控制器是一種用于自動調節機器輸出的設備。

這些設備通常以“指示控制器"或“溫度控制器"的名義出售。即使是作為溫度控制器出售的設備，許多也能控制溫度以外的其他參數。

溫度、濕度、壓力和流量等物理參數由傳感器輸入以顯示數值。系統會提供反饋以確保這些數值與設定的目標值相符。產品通常配備顯示屏，用于監控待調整參數的當前值和設定值。

當顯示器使用模擬指針時，稱為模擬控制器；當使用七段數碼管時，稱為數字控制器。目前，數字控制器是主流。對于模擬指針，可以省略電流值顯示。

控制器的用途

控制器廣泛應用于從工業設備到家用電器等各個領域。以下是一些控制器應用示例。

商用水箱和液體儲罐的溫度控制

空調溫度控制

除濕機和加濕器的濕度控制

控制二氧化碳培養箱中二氧化碳的流速以進行細胞培養。

局部排氣通風系統的壓力管理

當您需要保持參數恒定時，可以使用此功能。它還可以與計算機配合使用，以記錄監測數據。

控制器的原理

控制器由傳感器部分、處理/監控部分和輸出部分組成。傳感器部分用于輸入待控的物理量。例如，溫度計用于測量溫度，濕度計用于測量濕度。

在處理和監控部分，輸出值在監控的同時進行調整。測量值和目標值通過電路內置的比較器進行比較，以確定輸出值，然后將輸出值發送到輸出部分。有多種控制操作方法可以提供反饋。

1. 開/關操作

當測量值低于目標值時，此函數會打開輸出；當測量值高于目標值時，此函數會關閉輸出。通過重復此操作，可以使測量值始終接近目標值。

2. 比例作用（P作用）

此操作提供與目標值偏差成比例的控制輸出。與簡單的開/關操作相比，它能實現更平滑的操作，但輸出值在目標值附近波動較大。當輸出值穩定在略微偏離目標值的位置時，這種偏差稱為偏移量，需要使用積分操作或類似方法進行調整。

3. 積分作用（I作用）

這種控制方法利用目標值與測量值之差的時間積分。它常用于消除比例控制中出現的偏差，通常與比例控制結合使用。

4. 差分運算（D運算）

該操作根據被測值的變化率（導數）輸出一個值。如果被測值變化迅速，它會立即輸出一個值，使當前值恢復到其原始值。P、I 和 D 操作的組合稱為 PID 操作，它實現了每種操作優勢的綜合效果。

如何選擇控制器

控制器是根據安裝尺寸、輸入規格、輸出規格、通信方式等因素選擇的。

1. 安裝尺寸

安裝尺寸指的是控制器安裝面板的尺寸。通常，控制器安裝在金屬控制面板的表面，因此應根據可用的安裝空間選擇產品。如果需要安裝多個控制器，請選擇較小的型號。

2. 輸入規格

輸入規格包括輸入信號和輸入點數。這些參數根據待測物理量來選擇。當輸入信號為溫度時，通常使用電阻溫度計或熱電偶。

電阻溫度計大多為PT100Ω型，而熱電偶則根據被測溫度的不同，可選用K型、R型、B型等。對于溫度測量以外的應用，通常會連接輸入電流為4-20mA或1-5V的器件。

輸入信號的數量指的是可以輸入的信號數量。有時，您可能需要對需要兩個或多個輸入點的受控設備實施“級聯控制"，即將兩個控制回路組合在一起。

3. 輸出規格

輸出規格是指傳輸到輸出設備的信號的規格。對于模擬控制，常用的輸出規格為 4-20mA 或 1-5V。對于開關控制，常用的輸出規格為觸點輸出或晶體管輸出。應根據輸出設備的規格進行選擇。