Comme son nom l'indique, un régulateur de température est un instrument utilisé pour contrôler les températures, principalement sans intervention importante de l'opérateur. Un régulateur dans un système de contrôle de température accepte un capteur de température tel qu'un thermocouple ou un RTD comme entrée et compare la température réelle à la température de contrôle souhaitée, ou point de consigne. Il fournit ensuite une sortie à un élément de contrôle.
Digital temperature controllers are used in a variety of applications, ranging from industrial processes to consumer products. For example, industrial applications such as HVAC systems, food processing, and chemical processing often require precise temperature control in order to ensure quality and safety. On the other hand, consumer products such as refrigerators, air conditioners, and water heaters also rely on temperature controllers to maintain a comfortable environment.
Pourquoi les contrôleurs de température sont-ils importants ?
Les contrôleurs de température sont essentiels pour garantir des performances et une sécurité optimales tant dans les équipements industriels que dans les produits de consommation. Ils sont nécessaires dans toute application où une température de processus spécifique doit être stable. Par exemple, dans l'industrie alimentaire, les contrôleurs de température sont essentiels pour préserver les normes de sécurité alimentaire, car ils contribuent à maintenir une plage de température constante et sûre dans les équipements de réfrigération afin d'éviter la détérioration et la contamination des aliments.Il existe deux types de contrôle de la température : le contrôle en boucle ouverte et le contrôle en boucle fermée. Le contrôle en boucle ouverte est un type de système de contrôle dans lequel la sortie du système n'est pas surveillée ni renvoyée à l'entrée. Cela signifie que le système n'est pas autorégulé et qu'il est sujet à des erreurs au fil du temps. Le contrôle en boucle fermée, en revanche, est un type de système de contrôle dans lequel la sortie est surveillée et renvoyée à l'entrée. Cela permet au système d'effectuer les ajustements nécessaires afin de maintenir la sortie dans la plage souhaitée. Le système est ainsi autorégulé et beaucoup moins sujet aux erreurs au fil du temps.
Différents types de régulateurs de température
Il existe trois types de base de régulateurs de processus :Contrôleurs tout ou rien
Le contrôle tout ou rien est un type de système de contrôle dans lequel la sortie d'un système est soit complètement actée, soit complètement inactive, sans état intermédiaire. Ce type de régulateur de température de base est généralement utilisé dans les applications où une réponse binaire est requise ; la sortie est soit entièrement activée, soit entièrement désactivée. Dans ce type de système, la sortie de régulation est soit une valeur discrète (Activé/Désactivé), soit une valeur continue (Ouvert/Fermé). Les systèmes de contrôle actif/inactif sont utiles pour réguler la température, la pression et le débit dans les environnements industriels. Le contrôle actif/inactif est généralement utilisé lorsqu'un contrôle précis n'est pas nécessaire, dans les systèmes qui ne peuvent pas supporter des mises sous tension et hors tension fréquentes, lorsque la masse du système est si importante que les températures changent extrêmement lentement, ou pour une alerte de température. Un type particulier de commande Activé/Désactivé utilisé pour les alarmes est le régulateur de limite. Ce type de régulateur utilise un relais qui se verrouille, qui doit être réinitialisé manuellement, et sert à arrêter un processus lorsqu'une certaine température est atteinte.Régulateurs proportionnels
La régulation proportionnelle est un type de système de régulation à rétroaction qui est utilisé pour maintenir un point de consigne souhaité en ajustant la sortie en fonction de l'erreur entre le point de consigne et la sortie réelle. Ce type de régulation est largement utilisé car il est simple à mettre en œuvre et très précis et réactif. Dans un système de contrôle proportionnel, la sortie est proportionnelle à l'erreur, ce qui signifie que plus le système est proche de la valeur de consigne, plus la sortie sera faible. Ce type de système est également utilisé pour réduire les dépassements et les oscillations qui peuvent se produire avec d'autres types de systèmes de contrôle.Contrôleurs PID
Le contrôle PID utilise une combinaison de trois composants distincts pour contrôler le système : proportionnel, intégral et dérivé (d'où le nom « PID »). Le terme proportionnel est utilisé pour créer une sortie proportionnelle à l'erreur, le terme intégral est utilisé pour éliminer toute erreur en régime permanent, et le terme dérivé est utilisé pour fournir un amortissement et réduire le dépassement. Les paramètres de chacun des termes PID sont ensuite ajustés pour obtenir la réponse souhaitée. 
Contrôle PID
Le troisième type de contrôleur fournit un contrôle proportionnel avec intégral et dérivé, ou PID. Ce contrôleur combine le contrôle proportionnel avec deux ajustements supplémentaires, ce qui aide l'unité à compenser automatiquement les changements dans le système.
Ces ajustements, intégral et dérivé, sont exprimés en unités de temps ; ils sont également désignés par leurs réciproques, respectivement RESET et RATE. Les termes proportionnel, intégral et dérivé doivent être ajustés ou « réglés » individuellement pour un système particulier par essais et erreurs. Il offre le contrôle le plus précis et le plus stable des trois types de contrôleurs, et est particulièrement adapté aux systèmes de masse relativement faible, qui réagissent rapidement aux changements d'énergie ajoutés au processus.
Dans cet autre article, le réglage d'un Contrôleur PID est abordé plus en détail.
Il est recommandé dans les systèmes où la charge change souvent et où le contrôleur doit compenser automatiquement en raison de changements fréquents du point de consigne, de la quantité d'énergie disponible ou de la masse à contrôler. OMEGA propose un certain nombre de contrôleurs qui se règlent automatiquement. Ceux-ci sont appelés contrôleurs à réglage automatique.
Dimensions standard
Les thermostats étant généralement montés à l'intérieur d'un tableau de bord, celui-ci doit être découpé pour pouvoir les accueillir. Afin d'assurer l'interchangeabilité entre les thermostats, la plupart d'entre eux sont conçus selon les dimensions DIN standard. Les dimensions DIN les plus courantes sont indiquées ci-dessous.
Choisissez un thermostat adapté à votre application
Contrôleurs marche-arrêt
Les contrôleurs de processus marche-arrêt sont les contrôleurs les plus simples, dotés d'une fonction de commande marche-arrêt conçue pour offrir les fonctionnalités des contrôleurs PID à usage général, mais à un prix adapté aux applications marche-arrêt.
Contrôleurs PID à réglage automatique
Les contrôleurs PID offrent un contrôle très précis, mais l'algorithme PID est obligatoire. Les contrôleurs à réglage automatique offrent cette fonction.
Contrôleurs multiboucles
Chaque boucle de contrôle comprend généralement une entrée et au moins une sortie. OMEGA propose de nombreux contrôleurs multiboucles capables de gérer plusieurs boucles de contrôle. Le modèle CS8DPT d'OMEGA peut gérer jusqu'à 6 boucles de contrôle.
Contrôleurs de limite de sécurité
Un contrôleur de limite de sécurité est un contrôleur tout ou rien avec une sortie qui se verrouille. Lorsque la sortie change d'état, une réinitialisation manuelle est nécessaire pour la rétablir. Les contrôleurs de limite de sécurité sont généralement utilisés comme contrôleurs redondants, afin d'arrêter un processus lorsque des limites indésirables sont atteintes.
Utilisations courantes dans l'industrie
Les régulateurs de température numériques sont des composants essentiels utilisés dans diverses applications industrielles pour réguler et contrôler les températures au sein d'un système. Ces appareils sont conçus pour maintenir le niveau de précision souhaité et sont souvent utilisés dans des processus tels que le soudage, le brasage, le moulage par injection et la production alimentaire.Voici quelques utilisations courantes des thermostats dans les applications industrielles :
- Réfrigérateurs et congélateurs : les thermostats sont utilisés pour réguler la température des réfrigérateurs et des congélateurs afin de maintenir un environnement sûr pour le stockage des aliments.
- Chauffage, ventilation et climatisation (CVC) : les thermostats sont utilisés pour contrôler la température de l'air dans un bâtiment ou un espace afin d'assurer le confort des occupants.
- Fours et fours industriels : les thermostats sont utilisés pour réguler la température des fours et des fours industriels afin de garantir que les matériaux sont chauffés ou refroidis à la température souhaitée.
- Installations médicales : Les thermostats sont utilisés pour réguler la température des incubateurs, des réfrigérateurs médicaux et d'autres appareils médicaux.
- Traitement chimique : Les thermostats sont utilisés pour réguler la température des processus chimiques afin de garantir la sécurité des travailleurs et la qualité du produit final.
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