مقدمة عن منظمات الحرارة وأنواعها

ما هو منظم الحرارة؟

يشير منظم الحرارة إلى مجموعة من مكونات التحكم الآلي التي تتغير بنيتها الداخلية تبعًا لتغيرات درجة الحرارة في بيئة العمل، مما يُحدث تأثيرات خاصة ويؤدي إلى توصيل أو فصل التيار الكهربائي. ويُعرف أيضًا باسم مفتاح التحكم في درجة الحرارة، أو واقي الحرارة، أو وحدة التحكم في درجة الحرارة، أو منظم الحرارة اختصارًا. يُستخدم منظم الحرارة للتحكم في درجة الحرارة وضبطها. فعندما تصل درجة الحرارة إلى القيمة المحددة، يتم تشغيل أو إيقاف الطاقة تلقائيًا لتحقيق أغراض التدفئة أو التبريد.

 

 

مبدأ عمل منظم الحرارة

تتمثل وظيفة منظم الحرارة عادةً في أخذ عينات من درجة الحرارة المحيطة ومراقبتها عبر مستشعر حرارة. عندما تكون درجة الحرارة المحيطة أعلى أو أقل من قيمة التحكم المحددة، تبدأ دائرة التحكم بالعمل وتُخرج إشارة التحكم المناسبة لتحقيق تنظيم درجة الحرارة والتحكم بها. تحتوي بعض منظمات الحرارة أيضًا على وظيفة إنذار عند تجاوز الحد المسموح به. فعندما تتجاوز درجة الحرارة قيمة الإنذار المحددة، يُصدر صوت تنبيه أو ضوء تحذيري لتنبيه المستخدم لاتخاذ الإجراء اللازم في الوقت المناسب.

تتمتع منظمات الحرارة بمجموعة واسعة من التطبيقات ويمكن استخدامها في مختلف المعدات التي تتطلب التسخين أو التبريد، مثل الأفران الكهربائية والثلاجات ومكيفات الهواء وما إلى ذلك. وفي الوقت نفسه، يمكن أيضًا استخدام منظمات الحرارة في مختلف المجالات الصناعية، مثل الصناعات الكيميائية والصيدلانية وتصنيع الأغذية وما إلى ذلك، لتحقيق تحكم دقيق في درجة الحرارة أثناء عملية الإنتاج.

عند اختيار واستخدام منظم الحرارة، يجب مراعاة عوامل مثل خصائص الجهاز المراد التحكم به، وبيئة الاستخدام، ومتطلبات الدقة، وغيرها، وإجراء الاختيارات والتعديلات بناءً على الوضع الفعلي. في الوقت نفسه، أثناء الاستخدام، يجب الاهتمام بالصيانة والإصلاح، والتحقق بانتظام من دقة وحساسية المستشعر لضمان التشغيل السليم لمنظم الحرارة.

 

تصنيف منظم الحرارة

يمكن تصنيف منظمات الحرارة وفقًا لوظائفها، وتشمل بشكل أساسي الفئات التالية:

 

 

منظم حرارة ميكانيكي

يستخدم منظم الحرارة الميكانيكي بنية ميكانيكية لقياس درجة الحرارة وتنظيمها. ويُستخدم عادةً في الأجهزة المنزلية البسيطة والاقتصادية، مثل أجهزة التدفئة والتكييف. كما يُمكن استخدامه مع أنظمة أخرى لتكوين أنظمة تحكم آلية معقدة. من مزاياه انخفاض التكلفة وسهولة الاستخدام، بينما من عيوبه انخفاض الدقة، ومحدودية نطاق الضبط، وصعوبة التشغيل.

 

 

منظم حرارة إلكتروني

يستخدم منظم الحرارة الإلكتروني مكونات إلكترونية لقياس درجة الحرارة والتحكم في ضبطها. يتميز بدقة عالية، وحساسية فائقة، ووظائف قوية، وسهولة الاستخدام. يُستخدم بشكل أساسي في الأجهزة الصناعية والتجارية والمنزلية المتطورة. تشمل طرق الضبط الشائعة خوارزمية PID، وتعديل عرض النبضة PWM، والضبط النسبي عند نقطة الصفر ZPH، والتحكم الضبابي، وغيرها، مما يُتيح التحكم الدقيق في درجة الحرارة، وتوفير الطاقة، وخفض استهلاكها. يُعد منظم الحرارة الرقمي ووحدة التحكم في درجة الحرارة PID من الوظائف المُستمدة من منظم الحرارة الإلكتروني.

 

 

منظم حرارة رقمي

منظم الحرارة الرقمي هو جهاز للتحكم في درجة الحرارة يجمع بين شاشة عرض رقمية ووحدة تحكم رقمية، حيث يعرض قيمة درجة الحرارة الحالية وقيمة درجة الحرارة المضبوطة، ويمكن ضبطه يدويًا عبر الأزرار وغيرها من الوسائل. يتميز بدقة عالية وموثوقية جيدة وسهولة الاستخدام. تشبه دائرته الداخلية دائرة منظم الحرارة الإلكتروني. وهو مناسب للأماكن التي تتطلب تعديلًا متكررًا لدرجة الحرارة، مثل المختبرات والمعدات الإلكترونية، وغيرها.

وحدة تحكم درجة الحرارة PID

 

في مجال التحكم بالعمليات، يُعدّ مُتحكّم PID (أو مُنظّم PID) الذي يتحكّم وفقًا للنسبة (P) والتكامل (I) والتفاضل (D) للانحراف، أكثر أنواع المُتحكّمات الآلية استخدامًا. يستخدم مُتحكّم PID هذه النسب لحساب مقدار التحكّم بناءً على خطأ النظام. عندما يتعذّر فهم بنية وخصائص الكائن المُتحكّم به فهمًا كاملًا، أو عندما يتعذّر الحصول على نموذج رياضي دقيق، أو عندما يصعب تطبيق تقنيات أخرى من نظرية التحكّم، يجب تحديد بنية وخصائص مُتحكّم النظام من خلال الخبرة والمعايرة الميدانية. في هذه الحالة، يُعدّ تطبيق تقنية تحكّم PID هو الأنسب. باستخدام خوارزمية تحكّم PID في التحكّم بدرجة الحرارة، يتمتّع هذا النوع من التحكّم بدقة وثبات عاليتين. يُستخدم غالبًا في الصناعات الدوائية، وتصنيع الأغذية، وعلوم الحياة، وغيرها من المجالات التي تتطلّب دقة عالية. على مدى فترة طويلة، استخدم عدد كبير من العلماء والفنيين والمشغلين الميدانيين مُتحكّمات PID، وتراكمت لديهم خبرة واسعة في هذا المجال.

 

بالإضافة إلى ذلك، ووفقًا لسيناريوهات الاستخدام المختلفة، توجد طرق تصنيف أخرى لأجهزة تنظيم الحرارة، مثل نوع درجة حرارة الغرفة، ونوع درجة حرارة الأرضية، ونوع درجة الحرارة المزدوجة وفقًا لطريقة الكشف؛ ووفقًا للمظهر المختلف، يتم تقسيمها إلى نوع القرص العادي، ونوع الزر العادي، ونوع شاشة LCD الذكية المتقدمة القابلة للبرمجة، وما إلى ذلك. تتميز أنواع أجهزة تنظيم الحرارة المختلفة بخصائص وسيناريوهات استخدام مختلفة، ويمكن للمستخدمين الاختيار وفقًا للاحتياجات الفعلية.