Açık Çevrim Kontrol Açık Çevrim Kontrol

Ebat: px

Şu sayfadan göstermeyi başlat:

Download "Açık Çevrim Kontrol Açık Çevrim Kontrol"

Esin Coşkun
8 yıl önce
İzleme sayısı:

1 Açık Çevrim Kontrol Açık Çevrim Kontrol Açık çevrim kontrol ileri kontrol prosesi olarak da ifade edilebilir. Yandaki şekilde açık çevrim oda sıcaklık kontrolü yapılmaktadır. Burada referans olarak dışarı sıcaklığı alındığı için içerinin sıcaklığı hakkında herhangi bir bilgi sahibi olunmamaktadır. Dolayısı ile içeride bir pencere veya kapının açılması kontrol ünitesine bildirilmez ve oda sıcaklığı istenen değerden sapar. Açık Çevrim Kontrol Elemanları I Sıcaklık Sensörü Dış sıcaklık termometresi (sensörü) kontrol çevriminin giriş değişkeni olarak görev yapar ve sıcaklık bilgisini elektrik sinyaline çevirir. Açık Çevrim Kontrol Elemanları II Örneğimize bakarak sensörden gelen bilgiye göre ısıtıcının gücünü ayarlayan vana açılır veya kapatılır. Burada kontrol ünitesinin girişi sensörden gelen voltajdır ve çıkışı motoru sürecek voltajdır. Dolayısıyla basit olarak bir kuvvetlendirici olarak düşünülebilir. (İleride detaylı olarak açıklanacaktır.) Açık Çevrim Kontrol Elemanları III Örneğimizde vanayı pozisyonlandıran motor çıkış elemanı olarak gösterilmiştir. Kontrol ünitesinin çıkışı gerilimi vananın pozisyonunu belirler. Açık Çevrim Kontrol Elemanları IV Kontrol Ünitesi Çıkış elemanı Isıtıcı (Actuator) Isıtıcı odayı ısıtır ve sonuçta oda içerisinde bir sıcaklık meydana gelir. Dolayısıyla dışarıdaki sıcaklığa bağlı olarak oda içi sıcaklık değiştirilir. Disturbansın etkisi Eğer sisteme bir bozucu etki(disturbans) olursa ki bu örneğimiz için pencerenin açılması veya bir yangının çıkması olabilir. Bu durumda oda sıcaklığı ölçülmediğinden ısıtıcı oda sıcaklığından bağımsız olarak çalışmaya veya durmaya devam eder. Dolayısıyla odanın sıcaklığı bir bozucu etki sonunda istenen durumunu koruyamaz. 1

Dolayısı ile içeride bir pencere veya kapının açılması kontrol ünitesine bildirilmez ve oda sıcaklığı istenen değerden sapar.

2 Sıcaklık Kontrolü COM3LAB devresinde sıcaklık kontrolü için bir darlington transistörü bulunur. Bu trasnsistör girişteki gerilime (yt) göre ısınır. Yanındaki elemanda bu darlington transistörünün ısınması ile oluşan sıcaklık bilgisini ölçen sıcaklık sensörüdür (temp. sensör). Bu iki eleman birbirine bir ısıl iletken ile yapıştırılmıştır. Ölçülen sıcaklık bilgisi xt çıkışından gerilim olarak okunur. Sensör Karakteristiği Deney için öncelikle sensör kalibrasyonu gerekir. Bunun için 25 ve 100 derece soketleri kullanılır. Bu soketler yardımı ile Gerilim/Sıcaklık oranı bulunur. Değişimin lineer olduğu kabul edilebilir ancak tam bir kalibrasyon için kalibrasyon termometresi kullanılması gerekir. Deney Amaç: Açık çevrim sistemin disturbans karşısındaki etkisini incelemek. Bunun için öncelikle sıcaklık 60 derece için çıkış gerilimi ölçülür ve sonra vantilatör çalıştırılarak disturbans oluşturulur ve sıcaklığın değişimi gözlenir. Sonuç Deneyden çıkarılabilecek sonuç daha öncede belirtildiği gibi açık sistemin dış etkilere karşı etkisiz kalmasıdır. Yandaki şekilde ys giriş gerilimi ile vantilatör çalıştırılır. Gerilim arttırıldıkça motor daha hızlı döner ve daha fazla soğutma gerçekleştirilir. 2

Ölçülen sıcaklık bilgisi xt çıkışından gerilim olarak okunur. Sensör Karakteristiği Deney için öncelikle sensör kalibrasyonu gerekir. Bunun için 25 ve 100 derece soketleri kullanılır.

3 Kapalı Çevrim Kontrol Kapalı çevrim kontrolün yapısı Açık kontrolün aksine, kapalı sistemde kontrol edilen gerçek çıkış değerinin ölçülerek bir geri besleme sinyali ile tekrar girişe verilmesi ve istenen referans değeri ile karşılaştırılarak kontrolör yardımı ile çıkış değerinin istenen değere yakınsamasını sağlamaktır. Örnekte gösterilen w referans değeridir. Odanın sıcaklığı referans sıcaklığına gelene kadar oda ısıtılır. Kontrolör referans değerini baz aldığından dış etkilerden neredeyse bağımsız bir sistem oluşturulabilir. Geribesleme Prensibi Otomatik kontrol prensibi kontrol edilen değerin ölçümü ve bir geribesleme ile kapalı bir çevrim oluşturulmasına dayanır. Bu prensip referans değeri ve gerçek değerin sürekli karşılaştırılmasını ve gerçek değer ile referans değerin birbirine eşit olmasını sağlar. Yanda yukarıdaki örneğe ait kapalı sistemin blok diyagramı görünmektedir. Görüldüğü gibi sistem kapalıdır ve 6 numaralı blok geribesleme bloğudur. (1) Kontrolör (2) Motor Sürücü (3) Vana (4) Isıtıcı (5) Oda (6) Sensör Disturbans Etkisi Eğer kapalı sistemde bozucu bir etki (disturbans) sisteme etki ederse, örneğin pencerenin açılması, oda sıcaklığı başlangıçta düşer. Ancak oda sıcaklığı sürekli olarak ölçüldüğü için(geribesleme) kontrolör derhal gerekli önlemi alır. Referans değeri ile gerçek değer arasındaki sıcaklık farkını kapatmak için pozitif yönde vanayı açar. (Sıcaklığı yükseltmek için) Kontrol Edilen Sistem ve Değişken Kapalı sistemin kalbi kontrol edilen prosestir. Kontrol edilen sistem veya sadece sistem olarak da adlandırılabilir. Örneğimizde kontrol edilen sistem ısıtıcı ve odadan oluşur. Burada kontrol edilen değişken (çıkış) oda sıcaklığıdır ve kontrol edilen değişken (x) ile gösterilir. Aynı zamanda basitçe kontrol edilen değişkene gerçek değer de denebilir.

Odanın sıcaklığı referans sıcaklığına gelene kadar oda ısıtılır. Kontrolör referans değerini baz aldığından dış etkilerden neredeyse bağımsız bir sistem oluşturulabilir.

4 Aktuator ve maniple edilen değişken Kontrolörün kendisi düşük güçte sinyal sağladığı için bu sinyalin kuvvetlendirilmesi için bir ara eleman gerekir. Bu ara elamana aktuator denir. Örnekte motor ve vana bu amaçla kullanılmıştır. Bu iki bloğun çıkışına maniple edilmiş değişken denir. Basit olarak giriş değişkenini şekillendiren bir yapıdır. Kontrolör ve Hata Sinyali Kontrolör kapalı sistemin beynidir. Bir karşılaştırıcı ve ileri kontrol elemanı (kontrolör) içerir. Kontrolör giriş olarak referans değeri ve geribesleme sinyalinin farkını alır (hata-e) ve kontrolör tipine göre çıkışlar üretir. Kullanılacak kontrolörler ileride detaylı olarak açıklanacaktır. Sensör ve Disturbans Ölçme elemanına sensör denir. Fiziksel bir değeri ölçerek (sıcaklık, hız, vb gibi) kontrolör için gerekli geribesleme giriş bilgisine dönüştürür. Sonuç olarak gerilim veya akım bilgisi üretir. Disturbans (z) kapalı çevrim sistemi çeşitli noktalarda etkileyebilir. Fakat genelde direk olarak kontrol edilen sisteme etki etme eğilimindedir. (Oda sıcaklığını düşürme vb gibi ) Basitleştirilmiş kapalı sistem Genelde aktuator ve ölçme elemanı blok diyagramda gösterilmez. Bunlar kontrolör ve kontrol edilen sistemin içerisinde olduğu düşünülür. Dolayısıyla blok diyagram olarak orijinal blok diyagrama(yukarıda) göre oldukça basit bir yapı (aşağıda) elde ederiz. Basitleştirilmiş yapıda hata sinyali e referans değeri (w) ile gerçek değerin farkından elde edilir.

Kontrolör ve Hata Sinyali Kontrolör kapalı sistemin beynidir. Bir karşılaştırıcı ve ileri kontrol elemanı (kontrolör) içerir.

5 Deneyin Kuruluşu Bu deneyde açık çevrim kontrol de olduğu gibi kapalı çevrim kontrolde disturbansın sıcaklık kontrolüne nasıl etki edeceği araştırılacaktır. Bunun için öncelikle analog P kontrolör (Kp=10) kullanılacaktır. Referans değeri için w =60 olacaktır. Yani amaç oda sıcaklığının disturbans etkisinde dahi 60 de tutulmasıdır. (60 için darlington transistorlerinin kaç volt ile sürülmeleri gerektiğini önceki deneyden öğreniniz. Sonuç P kontrolör kullandığımızda istenen referans değeri tam olarak elde edilememiş ve kalıcı bir hata sinyali elde edilmiştir. Ancak açık çevrim kontrolün aksine kapalı sistemde disturbansın etkisi tamamıyla veya çok büyük oranda elimine edilmiştir. Bu ancak geribesleme çevrimi ile mümkün olabilmiştir.

(60 için darlington transistorlerinin kaç volt ile sürülmeleri gerektiğini önceki deneyden öğreniniz.

Benzer belgeler

Otomatik Sıcaklık Kontrolü Otomatik Sıcaklık Kontrolü

Otomatik Sıcaklık Kontrolü Otomatik Sıcaklık Kontrolü Bir çok pratik sistemde sıcaklığın belli bir değerde sabit tutulması gerekir. Oda sıcaklığı kontrolü, kimyasal reaksiyonlar ve standart ürün alınması