การควบคุมและเลือกใช้งาน เครื่องวัดและควบคุมอุณหภูมิ
แท็ก
เครื่องวัดและควบคุมอุณหภูมิ Temperature Control

Temperature Control หรือ เครื่องวัดและควบคุมอุณหภูมิ เป็นเครื่องมือกำจัดค่าอุณหภูมิตามที่กำหนด สามารถทำการควบคุมไม่ว่าจะเป็นเพิ่มหรือลดอุณหภูมิตามช่วงที่ต้องการใช้งานและตามเวลาที่กำหนดได้ ตัวอย่างเช่น การควบคุมความร้อนของฮีตเตอร์ ควบคุมความเย็นในห้องแช่แข็ง  เป็นต้น ซึ่งสำหรับการควบคุมนั้นจะมีแบบไหน รวมไปถึงการเลือกใช้งานสำหรับอุตสาหกรรมนั้นจะต้อง

การควบคุมการทำงานและวิธีเลือกใช้งาน เครื่องวัดและควบคุมอุณหภูมิ

เครื่องวัดและควบคุมอุณหภูมิ

เพื่อการวัดและควบคุมอุณหภูมิในระบบได้อย่างแม่นยำ โดยไม่ต้องใช้คนควบคุมระบบตลอดเวลา โดยการควบคุมอุณหภูมิต้องอาศัยเซนเซอร์วัดอุณหภูมิแบบต่างๆส่งค่าอุณหภูมิที่วัดได้ไปสู่ตัวควบคุมเพื่อรักษาอุณหภูมิให้อยู่ในช่วงที่ต้องการใช้งาน เช่น เทอร์โมคัปเปิลหรือ RTD ตาม อินพุตที่เลือกใช้งาน มาเปรียบเทียบกับอุณหภูมิที่ต้องการควบคุมหรือจุดที่ต้องการ และส่งคำสั่งไปยังอุปกรณ์ที่เราต้องการควบคุม ตัวควบคุมอุณหภูมิเป็นส่วนหนึ่งของระบบควบคุมทั้งหมด

การควบคุมการทำงานของเครื่องวัดและควบคุมอุณหภูมิ

สำหรับการควบคุมการทำงานของเครื่องวัดและควบคุมอุณหภูมินั้นจะมีพื้นฐานด้วยกันอยู่ 3 แบบ เพื่อให้การเลือกใช้งานนั้นสามารถทำได้ตามความต้องการ และเหมาะสมกับลักษณะงานที่ต้องการใช้งาน ซึ่งสำหรับการควบคุมนั้นก็มีดังต่อไปนี้

การควบคุมแบบ On/Off

การควบคุมแบบ On/Off ของเครื่องวัดและควบคุมอุณหภูมิ จะเป็นการควบคุมการใช้งานเครื่องที่ง่ายดาย โดยการนำเอาท์พุตจาก Temperature Control ที่มีสถานะ เปิด (on) หรือ ปิด (off) เท่านั้น จะไม่มีสถานะกลาง

ในส่วนของหลักการทำงาน On หรือ Off เพื่อควบคุมความร้อน หรือความเย็นนั้นสามารถกำหนดค่าคงที่ หรือกำหนดค่าตามที่ต้องการควบคุม ต่ำสุดเป็น On หรือ เป็น Off  และ สูงสุดเป็น On หรือเป็น Off หรือตั้งปิด (on) เมื่ออุณหภูมิมีค่ามากกว่าที่กำหนดไว้ เอาท์พุตจะเปลี่ยนสถานะเป็นเปิด(off) และจะทำซ้ำอย่างนี้ไปเรื่อยๆ เรียกว่า วนลูปการทำงาน (Loop) 

ตัวอย่างเช่น หากต้องการควบคุมอุณหภูมิน้ำร้อนที่ 70°C โดยอุณหภูมิของน้ำปกติอยู่ที่ 25°C และได้ตั้งการควบคุมอุณหภูมิให้ได้อุณหภูมิ 70°C โดยใช้ฮีตเตอร์ทำความร้อน เมื่อน้ำอุณหภูมิถึง 70°C ตัวควบคุมอุณหภูมิก็จะสั่งให้ฮีตเตอร์หยุดการทำงาน (เปรียบเอาท์พุต เปลี่ยนสถานะเป็น Off โดยสั่งให้ฮีตเตอร์หยุดการทำงานเมื่อน้ำมีอุณหภูมิ 70°C) และจะอยู่สถานะ Off ไปเรื่อยๆ อุณหภูมิของน้ำก็จะลดลงต่ำกว่า 70°C  ฮีตเตอร์จะกลับมาทำงานอีกครั้ง (เปรียบเอาท์พุต เปลี่ยนสถานะเป็น On โดยสั่งให้ฮีตเตอร์ทำงาน เพื่อปรับอุณหภูมิของน้ำให้อยู่ที่ 70°C) และระบบจะทำซ้ำแบบนี้ไปเรื่อยๆ (ตามที่เราตั้งค่าวัดควบคุมอุณหภูมิ โดยการใช้ Temperature Control) 

ในกรณีที่อุณหภูมินั้นเกิดเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว ทำให้หน้าคอนแทคเตอร์ เกิดการเปลี่ยนแปลงสถานะอย่างรวดเร็ว จนอาจเกิดความเสียหายได้  ดังนั้นสำหรับการป้องกันจึงต้องมีการหน่วงเวลาระหว่างการเปิดหรือปิด (On/Off) หรือเรียกว่า ฮิสเทอรีซิส (Hysteresis) เช่น Relay เป็นต้น และยังส่งผลให้อายุการใช้งานของอุปการณ์อาจจะสั้นลง การควบคุมอุณหภูมิแบบ On/Off ซึ่งสำหรับการควบคุมแบบนี้เหมาะสำหรับงานที่ค่อยๆ เปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างช้าๆ  

เครื่องวัดและควบคุมอุณหภูมิ

การควบคุมอุณหภูมิแบบ Proportional

การควบคุมอุณหภูมิแบบ Proportional นั้นได้รับการออกแบบมาเพื่อแทนการควบคุม On/Off โดยการควบคุมแบบนี้ได้รับการพัฒนาขึ้นมาเพื่อจะช่วยลดพลังงานที่จ่ายให้กับฮีตเตอร์เมื่ออุณหภูมิเข้าใกล้จุดที่ต้องการใช้งาน (SV) สำหรับผลของฮีตเตอร์ที่ทำงานช้าลง จะช่วยให้ไม่เกิดการ Overshoot ของอุณหภูมิใช้งาน (SV) แต่จะเข้าใกล้อุณหภูมิใช้งาน (SV) และรักษาอุณหภูมิให้คงที่ 

สำหรับการควบคุมอุณหภูมิแบบ Proportional จะทำงานโดยการเปิดและปิด การทำงานสำหรับช่วงเวลาสั้นๆ การกำหนด Time Proportioning นี้จะเปลี่ยนอัตราส่วนของเวลา เปิด และเวลา ปิด ในการควบคุมอุณหภูมิ แบบ Proportional นั้นเกิดขึ้นจากค่า Proportional Band ซึ่งจะทำงานเมื่อเข้าใกล้อุณหภูมิใช้งาน (SV) หากเลยจากค่า Proportional Band ไปแล้ว จะเปลี่ยนเป็นการควบคุมแบบ On/Off แทนที่อุณหภูมิใช้งาน (SV) (จุดตรงกลางของ Proportional Band) 

การทำงานแบบ On /Off นั้นจะมีอัตราส่วนคือ 1:1  นั่นคือเวลา On และเวลา Off เท่ากัน หากอุณหภูมิแตกต่างจากจุดที่กำหนดไว้มาก เวลา On และเวลา Off จะแปรผันตามสัดส่วน โดยจะมีความแตกต่างของอุณหภูมิ หากอุณหภูมิต่ำกว่าอุณหภูมิใช้งาน (SV) การทำงานจะ On นานขึ้น หากอุณหภูมิสูงเกินไปการทำงานจะ Off นานขี้นด้วยเช่นกัน

การควบคุมอุณหภูมิแบบ PID

การควบคุมอุณหภูมิแบบ PID ประกอบไปด้วย Proportional, Integral และ Derivative การควบคุมแบบ PID เป็นการควบคุม Proportional ที่เพิ่มสองรายการเข้ามาซึ่งจะช่วยควบคุมแบบอัตโนมัติโดยการชดเชยค่าที่เปลี่ยนแปลงในระบบ

การปรับ Integral และ Derivative จะแสดงในหน่วยของเวลา โดยการปรับ Proportional, Integral และ Derivative จะต้องถูกปรับทีละตัว เพื่อให้การควบคุมแม่นยำและเสถียรที่สุด ซึ่งการควบคุมอุณหภูมิแบบ PID ของเครื่องวัดและควบคุมอุณหภูมินั้นจะใช้งานได้ดีในระบบที่ค่อนข้างเล็กซึ่งตอบสนองเร็วต่อพลังงานที่เพิ่มเข้ามาในระบบ

อีกหนึ่งรูปแบบการควบคุมการทำงานของเครื่องวัดและควบคุมอุณหภูมิ อย่าง Step Control หรือ Programable Temperature Control เป็นการควบคุมอุณหภูมิอีกรูปแบบหนึ่ง ที่สามารถกำหนดอุณหภูมิได้หลายจุดเรียงตามลำดับล่วงหน้า เหมาะกับงานที่ต้องการรักษาระดับอุณหภูมิ หรืองานที่ค่อยๆ ลด หรือเพิ่มอุณหภูมิ เช่น งานอบเซรามิค เป็นต้น

การประยุกต์ใช้งานของเครื่องวัดและควบคุมอุณหภูมิ

เครื่องวัดและควบคุมอุณหภูมิ

เครื่องวัดและควบคุมอุณหภูมินั้นสามารถนำไปใช้งานในด้านการวัดและควบคุมอุณหภูมิในอุตสาหกรรมต่างๆ ใช้งานได้อย่างหลากหลาย ไม่ว่าจะเป็นอุตสาหกรรมเซรามิค, อุตสาหกรรมพลาสติก, อุตสาหกรรมยาง, อุตสาหกรรมทางเคมีภัณฑ์ และ อุตสาหกรรมอาหาร เป็นต้น 

วิธีการเลือกใช้งานเครื่องวัดควบคุมอุณหภูมิ (Temperature Control)

วิธีการเลือกเครื่องวัดควบคุมอุณหภูมิ ให้เหมาะกับการใช้งานนั้นเป็นสิ่งจำเป็น เพื่อให้การใช้งานเครื่องวัดนั้นถูกต้องตามวัตถุประสงค์และทำงานได้อย่างเต็มประสิทธิภาพ โดยการเลือกก็ขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายๆ อย่าง

อินพุต (Input)

การเลือกอินพุต (Input) นับว่าเป็นการเลือกที่มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อประสิทธิภาพของระบบควบคุมอุณหภูมิซึ่งรวมถึงช่วงการวัดอุณหภูมิ, ความแม่นยำ และการใช้งานในสภาพแวดล้อมต่างๆ อีกด้วย

เอาท์พุต (Output)

การเลือกเอาท์พุต (Output) นั้นก็ขึ้นอยู่กับอุปกรณ์ที่ต้องการใช้ควบคุมอุณหภูมิ หรืออุปกรณ์ที่ต้องการขยาย (Actuator) เช่น Relay, SSR, 4-20mA และ 0-10VDC

การแจ้งเตือน (Alarm)

การแจ้งเตือนนั้นมีไว้สำหรับการเตือนเมื่อมีความผิดปกติเกิดขึ้นในระบบ หรือสามารถเลือกฟังก์ชันกับอุณหภูมิที่ต้องการให้เตือนได้ โดยการเลือก Alarm ขึ้นอยู่กับฟังก์ชันที่ผู้ใช้งานต้องการนำไปใช้

ขนาดตัวเครื่อง

ขนาดตัวเครื่องก็มีความสำคัญเช่นกัน ควรเลือกขนาดให้เหมาะสมกับหน้างาน ขนาดที่ใช้กันแพร่หลาย เช่น 48 x 48, 96 x 96, 48 x 96, 96 x 48 และ 72 x 72 มม.

เครื่องวัดควบคุมอุณหภูมิใช้งานหลากหลายอุตสาหกรรมทั้งงานที่มีความซับซ้อน ไปจนถึงงานต้มน้ำธรรมดา ทั้งนี้การใช้งานเครื่องวัดควบคุมอุณหภูมิ ก็เพื่อลดจำนวนการใช้คนในการควบคุมระบบ และลดความผิดพลาดที่อาจเกิดขึ้นกับคนอีกด้วย และสำหรับเครื่อง Temperature Control จาก SCMA นั้นก็มีให้เลือกใช้งานได้หลากหลายแบรนด์ อีกทั้งขนาดก็ยังเลือกได้ตามความเหมาะสม โดยรุ่นที่น่าสนใจนั้นก็มีดังนี้