Menguasai Pengontrol Suhu PID: Panduan Desain dan Implementasi Langkah demi Langkah

PID atau pengontrol proporsional integral turunan (PID) digunakan untuk mengontrol tekanan, alur, variabel proses lainnya, dan lebih lanjut, suhu. Tujuan dari pengontrol proporsional integral turunan adalah untuk memaksa umpan balik untuk cocok dengan titik set tertentu berdasarkan pengaturan suhu. Pengontrol Suhu PID terutama digunakan dalam sistem yang bereaksi cepat terhadap perubahan energi yang ditambahkan ke proses. Hal ini sangat berguna dalam sistem dengan beban yang berubah terus-menerus dan terdiri dari massa yang sedikit kecil.

Singkatnya, pengontrol PID adalah perangkat yang melihat titik set dan kemudian mengubah suhu ke titik set yang diinginkan. Jadi, bagaimana Anda menyiapkan pengontrol suhu PID Anda? Apa alat, langkah, dan langkah keamanan yang perlu Anda ikuti? Artikel ini mencoba membahas hampir segala hal terkait pengontrol suhu PID, dari penyiapan hingga alat yang diperlukan hingga langkah-langkah yang harus diikuti, untuk menyebut beberapa.

Prinsip Kerja Pengontrol Suhu PID

Untuk memahami dengan jelas prinsip kerja di balik pengontrol suhu PID, Anda mungkin perlu melihat diagram di bawah ini dengan hati-hati.

Jadi, apa yang terjadi di sini? Titik Set (SP) adalah nilai yang diinginkan yang harus dihasilkan oleh seluruh proses. Asumsikan sistem kontrol suhu di rumah Anda memiliki titik set 22°C;

Oleh karena itu jika Anda ingin seluruh proses menciptakan suhu stabil dekat dengan 22°C atau sesuatu yang sangat dekat dengan itu. Itulah titik di mana pengontrol suhu PID hadir. Pengontrol PID mempertimbangkan titik set dan kemudian membandingkannya dengan nilai nyata dari Variabel Proses (PV).

Kembali di rumah Anda, pengontrol PID kemudian melihat nilai suhu ruangan saat ini dan melihat seberapa jauh atau dekat itu dengan 22°C. Jika titik set (SP) dan variabel proses (PV) sama, maka pengontrol Anda tidak perlu melakukan apa pun. Namun, jika terdapat perbedaan antara kedua nilai tersebut, berarti ada kesalahan yang perlu dikoreksi.

Kembali di rumah Anda, kesalahan yang perlu dikoreksi bisa menjadi pendinginan atau pemanasan, dan ini tergantung pada apakah nilai PV lebih tinggi atau lebih rendah dari SP. Jika suhu rendah, sensor akan menangkap suhu yang lebih rendah dan menyimpannya ke pengontrol. Pengontrol kemudian melihat "kesalahan suhu" dan mencoba mengoreksinya atau mengubahnya ke rentang yang diinginkan. Jika gangguan (peningkatan/penurunan suhu) mengenai sistem lagi, pengontrol kemudian berkarya lagi. Ini sederhana seperti itu.

Menyiapkan Alat PID dan Bahan yang Diperlukan

Apakah Anda berencana menyiapkan pengontrol suhu PID sendiri? Jika iya, maka ada beberapa alat dan bahan yang harus Anda miliki. Dengan menggunakan alat dan bahan yang salah atau standar rendah, tenanglah bahwa pengontrol suhu PID akan memiliki fungsionalitas yang tidak menyenangkan. Alat dan jenis peralatan yang tepat diperlukan untuk menciptakan pengontrol suhu PID yang mengubah atau mengatur suhu ke titik set yang diinginkan.

Berikut adalah alat yang Anda butuhkan saat ingin menyiapkan pengontrol suhu PID sendiri:

• Paku logam, pemegang flux, dan kawat solder
• Mesin frais
• Pengemot laser
• Kabel USB serial TTL-232 FTDI
• Multimeter (baik voltmeter dan ohmmeter)

Langkah pertama menuju pengontrol suhu PID Anda adalah dengan memastikan bahwa semua alat di atas ada dalam milik Anda.

·Bahan

Selain alat, berikut adalah kombinasi bahan yang juga Anda butuhkan:

• Lemaran bakelit tembang satu sisi (baik untuk menggunakan 60*35 mm)
• Mikrokontroler Attiny 45
• Rel paduan padat
• Dioda 1N4004
• Luk kuku
• Kapasitor (mengutamakan SMT 0603 Adafruit book)
• Transformator ac-dc (mengutamakan 230V-9V)
• Transistor
• Penguat operasional
• Pengatur tegangan

Memrogram Pengontrol

Memrogram pengontrol suhu PID dengan tujuan memastikan bahwa ia mencapai perannya bukanlah proses yang rumit seperti itu. Yang Anda butuhkan hanyalah perangkat lunak yang tepat, dan Anda siap. Ada banyak paket perangkat lunak yang dapat diandalkan di luar sana, meskipun PID tuner tampaknya adalah yang terbaik.

Ada beberapa alasan untuk hal itu. Misalnya, perangkat lunak PID Tuner menyederhanakan proses menyesuaikan beberapa loop individu dengan mengurangan osilasi dan peningkatan bandwidth.

Perangkat lunak juga memungkinkan seseorang untuk mencapai persyaratan desain dan kinerja yang diinginkan sambil gratis. PID Tuner kuat, sederhana, dan menawarkan kinerja yang luar biasa dalam berbagai kondisi operasi.

Selain perangkat lunak PID Tuner, seseorang juga dapat menggunakan perangkat lunak IJ-6. Jenis perangkat lunak ini memungkinkan pemantauan dan kontrol yang aman dari berbagai suhu dengan mudah.

Cara Menyesuaikan Nilai PID yang Diperlukan

Penyesuaian adalah proses mengubah suhu ke jumlah yang diperlukan. Sayangnya, menyesuaikan pengontrol suhu PID tampaknya agak sulit mengetahui di mana memulai dan arah mana yang harus diikuti. Ada tiga metode utama penyesuaian pengontrol suhu PID. Mereka meliputi penyesuaian manual, Auto-Tune, dan Tuning Heuristics, sebagaimana dijelaskan di bawah:

·Penyesuaian Manual

Penyesuaian manual dapat dicapai dengan mengatur waktu reset ke nilai maksimum, dengan laju tetap nol. Setelah itu, gain perlu meningkatkan tingkat di mana loop mulai berosilasi dengan amplitudo stabil. Koreksi offset manfaat, manfaat PID harus diatur ke setengah dari nilai reset sambil menyesuaikan waktu.

·Auto-Tune

Di sini, pengontrol PID biasanya "belajar" bagaimana merespons terhadap perubahan atau gangguan apa pun dalam pengaturan PID yang tepat. Ketika seseorang memilih fungsi "Auto-Tune", pengontrol segera memicu output. Penting untuk dicatat bahwa pengontrol memerlukan titik set 10 derajat atau di atasnya agar auto-tuning berhasil.

·Tuning Heuristics

Juga dikenal sebagai metode Ziegler-Nichols, tuning heuristics adalah metode lain untuk menyesuaikan pengontrol PID. Untuk mencapai ini, seseorang harus mengatur nilai integral I dan turunan D gain ke nol. Gain proporsional P kemudian perlahan-lahan ditingkatkan hingga mencapai yang dikenal sebagai gain ultim K_u.

Beberapa Hal yang Perlu Anda Perhatikan

Ketika datang ke pengontrol suhu PID, ada beberapa hal yang perlu Anda perhatikan setiap saat. Di antara hal lain, keselamatan dan langkah keamanan adalah yang paling penting. Anda perlu memastikan bahwa Anda mempertimbangkan langkah pencegahan spesifik sehingga Anda tidak mempersiapkan nyawa Anda atau orang-orang yang dekat dengan Anda ke dalam bahaya. Pertama, jika Anda tidak tahu cara memasang pengontrol suhu PID yang baru Anda peroleh, Anda lebih baik mencari layanan profesional.

Selain itu, sangat penting untuk memastikan bahwa Anda menghubungkan pengontrol suhu Anda di bawah arah petunjuk buku. Juga, pastikan bahwa pencemaran konduktif dikecualikan dari lokasi tempat pengontrol dipasang. Terakhir, pastikan bahwa ada penutup penuh pada bagian vital pengontrol.

Bidang di Mana Pengontrol Suhu PID Dapat Diterapkan

Pengontrol suhu PID digunakan dalam beberapa aplikasi yang layak dicatat. Meskipun kontrol PID kesulitan dengan kebisingan, namun, mereka diperlukan di banyak bidang. Jutaan rumah, kendaraan, dan entitas bisnis di seluruh dunia mengandalkan pengontrol suhu PID. Namun, mereka banyak digunakan di sektor industri.

Berikut adalah beberapa aplikasi industri sehari-hari dari pengontrol suhu proporsional integral turunan (PID).

• Kontrol Suhu Tungku – sebagian besar tungku menyimpan sejumlah besar bahan baku pada suhu tinggi. Terlepas dari panas, suhu bahan tidak berubah cepat. Namun, istilah turunan mengoreksi kesalahan menggunakan sinyal PV yang stabil.

• Kontrol Suhu Batch – di sini, operasi berada di bawah sistem tertutup di mana suhu dapat meningkat ke level yang tidak diinginkan. Pengontrol suhu PID diperlukan untuk menjaga semuanya di bawah kontrol.

• Kontrol pH Netralisasi – banyak industri melihat pH sebagai tantangan yang signifikan. Misalnya, mereka cenderung non-linear pada saat-saat, aspek yang banyak hadapi perusahaan. Itulah tempat pengontrol suhu PID hadir. Pengontrol suhu PID secara efisien netralisasi pH untuk membawanya ke bawah kontrol.

Ringkasan

Seperti namanya, pengontrol suhu PID adalah perangkat yang digunakan untuk mengontrol suhu. Ini terdiri dari sensor yang mengambil masukan dan, di ujung lain, output yang terhubung pada elemen/perangkat seperti pemanas atau kipas angin. Pengontrol suhu PID digunakan di rumah, kendaraan, dan kantor. Namun, mereka banyak digunakan di aplikasi kontrol industri. Penyesuaian diperlukan untuk mencapai tingkat suhu yang diinginkan. Untungnya ada lebih dari satu cara untuk menyesuaikan perangkat ini yang dapat digunakan pengguna. Lebih baik lagi, ada beberapa platform perangkat lunak yang dapat diandalkan seseorang untuk memrogram pengontrol suhu PID agar berfungsi sebagaimana diinginkan. Saat menyiapkan pengontrol suhu PID Anda, penting untuk memastikan bahwa langkah pencegahan spesifik dipertimbangkan. Dengan langkah pencegahan seperti itu, Anda akan memastikan keselamatan Anda dan kelawakan pengontrol suhu Anda.