Báwo ni Ìmọ̀-ẹ̀rọ Ìṣàkóso Òtútù Oní-nọ́ńbà ṣe ń Ṣiṣẹ́
Ìmọ̀ ẹ̀rọ Ìṣàkóso Òtútù Oní-nọ́ńbà (DTC) jẹ́ ètò tí a ṣe láti máa tọ́jú òtútù ẹ̀rọ, yàrá, tàbí iṣẹ́ ilé-iṣẹ́ láìsí ìṣòro láàárín ìwọ̀n tí a fẹ́. Láìdàbí àwọn olùdarí òtútù oní-nọ́ńbà, tí ó rọrùn tí ó sì máa ń jẹ́ pé kò péye, àwọn olùdarí òǹọ́ńbà ń lo àwọn sensọ̀, àwọn olùdarí òǹọ́ńbà, àti àwọn algoridimu ìdarí láti ṣàṣeyọrí àwọn ètò tí ó dúró ṣinṣin, tí ó péye, àti tí ó rọrùn láti ṣe àbójútó.
Nínú ìgbésí ayé ojoojúmọ́, a lè rí ìmọ̀ ẹ̀rọ yìí nínú àwọn fìríìjì àti fìríìjì òde òní, àwọn ẹ̀rọ afẹ́fẹ́, àwọn ohun èlò ìgbóná omi, àwọn ààrò iná mànàmáná, àwọn ohun èlò ìkọ́lé, àwọn ẹ̀rọ tí ń ṣe kọfí, àwọn yàrá server, àti àwọn ẹ̀rọ ilé iṣẹ́ bíi àwọn ohun èlò ìgbóná ṣíṣu, àwọn ẹ̀rọ gbígbẹ, àti àwọn ohun èlò ìṣiṣẹ́ kẹ́míkà. Àpilẹ̀kọ yìí jíròrò bí ìṣàkóso ìwọ̀n otútù oní-nọ́ńbà ṣe ń ṣiṣẹ́, láti àwọn èròjà pàtàkì rẹ̀ àti bí iṣẹ́ rẹ̀ ṣe ń lọ sí àwọn ọ̀nà ìṣàkóso tí a sábà máa ń lò.
-
1. Àwọn Ìpìlẹ̀ Ìṣàkóso Òtútù
Ète pàtàkì ti ètò ìṣàkóso iwọn otutu ni lati ṣetọju iwọn otutu gangan nitosi iwọn otutu afojusun ti olumulo tabi eto ti a ṣalaye (setpoint). Nigbati iwọn otutu gangan ba yapa kuro ninu aaye ti a ṣeto, eto naa n ṣe atunṣe.
Iyatọ laarin aaye ti a ṣeto ati iwọn otutu gangan ni a pe ni aṣiṣe naa:
– Àṣìṣe = Àkójọpọ̀ – Ìwọ̀n otútù gidi
Tí ìwọ̀n otútù gidi bá kéré sí ibi tí a ṣètò, ètò náà gbọ́dọ̀ gbóná. Tí ìwọ̀n otútù gidi bá ga jù, ètò náà nílò láti tutù tàbí dín ooru kù. Nínú àwọn olùdarí oní-nọ́ńbà, a máa ń ṣe ìṣirò àṣìṣe yìí nígbà gbogbo (ní àkókò gidi) láti rí i dájú pé ètò náà yára àti dúró ṣinṣin.
-
2. Àwọn Ohun Pàtàkì Nínú Ìṣàkóso Òtútù Oní-nọ́ńbà
Kí ìṣàkóso iwọn otutu oni-nọmba lè ṣiṣẹ́, ọ̀pọ̀lọpọ̀ àwọn èròjà pàtàkì ló wà tí a so pọ̀ mọ́ ara wọn:
a. Sensọ iwọn otutu
Iṣẹ́ sensọ náà ni láti ka ìwọ̀n otútù gidi. Àwọn irú sensọ tó wọ́pọ̀ ni:
– Thermistor (NTC/PTC): Idahun kiakia ati olowo poku, ti a maa n lo ninu awọn ohun elo ile.
– RTD (Resistance Temperature Detector, fún àpẹẹrẹ PT100/PT1000): ó péye, ó sì dúró ṣinṣin, tí a ń lò ní gbogbogbòò ní ilé iṣẹ́.
– Thermocouple (Iru K, J, T, ati bẹẹ bẹẹ lọ): le wọn iwọn otutu giga pupọ, ti o wọpọ fun awọn ààrò ile-iṣẹ.
– Àwọn sensọ oni-nọmba (fún àpẹẹrẹ DS18B20): àbájáde náà ti jẹ́ data oni-nọmba tẹ́lẹ̀, ó yẹ fún àwọn ètò microcontroller.
Sensọ naa yi iwọn otutu pada si ifihan agbara itanna (folti, resistance, tabi data oni-nọmba) eyiti oludari naa lẹhinna ṣe ilana rẹ.
b. Ìmúdàgba Àmì Ìmúdàgba
Kì í ṣe gbogbo àwọn sensọ̀ ló ń ṣe àmì tí a ti ṣetán láti lò. Fún àpẹẹrẹ, àwọn thermocouples ń ṣe àwọn voltages kékeré, tí wọ́n ń nílò amplifier. RTDs àti thermistors nílò ẹ̀rọ pínpín folti tàbí afárá Wheatstone láti rí àwọn ìyípadà resistance kedere. Ìgbésẹ̀ yìí ṣe pàtàkì fún dín ariwo kù àti mímú kí ó péye sí i.
c. ADC (Analog-to-Digital Converter)
Tí sensọ kan bá ń ṣe àmì afọwọ́ṣe, ètò náà nílò ADC láti yí i padà sí dátà oní-nọ́ńbà tí microcontroller lè kà. Ọ̀pọ̀lọpọ̀ àwọn microcontrollers ti ní ADC inú, ṣùgbọ́n nínú àwọn ohun èlò tí ó péye, ADC òde pẹ̀lú ìpele gíga ni a sábà máa ń lò.
d. Olùṣàkóso
“Ọpọlọ” eto naa ni oludari: eyi le jẹ microcontroller, PLC, tabi module iṣakoso iwọn otutu ti a yasọtọ. Oluṣakoso naa n ṣe awọn iṣẹ pataki pupọ:
1. ka data iwọn otutu,
2. fi wé setpoint,
3. ṣiṣẹ algoridimu iṣakoso,
4. fi àwọn àṣẹ ránṣẹ́ sí actuator náà,
5. ṣe àfihàn dátà kí o sì gba ìtẹ̀síwájú olùlò.
e. Amúṣiṣẹ́ (Ẹ̀rọ ìgbóná/ìtutù)
Ohun èlò ìṣeré jẹ́ ohun èlò kan tí ó ń ṣe ìgbésẹ̀ ara láti yí iwọ̀n otútù padà, bíi:
– ohun elo igbona (igbona),
– konpireso itutu,
- olùfẹ́,
– àtọwọdá ìṣàn omi gbígbóná/tútù,
– Peltier (ooru itanna).
Àwọn aṣiṣẹ́ sábà máa ń nílò àwọn awakọ̀ bíi relays, SSRs (Solid State Relays), TRIACs, MOSFETs, tàbí contactors láti ṣe àkóso agbára.
f. Ìfọwọ́sowọ́pọ̀ Olùlò
Lórí ọ̀pọ̀lọpọ̀ ẹ̀rọ, àwọn olùlò lè ṣètò àwọn àmì ìpele nípa lílo àwọn bọ́tìnì, àwọn bọ́tìnì oní-nọ́ńbà, tàbí àwọn àtẹ́wọ́-ìfọwọ́kàn. Àwọn ẹ̀rọ náà tún lè ní àwọn àmì ìró, àwọn àmì ipò, tàbí ìsopọ̀mọ́ra (Wi-Fi/Bluetooth) fún ìṣọ́ra láti ọ̀nà jíjìn.
-
3. Iṣẹ́ Ìṣàkóso Òtútù Oní-nọ́ńbà
Ni gbogbogbo, eto naa n ṣiṣẹ nipasẹ iyipo iyipo ti n tun ṣe:
1. Sensọ naa n ka iwọn otutu ayika tabi ohun naa.
2. A fi àmì náà sí ipò (tí ó bá pọndandan) lẹ́yìn náà a ó wọ inú ADC.
3. Olùdarí náà gba ìwífún nípa ìwọ̀n otútù, lẹ́yìn náà ó ṣírò àṣìṣe náà sí ibi tí a ṣètò rẹ̀.
4. Algorithm iṣakoso naa pinnu iṣẹ naa: mu agbara igbona pọ si, dinku igbona, tan itutu tutu, ati bẹbẹ lọ.
5. A ṣe actuator naa nipasẹ awakọ (relay/SSR/MOSFET).
6. Ètò náà tún ṣe iṣẹ́ náà ní àwọn àkókò kan (fún àpẹẹrẹ ní gbogbo 100 ms, ìṣẹ́jú-àáyá kan, tàbí bí iṣẹ́ náà ṣe nílò).
Yiyii ni ohun ti o mu ki iṣakoso iwọn otutu ṣiṣẹ laifọwọyi ati nigbagbogbo.
-
4. Àwọn Ọ̀nà Ìṣàkóso Tí A Ń Lo Lára
Ìṣàkóso iwọn otutu oni-nọmba le lo ọpọlọpọ awọn ọna iṣakoso. Yiyan naa da lori awọn ibeere deedee, awọn abuda eto, idiyele, ati idiju.
a. Iṣakoso TITAN/PA (Iṣakoso Bang-Bang)
Ọ̀nà tó rọrùn jùlọ nìyí. Tí ìwọ̀n otútù bá wà ní ìsàlẹ̀ ibi tí a ti ṣètò nǹkan, a máa tan ohun èlò ìgbóná. Tí ó bá kọjá ibi tí a ti ṣètò nǹkan, a máa pa ohun èlò ìgbóná (tàbí a máa tan ohun èlò ìgbóná).
Pupọ:
- olowo poku,
- o rọrun lati ṣe,
– o dara fun awọn eto ti o rọrun.
Aini:
- iwọn otutu maa n yipada ni ayika ipo ti a ṣeto;
– kò dára fún àwọn ìlànà tó nílò ìdúróṣinṣin gíga.
A sábà máa ń fi Hysteresis (ibiti ifarada) kún un láti dènà relay láti má tan tàbí pa nígbàkúgbà. Fún àpẹẹrẹ, ibi tí a ti tò sí 30°C pẹ̀lú hysteresis ti 1°C yóò tan gbóná tí ó wà ní ìsàlẹ̀ 29°C àti tí ó bá wà ní ìsàlẹ̀ 30°C.
b. Iṣakoso Onipin (Iṣakoso-P)
Nínú ìṣàkóso ìwọ̀n, ìwọ̀n ìgbésẹ̀ náà (fún àpẹẹrẹ, agbára ìgbóná) jẹ́ ìwọ̀n sí àṣìṣe náà. Bí ìwọ̀n otútù náà ṣe jìnnà sí ibi tí a ti ṣètò rẹ̀, bẹ́ẹ̀ náà ni agbára tí a lò ṣe pọ̀ sí i.
Pupọ:
– iduroṣinṣin diẹ sii ju TITAN/PA,
- dinku awọn iyipo.
Aini:
– àṣìṣe ipò tí ó dúró ṣinṣin lè ṣẹlẹ̀ (iwọ̀n otutu dúró ṣinṣin ṣùgbọ́n ó jìnnà díẹ̀ sí ibi tí a fẹ́ dé) nítorí pé ìgbésẹ̀ náà ń dínkù bí ibi tí a fẹ́ dé ṣe ń sún mọ́.
c. Ìṣàkóso PID (Ìwọ̀n-Ìpín-Ìdásílẹ̀)
PID ni ọ̀nà tó gbajúmọ̀ jùlọ fún ìṣàkóso ìwọ̀n otútù oní-nọ́ńbà tó péye. PID ṣírò ìjáde náà nípa lílo àwọn èròjà mẹ́ta:
– P (Ìwọ̀n): dáhùn sí àṣìṣe lọ́wọ́lọ́wọ́.
– I (Integral): ó ń kó àṣìṣe jọ ní àkókò láti mú àṣìṣe ipò tí ó dúró ṣinṣin kúrò.
– D (Ìyípadà): ó ń sọ àsọtẹ́lẹ̀ ìyípadà iwọ̀n otútù (ní ìbámu pẹ̀lú ìwọ̀n ìyípadà), ó ń ranlọ́wọ́ láti dènà ìkọlù tó pọ̀ jù.
Pupọ:
- konge giga,
- ni anfani lati ṣetọju iwọn otutu iduroṣinṣin,
– o dara fun awọn eto pẹlu awọn agbara ti o nira.
Aini:
– nilo lati tunto awọn paramita (Kp, Ki, Kd),
– ìṣe tó díjú jù.
Nínú àwọn ìṣiṣẹ́ oní-nọ́ńbà, PID sábà máa ń ṣiṣẹ́ ní àkókò ìṣàyẹ̀wò pàtó kan, bíi ìṣẹ́jú-àáyá kan. Lẹ́yìn náà, a máa ń lo ìjáde PID láti ṣàtúnṣe ìṣiṣẹ́ PWM lórí ẹ̀rọ ìgbóná tàbí láti ṣàkóso SSR ní ọ̀nà tí ó yẹ fún àkókò (fún àpẹẹrẹ, ON fún ìṣẹ́jú-àáyá 3, PA fún ìṣẹ́jú-àáyá 7 láàárín fèrèsé ìṣẹ́jú-àáyá 10).
d. Iṣakoso Adaptive ati Imọ-ọrọ Fluzzy
Fún àwọn ètò oníyípadà (fún àpẹẹrẹ, àwọn ẹrù ooru tí kò dúró ṣinṣin), a lè lo ìṣàkóso aláyípadà tàbí ìdarí onípele. Ìlànà onípele máa ń fara wé bí ènìyàn ṣe ń ṣe ìpinnu, fún àpẹẹrẹ:
– “Tí ìwọ̀n otútù bá lọ sílẹ̀ ju ibi tí a yàn lọ, mú kí ooru náà pọ̀ sí i.”
– “Tí ìwọ̀n otútù bá sún mọ́ ibi tí a ti ṣètò, dín ooru kù.”
– “Tí iwọ̀n otútù bá yára ga jù, dín agbára kù.”
Ọ̀nà yìí wúlò nígbà tí ó bá ṣòro láti mọ àpẹẹrẹ ìṣirò ti ètò náà.
-
5. Kí ló dé tí Ìṣàkóso Oní-nọ́ńbà fi péye jù?
Awọn oludari oni-nọmba dara julọ fun ọpọlọpọ awọn idi:
1. Ìpinnu àti ìṣàtúnṣe tó dára jù: a lè ṣe àtúnṣe àwọn ìkà sensọ̀ pẹ̀lú ìsanpadà àti àlẹ̀mọ́.
2. Ariwo àlẹ̀mọ́: a lè fi sọ́fítíwètì (àròpọ̀ ìṣípo, àlẹ̀mọ́ ìlọ́po-ìlọ́po) ṣe àlẹ̀mọ́ ìwífún sensọ̀ kí ìkàwé náà lè dúró ṣinṣin.
3. Algorithm iṣakoso ti o rọ: le lo PID, fuzzy, tabi ọgbọn pataki.
4. Àbójútó àti ìforúkọsílẹ̀: a lè gba ìwọ̀n otútù sílẹ̀ fún ìṣàyẹ̀wò, àyẹ̀wò, tàbí ìdàgbàsókè iṣẹ́.
5. Àwọn ẹ̀ya ààbò: ìró ìgbóná tó pọ̀jù, ìwádìí àṣìṣe sensọ, ìparẹ́ tí kò ní àléébù.
Nínú àwọn ilé iṣẹ́ oúnjẹ, oògùn àti kẹ́míkà, àwọn ohun èlò ìgé igi àti ìṣedéédé wọ̀nyí ṣe pàtàkì fún mímú kí ọjà dára síi àti láti tẹ̀lé àwọn ìlànà.
-
6. Awọn ipenija ninu Iṣakoso Iwọn otutu oni-nọmba
Láìka ọgbọ́n wọn sí, àwọn ètò ìṣàkóso ìgbóná ooru oní-nọ́ńbà ṣì ń dojúkọ ọ̀pọ̀ ìpèníjà:
– Inertia ooru: Ohun èlò ìgbóná àti ohun tí a ń gbóná ní ìdádúró ìdáhùn. Nítorí náà, ooru lè máa pọ̀ sí i kódà lẹ́yìn tí a bá ti pa ohun èlò ìgbóná náà (tó ju bó ṣe yẹ lọ).
– Ipò sensọ̀: Ipò sensọ̀ ṣe pàtàkì fún ìṣedéédé. Sensọ̀ tí ó jìnnà sí ohun pàtàkì lè yọrí sí kíkà tí kò ṣe àfihàn.
– Awọn idamu ayika: sisan afẹfẹ, ṣiṣi ati pipade awọn ilẹkun, awọn iyipada ninu ẹru, tabi awọn iyipada ninu folti ina n ni ipa lori iduroṣinṣin.
– Àṣìṣe ìṣàtúnṣe: àwọn sensọ̀ tí ń yípo tàbí àwọn ìtẹ̀léra kíkà tí kò tọ́ lè fa kí ìṣàkóso náà “lépa” ìwọ̀n otútù tí kò tọ́.
Nítorí náà, ṣíṣe ètò sábà máa ń gba yíyan sensọ tó yẹ, ìyàsọ́tọ̀ ooru, ṣíṣe àtúnṣe PID, àti ààbò afikún.
-
7. Lilo gidi ti Iṣakoso Iwọn otutu oni-nọmba
Diẹ ninu awọn apẹẹrẹ ti lilo rẹ:
– Firiiji/Firiiji: sensọ naa n ka iwọn otutu yara, oludari n ṣakoso compressor ati iyipo didi.
– Ààrò iná mànàmáná: Ìṣàkóso PID ń ṣe àkóso ẹ̀rọ ìgbóná láti mú kí ó gbóná dáadáa gẹ́gẹ́ bí ìlànà náà.
– Incubator: n ṣetọju iwọn otutu ti o duro nigbagbogbo fun awọn ẹyin tabi awọn aṣa microbiological.
– Awọn ẹrọ ile-iṣẹ: ṣetọju awọn iwọn otutu ilana lati rii daju pe didara ọja wa ni ibamu.
– Yàrá olupin: Iṣakoso HVAC n ṣetọju iwọn otutu ti o dara julọ ki ẹrọ naa ko le gbona pupọju.
Nínú ọ̀pọ̀lọpọ̀ àwọn ẹ̀rọ ìgbàlódé, àwọn olùdarí oní-nọ́ńbà tún so mọ́ àwọn ètò IoT kí àwọn olùlò lè ṣe àyẹ̀wò iwọ̀n otútù nípasẹ̀ àpù kan.
-
Ipari
Ìmọ̀ ẹ̀rọ Ìṣàkóso Òtútù Oní-nọ́ńbà ń ṣiṣẹ́ lórí ìlànà pípẹ́: sensọ̀ kan ń ka ìwọ̀n otútù, olùdarí náà ń ṣírò ìyàtọ̀ láti ibi tí a ṣètò sí, lẹ́yìn náà algorithm ìdarí náà ń pinnu iṣẹ́ náà nípasẹ̀ actuator ìgbóná tàbí itutu. Àwọn àǹfààní pàtàkì ti ìṣàkóso oní-nọ́ńbà wà nínú ìṣeéṣe rẹ̀, ìyípadà algoridimu (ON/OFF, P, PID, fuzzy), àwọn agbára ìṣàlẹ̀, àti àwọn ẹ̀yà ara ìmójútó àti ààbò.
Pẹ̀lú àwòrán tó tọ́—láti yíyan sensọ̀, àwọn àyíká kíkà, ṣíṣe àtúnṣe ìṣàkóso, sí ibi tí a ń gbé actuator sí—ètò Ìṣàkóso Òtútù Oní-nọ́ńbà kan lè mú kí òtútù dúró ṣinṣin àti kí ó sì ṣiṣẹ́ dáadáa ní onírúurú ọ̀nà, ní ilé àti ní ilé iṣẹ́.
-
Tí o bá fẹ́, mo lè ṣe àtúnṣe àpilẹ̀kọ yìí sí ẹ̀yà ìmọ̀-ẹ̀rọ tó túbọ̀ ṣe kedere (pẹ̀lú àwọn àgbékalẹ̀ PID àti àpẹẹrẹ àtúnṣe) tàbí ẹ̀yà tó gbajúmọ̀ jù fún àwọn òǹkàwé gbogbogbò.
