Qu’est-ce qu’un contrôleur thermique ?
Un contrôleur thermique est un dispositif ou un composant qui envoie un signal ON/OFF à une unité de chauffage ou de refroidissement électrique afin de maintenir la température de l’objet constante.
Il est équipé d’une carte de contrôle, d’une alimentation, d’une connexion de capteur, d’une connexion de chauffage et d’une connexion de refroidissement.
Le contrôle PID va des appareils bon marché qui ne s’allument et ne s’éteignent qu’à proximité de la température de consigne, à ceux qui détectent les changements subtils de température et émettent moins de signaux de commande ON et plus de signaux OFF lorsqu’ils sont proches de la température de consigne, et plus de signaux ON et moins de signaux OFF lorsqu’ils sont éloignés de la température de consigne, afin de maintenir la température à proximité de la température de consigne. Il existe des thermocontrôleurs coûteux dotés de programmes intégrés.
Utilisations des contrôleurs thermiques
Les contrôleurs thermiques bon marché sont souvent utilisés lorsque la plage de température variable est étroite ou que le dispositif de contrôle est petit, par exemple pour contrôler la température d’un petit réservoir d’eau.
Les thermorégulateurs plus coûteux sont souvent utilisés lorsque la plage de température variable est large, que l’équipement de contrôle est extrêmement grand ou qu’un maintien très précis de la température est nécessaire, et ils sont incorporés dans l’équipement utilisé pour la recherche, les expériences et les tests.
Ces régulateurs sont essentiels pour les kits de contrôle de l’environnement disponibles dans les magasins de bricolage, les analyseurs et les incubateurs utilisés en biologie et en médecine, et les équipements de contrôle dans les installations pétrochimiques et alimentaires.
Principe des contrôleurs thermiques
Le principe et les caractéristiques des contrôleurs thermiques sont décrits.
Les contrôleurs thermiques à commande ON/OFF maintiennent la température d’un objet à un niveau constant en convertissant le signal d’un capteur de température en température, en émettant un signal ON s’il est inférieur à la valeur définie et un signal OFF s’il dépasse la valeur définie, déplaçant ainsi le chauffage ou le refroidissement.
Il existe des modèles numériques qui utilisent un programme de contrôle et des modèles analogiques qui déplacent des interrupteurs en réponse à des changements de température.
Les contrôleurs thermiques coûteux et de haute précision sont principalement de type PID.
La régulation PID, ou Proportional-Integral-Differential Controller, combine l’action proportionnelle, qui produit une sortie proportionnelle à la différence entre la température actuelle et la température de consigne, avec l’action intégrale, qui produit une sortie proportionnelle à la valeur intégrale de cette différence de température, moins une action dérivée, qui produit une sortie proportionnelle à la dérivée de la différence de température. La modulation de la largeur d’impulsion de la forme d’onde de la tension de sortie est utilisée pour réguler la sortie des appareils de chauffage et de refroidissement.
Concrètement, il s’agit d’une régulation qui s’approche le plus rapidement possible de la température de consigne (action proportionnelle), qui corrige les excès de chauffage et de refroidissement (action intégrale) et qui supprime les hausses et les baisses de température à proximité de la température de consigne (action dérivée). L’action différentielle peut être comparée au fait d’appuyer sur le frein.