أفضل الآليات للتحكم في درجات حرارة السخان المرنة

تم تصميم السخانات المرنة المصنوعة من مواد السيليكون والبوليميد لتوفير ميزات التسخين لمجموعة واسعة من التطبيقات. تسمح مرونتها للسخانات بالالتفاف حول الأسطح ذات الشكل الفردي عند استخدامها داخل المنتجات أو خارجها. تتمثل مرونة السخان في توفير حرارة كافية للتطبيق المقصود في منطقة معينة دون التدخل في وظائفه.

 

تساعد أنظمة التحكم في السخان وآليات التحكم في مراقبة درجات حرارة السخان المرن لتوفير حرارة كافية عند الضرورة ، دون توفير الكثير مما قد يؤدي إلى إتلاف الدوائر أو مواد التسخين أو التطبيق. ستعتمد أنواع الآليات المستخدمة للتحكم في درجات حرارة السخان على كيفية تخصيص السخان والتكاليف.

 

أنواع ضوابط السخان

نوعان من عناصر التحكم في السخان التي سيتم مناقشتها هما منظمات الحرارة والثرمستورات. سنراجع الاختلافات والإيجابيات والسلبيات وخيارات وحدة التحكم.

 

ثرموستات

لقد سمع معظم العملاء واستخدموا منظمات الحرارة في حياتهم اليومية. هذه هي مستشعرات درجة الحرارة التي تقيم الحرارة المحيطة بها ثم تتحكم في درجة حرارة التسخين. يمكن أن تتحقق الطريقة التي يستشعر بها منظم الحرارة درجة الحرارة بطرق مختلفة ، مثل الاستشعار المحيط واستشعار الخط.

 

يتم استشعار درجة الحرارة المحيطة عندما يقوم منظم الحرارة بتقييم درجات الحرارة المحيطة. سيتم تعيين خوارزمية المستشعر عند نقطة محددة حيث يقوم منظم الحرارة بخفض أو إيقاف درجات الحرارة القادمة من المدفأة. يتضمن استشعار درجة حرارة الخط مراقبة الخط الذي يمتد إلى نظام التدفئة. عندما ترتفع درجة الحرارة هذه أو تقل عن نقطة التحديد ، سيتم تنشيط منظم الحرارة لأداء الوظيفة المطلوبة.

 

تتمثل الوظيفة الأساسية لمنظم الحرارة في استخدام شريط ثنائي المعدن (أو ثنائي المعدن). يربط هذا الشريط نظام التسخين بالدائرة الكهربائية أثناء مرور الكهرباء عبره ، مما يضع السخان في وضع “التشغيل”. عندما يصبح الشريط ساخنًا ، تنحني إحدى القطع المعدنية. في النهاية ، ينحني كثيرًا لدرجة أنه يقطع دائرة كهربائية حيث يتم إيقاف تشغيل السخان ويكون في وضع “إيقاف التشغيل”. عندما تبدأ درجات الحرارة في البرودة ، يبدأ الشريط المعدني في العودة إلى موضعه الأصلي حتى يعود إلى الدائرة لتشغيل درجة الحرارة مرة أخرى.

 

تتمثل مزايا منظم الحرارة في أنها بسيطة ومنخفضة التكلفة. يمكن استخدامها أيضًا لاستشعار الخط بالإضافة إلى الاستشعار المحيط. بعض العيوب هي أوقات رد فعل أبطأ عند التبديل من أوضاع التشغيل / الإيقاف والتحكم الأسهل في وظائفه. عيب آخر هو أنها ليست طويلة الأمد لأنها يمكن أن تبلى بسبب دورات التشغيل / الإيقاف للشريط ثنائي المعدن ، مما يقلل من موثوقيتها.

 

عادة ما يتم تغليف منظم الحرارة في مطاط السيليكون أو مواد بوليميد حيث يتم تثبيته على منطقة ساخنة. في بعض المناسبات ، يكون للثرموستات منظم حراري في تصميمه.

الثرمستورات

الثرمستور (أو المزدوج الحراري) هو أيضًا مستشعر يراقب درجات الحرارة. يعتبر المقاوم المقاوم للحرارة ، يتمتع الثرمستور بمستوى مقاومة أكبر من المادة الموصلة ، ومستوى مقاومة أقل من المادة العازلة ، وسيغير مقاومته عندما يكون هناك تغير في درجة الحرارة. لن يقوموا بتضخيم أو توليد إشارة. تستخدم الثرمستورات كأجهزة استشعار للمحيط ترصد التغيرات في الموصلية.

 

يتم تصنيع الثرمستور من مجموعة من الأكاسيد والمجلدات والمثبتات حيث يتم تصنيعها في رقائق ثم يتم تقطيعها حسب الشكل والحجم المحددين. هناك نوعان من الثرمستورات المتاحة: ترمستورات التحكم في درجة الحرارة السلبية (NTC) والثرمستورات ذات التحكم الإيجابي في درجة الحرارة (TPC). ستنخفض مقاومته في الثرمستور NTC بينما تزداد درجة الحرارة المحيطة. وفي الوقت نفسه ، ستزداد مقاومته لمقاومة الثرمستور PTC بينما تزداد درجة الحرارة المحيطة. بالنسبة لقياسات درجة الحرارة مثل تلك المستخدمة في السخانات المرنة ، سيتم استخدام الثرمستور am NTC.

 

وظيفة الثرمستور NTC هي أنه عندما يكون هناك تغيير في درجة الحرارة ، ستنخفض مقاومة الثرمستور مع زيادة درجة الحرارة. تعمل هذه المقاومة المتقلبة بطريقة غير خطية (منحنى). يتم التقاط هذه المقاومة بواسطة وحدات التحكم المستخدمة حيث يتم ضبط درجات حرارة السخان المرن بناءً على نقطة الضبط المرغوبة. سيتم تحديد منحنى درجة الحرارة حسب نوع المواد التي سيتم استخدامها لصنع الثرمستور. سيتم استخدام الثرمستور عالي المقاومة للسخانات المرنة ذات درجة الحرارة العالية. سيتم استخدام الثرمستورات ذات المقاومة المنخفضة لتطبيقات درجات الحرارة المنخفضة.

 

من المزايا الكبيرة للثرمستورات أنه يمكن استخدامها في التطبيقات التي توجد بها ضوضاء إلكترونية. يمكن استخدامها أيضًا في البيئات الوعرة التي تواجه ظروفًا قاسية. فهي طويلة الأمد ومتينة وتوفر المزيد من الاستقرار.

 

من عيوب الثرمستورات أنه على الرغم من كونها قراءات دقيقة جدًا لدرجة الحرارة ، إلا أنها قد تكون عرضة للتسخين الذاتي. يحدث هذا عندما تكون درجات الحرارة أعلى. يرجع سبب حدوث هذا إلى انخفاض المقاومة على مواد الثرمستور. لذلك ، قد يمتص الثرمستور الحرارة من حوله.

خيارات تحكم

إذا لم يتم التحكم في نظام السخان المرن بشكل صحيح ، فسيستمر السخان في الارتفاع في درجة الحرارة ، بعد نقطة الضبط. بمرور الوقت ، ستصل خسائر الحرارة إلى مدخلات حرارة متساوية تزداد حسب درجة الحرارة. ستضمن وحدة التحكم تشغيل السخان المرن والوصول إلى درجة الحرارة المحددة له على الفور دون تجاوز المدخلات المبرمجة وحرق السخان. أنواع خيارات التحكم المتوفرة.

 

تشغيل / إيقاف التبديل

مفتاح التشغيل / الإيقاف هو النوع الأساسي للتحكم في درجة حرارة السخان المرن. يعمل عن طريق التشغيل عندما تكون درجة الحرارة أقل من نقطة التحديد والبقاء حتى الوصول إلى نقطة التحديد. بمجرد الوصول إلى هناك ، سيتم إيقاف تشغيل وحدة التحكم. هذا النوع من أجهزة التحكم غير مستقر ، حيث ستتأرجح دورات التشغيل والإيقاف بين أحدهما والآخر مع ارتفاع درجة الحرارة وانخفاضها.

 

تحكم نسبي

بالنسبة لوحدات التحكم هذه ، فإنها ستخفض الطاقة إلى السخان المرن عند الاقتراب من نقطة التحديد. نظرًا لأن عناصر التسخين ذات السلك أو الرقائق المحفورة في السخان ستستمر في إطلاق بعض الحرارة المتبقية ، فإن الوظيفة ستسمح للسخان المرن بالوصول إلى نقطة الضبط المرغوبة عند خرج طاقة أقل. تحتوي العديد من وحدات التحكم النسبية على تحكم تناسبي زمني حيث يتأرجح مفتاح التشغيل / الإيقاف. في بعض الأحيان عند استخدام وحدات التحكم هذه ، ستحوم درجة الحرارة قليلاً فوق النقطة المحددة دون الاصطدام بها أو تجاوزها ، وهو ما يسمى الإسقاط.

 

تحكم نسبي / متكامل / مشتق

تحتوي وحدات التحكم التناسبية / المتكاملة / المشتقة (PID) على خوارزميات رقمية متقدمة مصممة لمنع السقوط الذي تعاني منه وحدات التحكم التناسبية وعدم استقرار التذبذب المحموم الذي يحدث مع تبديل التشغيل / الإيقاف. تأتي PID مع معلمات ضبط للتحكم الأمثل حيث يمكن لأجهزة الاستشعار استخدام عوامل أخرى إلى جانب التغذية المرتدة لدرجة الحرارة لاتخاذ قرارات معينة.

قد يعجبك ايضا
نحن نستخدم ملفات تعريف الارتباط لنمنحك أفضل تجربة ممكنة على موقعنا. بالمتابعة في استخدام هذا الموقع، فإنك توافق على استخدامنا لملفات تعريف الارتباط.
قبول
سياسة الخصوصية