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Site FTP Introduction aux régulateurs de température
Comme son nom l’indique, un régulateur de température est un instrument utilisé pour contrôler la température. Le régulateur de température prend une entrée provenant d’un capteur de température, et possède une sortie reliée à un élément de contrôle, tel qu’un dispositif de chauffage ou de ventilation.
Pour contrôler la température de procédé avec précision, sans intervention majeure de l’opérateur, le système de contrôle de température repose sur un régulateur acceptant un capteur de température comme entrée, tel qu’un thermocouple ou un élément Rtd. Il compare la température réelle à la température de régulation désirée, ou à la consigne, et propose une sortie à un élément de contrôle. Le régulateur est une partie du système de contrôle complet, et l’ensemble du système doit être analysé lors de la sélection du régulateur approprié. Les éléments suivants doivent être pris en compte lors du choix d’un régulateur :
Le type de capteur d’entrée (thermocouple, Rtd) et la gamme de température
Le type de sortie requis (relais électromécanique, semi-conducteur, sortie analogique)
L’algorithme de contrôle nécessaire (marche / arrêt, proportionnel, PID)
Nombre et type de sorties (chauffage, refroidissement, alarme, limite)
Quels sont les différents types de régulateurs et comment fonctionnent-ils?
Il existe trois types de régulateurs de base : marche-arrêt, proportionnels et PID. Selon le système à contrôler, l’opérateur sera en mesure d’utiliser l’un des types de régulateurs pour contrôler le procédé.
Quels sont les différents types de régulateurs et comment fonctionnent-ils? Il existe trois types de régulateurs de base : marche-arrêt, proportionnels et PID. Selon le système à contrôler, l’opérateur sera en mesure d’utiliser l’un des types de régulateurs pour contrôler le procédé.
Commande marche/arrêt Le régulateur marche-arrêt est le dispositif de contrôle de température le plus simple. La sortie de l’appareil est allumée ou éteinte, sans état intermédiaire. Un régulateur à marche-arrêt commute la sortie uniquement lorsque la température franchit la valeur de consigne. Pour le contrôle du chauffage, la sortie est activée lorsque la température est inférieure à la consigne, et désactivée quand la température est supérieure à la consigne. Puisque la température franchit la valeur de consigne pour changer l’état de sortie, la température du procédé est continuellement en cyclage, en partant d’en dessous de la consigne, jusqu’au-dessus, puis à nouveau en dessous. Dans les cas où ce cycle se produit rapidement, et pour éviter d’endommager les contacteurs et les vannes, un différentiel de marche-arrêt, ou « hystérésis », est ajouté aux opérations du régulateur. Ce différentiel exige que la température dépasse la consigne d’un certain nombre de degrés avant que la sortie ne soit activée ou désactivée à nouveau. Le différentiel empêche les « claquements » de sortie ou les commutations continues et rapides, si le cycle au-dessus et au-dessous du point de consigne est très rapide. La commande marche-arrêt est généralement utilisée quand un contrôle précis n’est pas nécessaire, dans les systèmes qui ne peuvent pas supporter une activation et une désactivation fréquentes, lorsque la masse du système est si grande que les changements de température sont très lents ou pour une alarme de température. L’un des types particuliers de commandes marche-arrêt utilisé pour les alarmes est le régulateur de limite. Ce régulateur utilise un relais de verrouillage, qui doit être réinitialisé manuellement, et est utilisé pour arrêter le procédé quand une certaine température est atteinte.
Commande proportionnelle Les commandes proportionnelles sont conçues pour éliminer le cycle associé à la commande marche-arrêt. Un dispositif de commande proportionnelle diminue la puissance moyenne fournie à l’élément chauffant lorsque la température s’approche de la consigne. Cela a pour effet de ralentir le chauffage de telle sorte qu’il ne dépasse pas la consigne, mais il s’approche du point de consigne et maintient une température stable. Cette action proportionnelle peut être accomplie en activant et désactivant la sortie à de courts intervalles de temps. Ce « dosage proportionnel » modifie le rapport entre la période en « marche » et « arrêt » afin de réguler la température. L’action de dosage se produit au sein d’une « bande proportionnelle » autour de la température de consigne. En dehors de cette bande, le régulateur fonctionne en tant qu’unité marche-arrêt, avec la sortie soit entièrement en marche (en dessous de la bande), soit totalement hors tension (au-dessus de la bande). Cependant, au sein de la bande, la sortie est activée et désactivée en fonction de la différence de mesure de la valeur de consigne. Au point de consigne (le point médian de la bande proportionnelle), le rapport de la commande marche/arrêt de la sortie est de 1:1; autrement dit, la période d’activation et la période de désactivation sont équivalentes. Si la température est plus éloignée de la valeur de consigne, les temps de marche/arrêt varient proportionnellement aux différences de température. Si la température est inférieure à la consigne, la sortie sera activée plus longtemps; si la température est trop élevée, la sortie sera désactivée plus longtemps.
Commande PID Le troisième type de régulateur offre un contrôle proportionnel intégral et dérivé, ou PID. Ce contrôleur combine la commande proportionnelle à deux ajustements supplémentaires, ce qui permet à l’unité de compenser automatiquement les changements au sein du système. Ces ajustements, intégral et dérivé, sont exprimés en unités de temps; ils sont aussi respectivement et réciproquement appelés, RÉINITIALISATION et TAUX. Les fonctions proportionnelles, intégrales et dérivées doivent être ajustées individuellement ou « accordées » à un système particulier d’essai et erreur. Ce dernier permet le contrôle le plus précis et stable des trois types de régulateurs, et s’avère plus performant dans les systèmes dotés d’une masse relativement faible, ou dans ceux qui réagissent rapidement aux modifications énergétiques et procédurales. Il est recommandé pour les systèmes enregistrant des changements fréquents de charge, où le régulateur est supposé compenser automatiquement les changements fréquents de consigne, de quantité d’énergie disponible ou de masse à contrôler. OMEGA propose un certain nombre de régulateurs ajustant automatiquement leurs valeurs. Ils sont connus comme des régulateurs auto-adaptatifs.
Tailles standard Puisque les régulateurs de température sont généralement montés à l’intérieur d’un panneau, celui-ci doit être découpé afin d’y installer ces derniers. Afin d’offrir la possibilité d’interchangeabilité entre les régulateurs de température, la plupart des régulateurs sont conçus en tailles DIN standards. Les tailles DIN les plus courantes sont indiquées ci-dessous.
Types de régulateurs de température
Régulateurs marche-arrêtLes régulateurs marche-arrêt sont le type le plus simple des régulateurs dotés d’une commande marche/arrêt.
Régulateurs PID auto-adaptatifsLes régulateurs PID offrent des régulations très précises, mais l’algorithme PID nécessite un réglage. Les régulateurs auto-adaptatifs permettent cette fonctionnalité.
Régulateurs multi-bouclesChaque boucle de régulation est normalement composée d’une entrée et d’au moins une sortie. OMEGA vous propose de nombreux régulateurs multi-boucles pouvant prendre en charge plusieurs boucles de régulation. Le régulateur CN1507 d’OMEGA est capable de gérer jusqu’à 7 boucles de régulation.
Régulateurs de limite de sécuritéUn régulateur de limite de sécurité est un régulateur marche/arrêt doté d’une sortie de verrouillage. Lorsque la sortie change d’état, le retour à l’état précédent nécessite une réinitialisation manuelle. Les régulateurs de limite de sécurité sont généralement utilisés comme des régulateurs répétitifs pour arrêter un procédé lorsque des limites indésirables sont atteintes.
Commutateurs de températureUn commutateur de température adaptable convient bien aux applications demandant une solution économique à la régulation de température. Les commutateurs de température sont généralement moins compliqués et plus faciles à installer que les régulateurs électroniques plus sophistiqués.
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