कार्ट्रिज हीटर के लिए तापमान नियंत्रण रणनीतियाँ
एक साँचा कभी-कभी दो समान समझे जाने वाले कार्ट्रिज हीटरों के बीच 20 डिग्री तापमान का अंतर क्यों दिखाता है? हर बार नियंत्रक चालू होने पर तापमान 30 डिग्री से अधिक क्यों हो जाता है?
हीटर स्वयं समीकरण का केवल आधा हिस्सा है। कैसेसिंगल-एंडेड कार्ट्रिज हीटरनियंत्रित किया जाता है यह निर्धारित करता है कि सिस्टम स्थिर तापमान बनाए रखता है या बेतहाशा उतार-चढ़ाव करता है। गलत नियंत्रण विधि चुनने से हीटर अधिक काम कर सकता है, उसका जीवन कम कर सकता है और असंगत परिणाम दे सकता है। बुनियादी नियंत्रण रणनीतियों को समझने से इन समस्याओं से बचने में मदद मिलती है।
सबसे सरल नियंत्रण विधि ऑन{0}}ऑफ़ (बैंग-बैंग) नियंत्रण है। एक थर्मोस्टेट या साधारण नियंत्रक इसे घुमाता हैकारतूस हीटरजब तापमान निर्धारित बिंदु से नीचे चला जाता है तो पूरी तरह से चालू हो जाता है और जब तापमान निर्धारित बिंदु से ऊपर चला जाता है तो पूरी तरह से बंद हो जाता है। यह विधि सस्ती है और बड़े तापीय द्रव्यमान या ढीली सहनशीलता वाले अनुप्रयोगों के लिए काम करती है। हालाँकि, ऑन-ऑफ-नियंत्रण तेजी से थर्मल साइक्लिंग का कारण बनता है। प्रत्येक चक्र आंतरिक प्रतिरोध तार का विस्तार और संकुचन करता है, जिससे अंततः थकान विफलता हो जाती है। तापमान भी निर्धारित बिंदु के आसपास अक्सर 10 डिग्री या उससे अधिक दोलन करता रहता है। चिकित्सा उपकरण मोल्डिंग या अर्धचालक परीक्षण जैसे सटीक अनुप्रयोगों के लिए, यह अस्वीकार्य है। चालू-नियंत्रण से भी विषयसिंगल-एंडेड कार्ट्रिज हीटरहर बार चालू होने पर अधिकतम करंट तक, जो आंतरिक कनेक्शन पर जोर देता है।
एक बेहतर तरीका समय का आनुपातिक नियंत्रण है, जिसे अक्सर बर्स्ट फायरिंग कहा जाता है। हीटर को पूरी तरह से चालू और बंद करने के बजाय, नियंत्रक बिजली को तेजी से चक्रित करता है-अक्सर प्रति सेकंड कई बार। औसत पावर स्तर प्रदान करने के लिए ऑन-{4}टाइम और ऑफ-टाइम का अनुपात अलग-अलग होता है। उदाहरण के लिए, 50% बिजली देने के लिए, नियंत्रक हीटर को 0.5 सेकंड के लिए चालू कर सकता है और 0.5 सेकंड के लिए बंद कर सकता है। यह विधि बड़े तापीय झटकों को समाप्त कर देती है क्योंकि हीटर कभी भी एक लंबी पल्स में पूरी तरह से ठंडे से पूरी तरह गर्म की ओर नहीं जाता है। तापमान में उतार-चढ़ाव बहुत छोटे होते हैं। अधिकांशकारतूस हीटरअनुप्रयोगों को समय आनुपातिक नियंत्रण से लाभ होता है, विशेष रूप से जब एक यांत्रिक संपर्ककर्ता के बजाय एक ठोस राज्य रिले (एसएसआर) के साथ जोड़ा जाता है। एसएसआर में कोई गतिशील भाग नहीं होता है, यह चुपचाप स्विच करता है और लाखों चक्रों तक चलता है।
चरण-कोण नियंत्रण आनुपातिकता को एक कदम आगे ले जाता है। पूरे चक्र में बिजली को चालू और बंद करने के बजाय, एक चरण{2}कोण नियंत्रक एसी बिजली के प्रत्येक आधे चक्र को छोटे टुकड़ों में काट देता है। यह लगभग बिना किसी तापमान तरंग के, अविश्वसनीय रूप से सुचारू बिजली नियंत्रण प्रदान करता है। नकारात्मक पक्ष यह है कि चरण {{6} कोण नियंत्रण विद्युत शोर (हार्मोनिक विरूपण) उत्पन्न करता है जो संवेदनशील इलेक्ट्रॉनिक्स में हस्तक्षेप कर सकता है। इसमें एसएसआर की सावधानीपूर्वक हीट सिंकिंग की भी आवश्यकता होती है। उन अनुप्रयोगों के लिए जहां 0.5 डिग्री के भीतर तापमान स्थिरता की आवश्यकता होती है, जैसे कि कुछ प्रयोगशाला उपकरण, {{11, चरण, {12, कोण नियंत्रण अतिरिक्त जटिलता के लायक है। मानक औद्योगिक हीटिंग के लिए, समय आनुपातिक नियंत्रण आमतौर पर पर्याप्त होता है।
इन नियंत्रण विधियों के पीछे पीआईडी (आनुपातिक-इंटीग्रल-व्युत्पन्न) नियंत्रकों का दिमाग होता है। एक पीआईडी नियंत्रक लगातार गणना करता है कि तापमान सेटपॉइंट (आनुपातिक त्रुटि) से कितनी दूर है, यह कितने समय से बंद है (अभिन्न त्रुटि), और यह कितनी तेजी से बदल रहा है (व्युत्पन्न त्रुटि)। इसके बाद यह ओवरशूट और अंडरशूट को कम करने के लिए पावर आउटपुट को समायोजित करता है। एक अच्छी तरह से ट्यून किया गया पीआईडी नियंत्रक उचित आकार के साथ 1 डिग्री के भीतर तापमान बनाए रख सकता हैसिंगल-एंडेड कार्ट्रिज हीटर. आधुनिक नियंत्रकों पर स्वचालित ट्यूनिंग सुविधाएं सेटअप को अपेक्षाकृत सरल बनाती हैं। हालाँकि, पीआईडी नियंत्रकों के लिए आवश्यक है कि हीटिंग सिस्टम प्रतिक्रियाशील होकारतूस हीटरएप्लिकेशन के लिए बहुत छोटा है, पीआईडी इसे हर समय 100% पावर पर चलाएगा, जिससे उद्देश्य विफल हो जाता है।
सेंसर प्लेसमेंट उतना ही महत्वपूर्ण है जितना कि नियंत्रक। थर्मोकपल या आरटीडी को बहुत दूर रखा गया हैकारतूस हीटरधीरे-धीरे प्रतिक्रिया देगा, जिससे नियंत्रक ओवरशूट हो जाएगा। बहुत करीब रखा गया सेंसर बहुत तेजी से प्रतिक्रिया कर सकता है और शिकार का कारण बन सकता है। आदर्श स्थान सीधे हीटर की सतह पर आए बिना गर्म क्षेत्र के जितना संभव हो उतना करीब है। मोल्ड अनुप्रयोगों के लिए, थर्मोकपल को अक्सर कार्ट्रिज हीटर छेद के पास ड्रिल किए गए अलग-अलग छोटे छेद में डाला जाता है। थर्मल कंपाउंड के साथ सेंसर को ब्लाइंड होल में रखने से प्रतिक्रिया समय में सुधार होता है। एकाधिक सेंसर का उपयोग करना और उनकी रीडिंग का औसत बड़े गर्म क्षेत्रों के लिए और भी बेहतर नियंत्रण प्रदान करता है।
एक अक्सर -अनदेखा किया जाने वाला विवरण एकाधिक का नियंत्रण हैएकल-समाप्त कार्ट्रिज हीटरउसी जोन पर. एक ही नियंत्रक पर कई हीटरों को समानांतर करना आम बात है, लेकिन इसमें जोखिम भी हैं। यदि एक हीटर खुल नहीं पाता है, तो शेष हीटरों को समान वोल्टेज प्राप्त होता है, लेकिन अब कुल वाट क्षमता की आपूर्ति अकेले करनी होगी। वे ज़्यादा गरम हो सकते हैं और एक झरने में विफल हो सकते हैं। प्रत्येक के लिए व्यक्तिगत फ़्यूज़ या वर्तमान निगरानी का उपयोग करनाकारतूस हीटरइसे रोकता है. वैकल्पिक रूप से, प्रत्येक हीटर के लिए अलग नियंत्रण चैनल का उपयोग करें, हालांकि इससे नियंत्रण कैबिनेट की लागत बढ़ जाती है।
फ़ील्ड अवलोकनों के आधार पर, अधिकांश सुविधाएं जो सबसे बड़ा सुधार कर सकती हैं, वह है समय के आनुपातिक नियंत्रण के लिए यांत्रिक संपर्ककर्ताओं को एसएसआर से बदलना। मैकेनिकल संपर्ककर्ताओं को कभी-कभार स्विच करने के लिए डिज़ाइन किया गया है, न कि प्रति दिन हजारों चक्रों के लिए जो आनुपातिक नियंत्रण की मांग करते हैं। एक एसएसआर की लागत पहले से अधिक होती है लेकिन यह लंबे समय तक चलती है और सहज नियंत्रण प्रदान करती है। एक अन्य व्यावहारिक उन्नयन प्रत्येक हीटर सर्किट में एक करंट सेंसर जोड़ना है। यदि कोई हीटर उस समय करंट नहीं खींचता है जब उसे प्रवाहित होना चाहिए, तो ठंडे क्षेत्र के कारण उत्पादन चालू होने से पहले ही नियंत्रक एक अलार्म उत्पन्न कर सकता है।
अंतिम अनुशंसा नियंत्रण रणनीति को अनुप्रयोग आवश्यकताओं और अपेक्षित जीवन के अनुरूप बनाना हैसिंगल-एंडेड कार्ट्रिज हीटर. रफ हीटिंग के लिए जहां ±10 डिग्री स्वीकार्य है, साधारण ऑन-ऑफ नियंत्रण ठीक काम करता है। सटीक प्रक्रियाओं के लिए, एक एसएसआर और समय के अनुपात या चरण के कोण आउटपुट के साथ एक पीआईडी नियंत्रक में निवेश करें। विभिन्न उत्पादन गुणवत्ता आवश्यकताओं के लिए तापमान स्थिरता के विभिन्न स्तरों की आवश्यकता होती है, और एक पेशेवर मूल्यांकन उपकरण के प्रत्येक विशिष्ट सेट के लिए सबसे अधिक लागत प्रभावी नियंत्रण कॉन्फ़िगरेशन की सिफारिश कर सकता है।
