Een temperatuurregelaar is onderdeel van een meet- en regelsysteem en is verantwoordelijk voor het regelen van de temperatuur in een installatie. Temperatuurregelaars worden veelal samen met temperatuursensoren ingezet. Naast de standaard aan/uit thermostaatfunctie beschikken temperatuurregelaars over een PID functie. Zodoende kunnen verwarmingsprocessen niet alleen gestart of beëindigd worden maar ook behouden en aangestuurd worden conform vooraf ingestelde waarden.
Een temperatuurregelaar regelt de temperatuur. Als onderdeel van een dynamisch systeem is een temperatuurregelaar verantwoordelijk voor het behouden of bijsturen van de temperatuur.
De temperatuurregelaar regelt het verschil tussen de gemeten waarde en de ingestelde waarde totdat de gemeten waarde gelijk is aan de ingestelde waarde. Ze worden vaak ingezet in combinatie met Pt100 temperatuursensoren. De universele ingang van de temperatuurregelaar moet daarvoor geconfigureerd worden. De Pt100 sensor wordt gelineariseerd in de regelaar. Buiten Pt100 (Pt500 of Pt1000) sensoren kunnen thermokoppels en eenheidssignalen (0..+10V, 4..+20 mA) worden ingesteld.
De klassieke digitale uitgang van de temperatuurregelaar is de relaisuitgang, als maakcontact of wisselcontact. De mechanische output wordt gebruikt voor besturingstaken waarbij een lage schakelfrequentie nodig is (magneetschakelaars, magneetventielen, etc.).
Bij het gebruik van relaisuitgangen moet rekening gehouden worden met de levensduur van de contacten.
Voorbeeld: de technische specificaties van een temperatuurregelaar kan de volgende informatie bevatten: contactlevensduur 350.000 schakelingen bij nominale belasting of 750.000 schakelingen bij 1A. Hoe sneller een proces in de loop van de tijd reageert, hoe hoger de vereiste schakelfrequenties.
Een proportionele temperatuurregelaar (P-regelaar) vormt de regelafwijking op basis van de gewenste waarde en de werkelijke waarde en verhoogt deze afwijking met de proportionele band Xp (Pb). Het resultaat wordt uitgevoerd als het output niveau.
Voorbeeld: bij een regelafwijking van 5K levert een P regelaar voor een temperatuurregeltraject met een Xp van 10d igits een uitgangsniveau van 50%.
Een integrerende temperatuurregelaar (I-temperatuurregelaar) regelt de grootte van de output van de regelaar op basis van het verschil tussen de gemeten en de ingestelde waarde (setpoint).
Voorbeeld: Als de setpoint waarde is ingesteld op 60 s en de regelafwijking is 2 K, dan stijgt het uitgangsniveau met 2 % per 60 s.
Een I-temperatuurregelaar met een relatief grote I-tijd (tn, rt) ten opzichte van het proces reageert traag. De regelaar bouwt het uitgangsniveau langzaam op. De werkelijke waarde beweegt zeer langzaam in de richting van de gewenste waarde.
Een I-temperatuurregelaar met een kleine I-tijd (tn, rt) ten opzichte van het proces bouwt het uitgangsniveau snel op. Als de werkelijke waarde het niveau van de gewenste waarde bereikt, heeft het uitgangsniveau van de regelaar een te hoge waarde aangenomen. Het geleverde vermogen in het proces is te hoog en de werkelijke waarde overschrijft de streefwaarde.
PI-regelaars combineren de voordelen van beide componenten: versterking (P) en uitregeltijd (I). Treedt er bij een PI-regelaar een regelafwijking op, dan verzorgt het P-aandeel de grootte van de uitgangsverandering. Het I-component verzorgt de snelheid tussen de uitgangsveranderingen totdat de regelafwijking 0 is.
Het P-component is de proportionele band PB of XP en het i-component is de integratie tijd RT of TN. ( parameters in Engels / Duits).
PI-temperatuurregelaars worden gebruikt in een breed scala aan toepassingen, zoals HVAC-systemen, ovens, koelkasten en laboratoriumapparatuur.
De D-tijd van een PD-temperatuurregelaar reageert op de verandering van de gemeten waarde.
Wanneer de gemeten waarde verandert in de richting van de wenswaarde en dus het risico bestaat dat de gemeten waarde overschreden wordt, wordt de uitgangsverandering afgeremd met de d-actie.
Wanneer de gemeten waarde van de gewenste waarde weg loopt, wordt de uitgangsverandering versneld door de d-actie.
Een PID-temperatuurregelaar werkt Proportioneel, Integrerend en Differentiërend. Hierbij wordt de intensiteit van de afzonderlijke parameters aangepast aan het te sturen systeem.
Voorbeeld Industriële Ovenbouw:
De engineer stelt op de PID-regelaar een setpoint voor de temperatuur in. Met deze gewenste waarde dient het product in de oven te worden verhit. Een weerstandstemperatuursensor in de oven meet vervolgens de temperatuur en geeft deze door aan de regelaar. De PID-regelaar regelt vervolgens zelfstandig het verwarmingsvermogen. Zodanig dat de gewenste temperatuur in de oven wordt bereikt en behouden gedurende een bepaalde periode.
Door gebruik te maken van een PID-temperatuurregelaar beschikt de oven over een uitgebreidere functionaliteit als de standaard elektronische thermostaatfunctie aan/uit.
