کنترلر دما یکی از ابزارهای حیاتی در مهندسی ابزار دقیق و سیستم‌های کنترل صنعتی است که برای تنظیم و پایدارسازی دما در محدوده‌ای مشخص طراحی شده است. این دستگاه با دریافت داده‌های دمایی از حسگرها، تحلیل شرایط فعلی، و ارسال دستورات کنترلی به عملگرها، نقش مهمی در بهینه‌سازی فرآیندها و افزایش کارایی تجهیزات ایفا می‌کند. در واقع، کنترلر دما واسطی است که میان شرایط محیطی یا فرآیندی و نیازهای سیستم ارتباط برقرار می‌کند تا عملکرد دستگاه‌ها و کیفیت محصولات به بالاترین سطح خود برسد. در ادامه، به بررسی جامع تعریف، اجزا، انواع، عملکرد، و تأثیرات این سیستم در بهبود کارایی دستگاه‌ها پرداخته شده است.

کنترلر دما چیست؟

کنترلر دما یک ابزار الکترونیکی یا الکتریکی است که به طور پیوسته دمای یک محیط، دستگاه، یا فرآیند را اندازه‌گیری و کنترل می‌کند. این دستگاه به گونه‌ای طراحی شده است که دمای سیستم را در یک بازه مشخص حفظ کرده و از نوسانات ناخواسته دمایی جلوگیری کند. به طور مثال، در یک سیستم گرمایشی، کنترلر دما از افزایش بیش از حد دما جلوگیری کرده و در صورت نیاز به انرژی گرمایی، سیستم را فعال می‌کند.

اجزای اصلی کنترلر دما

1.حسگر دما

حسگر یا سنسور دما وظیفه اندازه‌گیری دمای محیط یا فرآیند را بر عهده دارد. این داده‌ها به صورت الکتریکی به کنترلر ارسال می‌شود. بسته به نیاز سیستم، از حسگرهای مختلفی استفاده می‌شود:

• ترموکوپل‌ها: این حسگرها از دو فلز متفاوت ساخته شده‌اند. همچنین ا تولید ولتاژ در اثر تغییر دما، دمای محیط را اندازه‌گیری می‌کنند. آن‌ها دارای دقت بالا و محدوده دمایی وسیع هستند.
• RTD (مقاومت دمایی): این حسگرها بر اساس تغییر مقاومت الکتریکی با تغییر دما کار می‌کنند و برای اندازه‌گیری دقیق‌تر و پایدارتر دما در بازه‌های محدودتر استفاده می‌شوند.ما در این مقاله در رابطه با سنسور RTD و انواع سنسورهای rtd به صورت جزئی صحبت کرده ایم.
• ترمیستورها: در مقایسه با RTD و ترموکوپل، این حسگرها معمولاً ارزان‌تر هستند و برای سیستم‌هایی با محدوده دمایی کوچک مناسب‌اند.ما در این مقاله به بررسی انواع ترمیستورها پرداخته ایم.

2.واحد پردازش و کنترل

این واحد قلب کنترلر دما محسوب می‌شود. داده‌های دمایی از حسگر دریافت و با دمای تنظیم‌شده (Set Point) مقایسه می‌شوند. سپس کنترلر بر اساس الگوریتم‌هایی مانند PID یا کنترل روشن/خاموش تصمیم می‌گیرد که آیا عملگرها (مانند هیتر یا فن) فعال شوند یا خیر. این بخش از نظر نرم‌افزاری به گونه‌ای طراحی شده که بتواند به سرعت و با دقت بالا شرایط را ارزیابی و پاسخ دهد.

3.واحد خروجی

واحد خروجی سیگنال‌هایی تولید می‌کند که به عملگرها ارسال می‌شود. این سیگنال‌ها ممکن است دیجیتال یا آنالوگ باشند و مستقیماً تجهیزات کنترلی مانند رله‌ها، SSR (رله‌های حالت جامد)، یا شیرهای الکترومکانیکی را کنترل کنند. برای مثال، در یک سیستم گرمایشی، خروجی می‌تواند به هیترها ارسال شود تا توان ورودی آن‌ها را کنترل کند.

4.رابط کاربری

کنترلر دما معمولاً مجهز به یک صفحه‌نمایش و دکمه‌های کنترلی است که به کاربر امکان می‌دهد دمای مورد نظر را تنظیم کند، وضعیت فعلی سیستم را مشاهده کند و تنظیمات پیشرفته‌تری انجام دهد. این بخش برای کاربری آسان‌تر طراحی شده است. گاهی اوقات شامل امکانات ارتباطی مانند پورت‌های USB یا رابط‌های بی‌سیم برای اتصال به سیستم‌های نظارتی است.

برای آشنایی با ترموکوپل چیست؟و انواع ترموکوپل کلیک کنید.

انواع کنترلرهای دما

کنترلرهای دما در سه نوع اصلی طراحی و تولید می‌شوند که هر یک ویژگی‌ها و کاربردهای خاص خود را دارند:

1.کنترلرهای روشن/خاموش (On/Off Controllers):

این کنترلرها ساده‌ترین نوع هستند و تنها دو حالت دارند: روشن و خاموش. زمانی که دما به حد تعیین‌شده برسد، کنترلر دستگاه را خاموش می‌کند و اگر دما کاهش یابد، آن را دوباره روشن می‌کند. این نوع کنترلرها معمولاً در سیستم‌هایی با تغییرات دمایی آهسته و نیازهای ساده استفاده می‌شوند.

2.کنترلرهای تناسبی (Proportional Controllers):

در این نوع، خروجی کنترلر به نسبت اختلاف دمای فعلی و دمای تنظیم‌شده تغییر می‌کند. به عبارت دیگر، به جای تغییر ناگهانی وضعیت، خروجی به صورت تدریجی تنظیم می‌شود تا دما به نقطه تنظیم‌شده نزدیک‌تر شود.

3.کنترلرهای PID (تناسبی-انتگرالی-مشتقی):

این کنترلرها پیچیده‌ترین و دقیق‌ترین نوع هستند و شامل سه بخش اصلی می‌شوند:

• تناسبی (Proportional): بر اساس اختلاف دما، یک واکنش سریع ارائه می‌دهد.انتگرالی (Integral): خطاهای پایدار را اصلاح می‌کند و به طور مداوم اختلاف میان دمای فعلی و تنظیم‌شده را کاهش می‌دهد.مشتقی (Derivative): تغییرات آینده دما را پیش‌بینی می‌کند و از نوسانات بیش از حد جلوگیری می‌کند.

کنترلرهای PID در کاربردهای حساس صنعتی مانند کوره‌های ذوب فلز، خطوط تولید شیمیایی، و دستگاه‌های پزشکی استفاده می‌شوند.

4.کنترلر دما دو خروجی:

کنترلر دما دو خروجی دستگاهی الکترونیکی است که برای تنظیم و کنترل دمای یک محیط یا فرآیند مشخص به کار می‌رود و دارای دو خروجی مجزا است. این خروجی‌ها معمولاً برای کنترل دو بار الکتریکی مستقل مانند المنت‌های گرمایشی و سیستم‌های سرمایشی مورد استفاده قرار می‌گیرند. بسته به نوع کنترلر، این خروجی‌ها می‌توانند به صورت رله‌ای، SSR یا آنالوگ باشند.

5.کنترلر دما دو کاناله:

کنترلر دما دو کاناله دستگاهی است که قادر به اندازه‌گیری، نمایش و تنظیم دما در دو نقطه‌ی مجزا به صورت هم‌زمان است. این کنترلر معمولاً دارای دو ورودی سنسور مستقل (مانند ترموکوپل یا RTD) بوده و می‌تواند دو ناحیه یا دو فرآیند مختلف را کنترل کند. هر کانال می‌تواند تنظیمات کنترلی مجزایی داشته باشد و برای کاربردهای صنعتی و آزمایشگاهی که نیاز به کنترل دما در دو نقطه دارند، مناسب است.

6.کنترلر دما و رطوبت:

کنترلر دما و رطوبت دستگاهی است که به‌طور هم‌زمان مقدار دما و رطوبت محیط را اندازه‌گیری کرده و بر اساس مقادیر تنظیم‌شده، اقدام به کنترل آن‌ها می‌کند. این نوع کنترلر معمولاً دارای ورودی‌های سنسور دما (مانند ترموکوپل یا NTC) و سنسور رطوبت (مانند سنسورهای خازنی یا مقاومتی) است. خروجی‌های این کنترلر می‌توانند برای کنترل تجهیزات گرمایشی، سرمایشی، رطوبت‌سازها و رطوبت‌گیرها مورد استفاده قرار گیرند و در صنایعی مانند کشاورزی، دامداری، انبارهای مواد غذایی و سیستم‌های تهویه مطبوع کاربرد دارد.

برد کنترلر دما

برد کنترلر دما یک مدار الکترونیکی است که وظیفه‌ی دریافت سیگنال از حسگر دما، پردازش آن و کنترل خروجی‌های مربوطه را بر عهده دارد. این برد معمولاً شامل میکروکنترلر یا پردازنده، ورودی‌های سنسور (مانند ترموکوپل، RTD یا NTC)، مدارهای تقویت و فیلترینگ سیگنال، نمایشگر دیجیتال یا آنالوگ، دکمه‌های تنظیم و خروجی‌های کنترلی (مانند رله، SSR یا سیگنال آنالوگ) است.

بردهای کنترل دما می‌توانند به‌صورت آنالوگ یا دیجیتال طراحی شوند و در کاربردهای مختلف صنعتی، آزمایشگاهی، پزشکی و خانگی برای تنظیم و پایش دما مورد استفاده قرار گیرند. برخی از بردهای پیشرفته دارای قابلیت‌های اضافی مانند کنترل PID، ارتباط با شبکه‌های صنعتی (Modbus, RS485, WiFi, Bluetooth)، ثبت داده‌ها (Data Logging) و هشدارهای صوتی و تصویری هستند.

کنترلر دما با خروجی آنالوگ

کنترلر دما با خروجی آنالوگ دستگاهی است که وظیفه پایش و تنظیم دما را بر عهده دارد و به‌جای خروجی‌های دیجیتال (مانند رله یا SSR)، یک سیگنال آنالوگ پیوسته برای کنترل تجهیزات مختلف ارائه می‌دهد. این سیگنال معمولاً به‌صورت ۴-۲۰ میلی‌آمپر، ۰-۱۰ ولت، ۱-۵ ولت یا PWM است و می‌تواند به اینورترها، درایوهای موتور، شیرهای پروپورشنال یا سیستم‌های کنترلی دیگر ارسال شود.

کنترلر دما ترموکوپل

کنترلر دما ترموکوپل دستگاهی است که دما را از طریق یک سنسور ترموکوپل اندازه‌گیری کرده و با مقایسه مقدار اندازه‌گیری‌شده با مقدار تنظیم‌شده (Setpoint)، فرمان‌های کنترلی لازم را برای حفظ دما در محدوده مطلوب صادر می‌کند. این کنترلرها در فرآیندهای صنعتی، گرمایش، سرمایش و کوره‌ها کاربرد گسترده‌ای دارند.

ویژگی‌ها و عملکرد:

• ورودی ترموکوپل: این کنترلرها معمولاً از انواع ترموکوپل‌های استاندارد مانند K، J، T، E، R، S، B و N پشتیبانی می‌کنند.
• دقت و محدوده دمایی بالا: بسته به نوع ترموکوپل، این کنترلرها می‌توانند دما را در محدوده‌های بسیار گسترده (از چند ده درجه زیر صفر تا بیش از ۱۷۰۰ درجه سانتی‌گراد) اندازه‌گیری و کنترل کنند.
• روش‌های کنترلی: به‌صورت روشن/خاموش (On/Off)، PID، و کنترل تناسبی (Proportional) عمل می‌کنند.
• خروجی‌های متنوع: بسته به مدل، دارای رله، SSR، خروجی آنالوگ (۴-۲۰mA، ۰-۱۰V) یا خروجی دیجیتال برای ارتباط با PLC و سایر سیستم‌های کنترلی هستند.
• صفحه نمایش و رابط کاربری: معمولاً دارای نمایشگر دیجیتال ۷-Segment یا LCD هستند که مقدار دمای فعلی و تنظیمات را نمایش می‌دهد.

مشاوره قبل از خرید

برای کسب اطلاعات بیشتر در رابطه با خرید محصولات می‌توانید با شماره تلفن‌های زیر تماس بگیرید: