Controlador de Temperatura

Quais são os diferentes tipos de controladores e como eles funcionam?

Existem três tipo básicos de Controlador de temperatura: liga/desliga, proporcional e PID. Dependendo do sistema a ser controlado, o operador poderá optar por um ou outro tipo de controlador.

Controle Liga/Desliga

Um controlador de temperatura liga/desliga destaca-se por ser o mais simples dos dispositivos existentes para controle de temperatura. A saída do dispositivo é ligada ou desligada, sem estado intermediário. Um controlador de temperatura liga/desliga alternará a saída somente quando a temperatura ultrapassar o ponto de ajuste. Em controles de aquecimento, a saída será ligada quando a temperatura estiver abaixo do ponto de ajuste e desligada quando estiver acima do ponto de ajuste. Quando a temperatura ultrapassar o ponto de ajuste para alterar o estado de saída, a temperatura de processo realizará um ciclo contínuo, passando do ponto de ajuste inferior ao superior e vice-versa. Nos casos em que tal ciclo ocorrer rapidamente e para evitar danos nos contatores e nas válvulas, um liga-desliga diferencial, ou "histerese", é adicionado às operações do controlador. Esse diferencial exige que a temperatura ultrapasse o ponto de ajuste em determinado limite antes que a saída seja ligada ou desligada novamente. O liga-desliga diferencial impede que a saída "oscile" ou execute alterações rápidas e contínuas se o ciclo superior ou inferior ao ponto de ajuste ocorrer muito rapidamente. O controle liga-desliga é utilizado quando um controle preciso não é necessário, em sistemas que não sejam ligados e desligados com frequência, onde a massa de um determinado sistema for tão grande que as temperaturas sejam alteradas lentamente, ou ainda, quando utilizado em conjunto com um alarme de temperatura. Dentre os tipos de especiais de controle liga-desliga utilizados como alarmes destacam-se os controladores de limite. Esse controlador utiliza um um relé de travamento, que deve ser rearmado manualmente e tem como propósito desligar um processo quando uma determinada temperatura for atingida.

Controle Proporcional

Os controles proporcionais são projetados para eliminar o ciclo associado ao controle liga/desliga. Os controles proporcionais diminuem a potência média fornecida ao aquecedor quando a temperatura se aproxima do ponto de ajuste. Por isso, o aquecedor diminui sua atividade de modo que não ocorra sobrelevação do ponto de ajuste. Ele permanecerá próximo ao ponto de ajuste e manterá uma temperatura estável. Essa dosagem é realizada ao ligar e desligar a saída em intervalos curtos. Tal "dosagem de tempo" altera a proporção entre o período de tempo "ligado" e o período "desligado" e tem como objetivo controlar a temperatura. Isso ocorre de acordo com uma "banda proporcional", estabelecido próximo ao ponto de ajuste da temperatura. Fora dessa banda, o controlador opera como uma unidade liga-desliga, tanto com a saída completamente ligada (abaixo da banda) quanto totalmente desligada (acima da banda). No entanto, se estiver dentro da banda, a saída é ligada e desligada em relação à diferença de medição do ponto de ajuste. No ponto de ajuste (o ponto médio da banda proporcional), a razão de saída é de 1:1, isto é, os tempos de duração ligado e desligado são os mesmos. Se a temperatura estiver mais distante do ponto de ajuste, os tempo de duração ligado e desligado variam proporcionalmente à diferença de temperatura. Se a temperatura for inferior ao ponto de ajuste, a saída permanecerá ligada por mais tempo; se a temperatura for extremamente alta, a saída permanecerá desligada por mais tempo.

Controle PID

O terceiro tipo de controlador fornece controle proporcional com integral e derivativo, também denominado PID. Esse controlador combina o controle proporcional com dois ajustes adicionais, o que ajuda a unidade a compensar automaticamente as alterações no sistema. Esses ajustes, o integral e o derivativo, são expressos em unidades de tempo. Também são designados por seus recíprocos: RESET e TAXA, respectivamente. Os termos proporcional, integral e derivativo devem ser ajustados individualmente ou "sintonizados" de acordo com um sistema específico por método de tentativa e erro. Esse é o mais preciso e estável dos três tipos de controladores. é melhor utilizado em sistemas que apresentem massa relativamente pequena, as quais reagem rapidamente a alterações de energia adicionada ao processo. Recomenda-se sua utilização em sistemas em que a carga se altere frequentemente e o controlador compense automaticamente, em função de mudanças frequentes nos pontos de ajuste, da quantidade de energia disponível ou da massa a ser controlada.
A OMEGA oferece controladores que se ajustam automaticamente. Eles são conhecidos como controladores autoajustáveis.

Tamanhos Padronizados

Como os controladores de temperatura geralmente são montados no interior de um painel de instrumentos, o painel deve ser cortado para acomodar o controlador de temperatura. A fim de proporcionar a intercambiabilidade entre os controladores de temperatura, a maioria deles é projetada em conformidade com as dimensões do padrão DIN. As dimensões do padrão DIN mais comuns são mostradas abaixo.

Controle Liga/Desliga
Os controladores de temperatura liga/desliga representam o tipo mais simples de controlador equipado com ação de controle liga/desliga.

Controladores PID Autoajustáveis
Os controladores PID fornecem um controle preciso, mas o algoritmo PID requer ajuste. Controladores autoajustáveis que fornecem esta função.

Controlador de Loop Múltiplo
Cada controle de loop é constituído por uma entrada e, pelo menos, uma saída. A OMEGA oferece controladores de loop múltiplo que manipulam mais de um único loop de controle. O modelo CN1507 da OMEGA pode manipular até 7 loops de controle.

Controladores com Limite de Segurança
O controlador de temperatura com limite de segurança é um controlador liga/desliga equipado com uma saída de travamento. Quando há alteração de estado, a saída exige um reset manual para alterá-lo novamente. Os controladores com limite de segurança são utilizados como controladores redundantes e têm como objetivo desligar um processo quando limites indesejáveis são atingidos.

Chaves de Temperatura
Um interruptor de temperatura ajustável é adequado para aplicações que exijam uma solução econômica para o controle da temperatura. Os interruptores de temperatura são menos complicados e apresentam configuração mais simples, se comparados aos controles eletrônicos mais sofisticados.

O que é um controlador PID?

O controlador é uma parte de todo o sistema de controle, e todo o sistema deve ser analisada em selecionar o controlador adequado. Os seguintes itens devem ser considerados ao selecionar um controlador:

1. Tipo de sensor de entrada (termopar, RTD) e intervalo de temperatura
2. Tipo de saída necessário (relé eletromecânico, relé de estado sólido, saída analógica)
3. Algoritmo de controle necessário (liga/desliga, proporcional, PID)
4. Número e tipo de saídas (quente, frio, alarme, limite)