njikwa PID na-achịkwa ihe na-ekpo ọkụ iji nọgide na-enwe okpomọkụ kwụsiri ike dịka uzommeputa si dị.
– Incubator: na-eme ka okpomọkụ na-adịgide adịgide maka àkwá ma ọ bụ ọdịbendị microbiological.
– Igwe ọrụ mmepụta ihe: na-edobe okpomọkụ usoro iji hụ na ngwaahịa ahụ na-agbanwe agbanwe.
– Ụlọ sava: Njikwa HVAC na-edobe okpomọkụ zuru oke ka ngwaọrụ ahụ ghara ịkpo oke ọkụ.
N'ọtụtụ ngwaọrụ ọgbara ọhụrụ, a na-ejikọkwa ndị njikwa dijitalụ na sistemụ IoT ka ndị ọrụ wee nwee ike inyocha okpomọkụ site na ngwa.
-
Mmechi
Teknụzụ Njikwa Okpomọkụ Dijitalụ na-arụ ọrụ na ụkpụrụ mkpọchi-loop: ihe mmetụta na-agụ okpomọkụ, ihe njikwa na-agbakọ ọdịiche dị na ebe a na-ahazi ihe, wee algọridim njikwa na-ekpebi ihe a na-eme site na ihe na-eme ka okpomọkụ ma ọ bụ oyi rụọ ọrụ. Uru ndị bụ isi nke njikwa dijitalụ dị na nkenke ya, mgbanwe algọridim (ON/OFF, P, PID, fuzzy), ikike nzacha, na atụmatụ nlekota na nchekwa.
Site na nhazi ziri ezi—site na nhọrọ sensọ, sekit ọgụgụ, nhazi njikwa, ruo na ntinye ihe na-eme ihe—usoro Njikwa Okpomọkụ Dijitalụ nwere ike idobe okpomọkụ kwụsiri ike ma dị irè n'ọtụtụ ngwa, ma nke ụlọ ma nke ụlọ ọrụ mmepụta ihe.
-
Ọ bụrụ na ịchọrọ, enwere m ike ịgbanwe isiokwu a ka ọ bụrụ nke teknụzụ karịa (na usoro PID na ihe atụ nhazi) ma ọ bụ nke a ma ama maka ndị na-agụ akwụkwọ n'ozuzu.
