1 Giới thiệu

Trong ngành công nghiệp hiện đại, quá trình xử lý của nhiều sản phẩm cần được hoàn thành trong môi trường nhiệt độ và độ ẩm cụ thể. Các thử nghiệm kiểm tra hiệu suất như độ tin cậy, khả năng chống chịu thời tiết và tuổi thọ của nhiều sản phẩm cũng cần được thực hiện trong môi trường nhiệt độ và độ ẩm cụ thể. Lấy thử nghiệm chuẩn của đèn LED làm ví dụ, các thử nghiệm kiểm tra liên quan đến nhiệt độ và độ ẩm bao gồm thử nghiệm chu kỳ nhiệt độ nhanh , thử nghiệm nhiệt ẩm xen kẽ và thử nghiệm đảm bảo độ tin cậy sớm, thử nghiệm độ nhạy ứng suất giới hạn, v.v., trong đó thử nghiệm chu kỳ nhiệt độ nhanh yêu cầu môi trường phải tuần hoàn giữa nhiệt độ cao + 85 ℃ và nhiệt độ thấp – 40 ℃ với tốc độ thay đổi nhiệt độ là 10 ℃ / phút: thử nghiệm nhiệt ẩm xen kẽ yêu cầu sản phẩm phải ở trạng thái hoạt động bình thường và nguồn điện mẫu được bật và tắt ở giai đoạn nhiệt độ cao và độ ẩm cao trong mỗi chu kỳ. Thời gian tắt nguồn không ít hơn 3 phút và không quá 6 phút, nhiệt độ giới hạn trên là 55 ℃, nhiệt độ giới hạn dưới là – 10 ℃;

Kiểm tra đảm bảo độ tin cậy ban đầu yêu cầu sản phẩm phải hoạt động ổn định dưới ứng suất điện định mức trong môi trường nhiệt độ 70℃ và độ ẩm tương đối 85%, đồng thời kiểm soát trạng thái nguồn bật và tắt trong 15 giây; Kiểm tra độ nhạy ứng suất giới hạn yêu cầu nhiệt độ môi trường bắt đầu từ 85℃ và duy trì bước 1 giờ ở bước nhiệt độ 15℃.

Để tạo ra một môi trường nhiệt độ và độ ẩm cụ thể, nhiều nhà sản xuất và viện nghiên cứu khoa học đã nghiên cứu công nghệ sản phẩm của buồng thử nhiệt độ cao và thấp , buồng thử nhiệt độ và độ ẩm không đổi , v.v. Mặc dù có các buồng thử nhiệt độ cao và thấp, buồng thử nhiệt độ và độ ẩm không đổi và các sản phẩm khác có công nghệ tương đối hoàn thiện trên thị trường, nhưng độ chính xác về nhiệt độ và độ ẩm của chúng vẫn chưa đạt được kết quả khả quan. Do đó, bài báo này tập trung vào việc kiểm soát nhiệt độ và độ ẩm của buồng thử nhiệt độ cao và thấp và các sản phẩm liên quan, nhằm làm sáng tỏ nghiên cứu và phát triển sản phẩm của các nhà sản xuất và viện nghiên cứu khoa học có liên quan trong các lĩnh vực liên quan.

2 Công nghệ điều khiển

2.1 Mối quan hệ giữa nhiệt độ và độ ẩm

Trong buồng thử kín, nhiệt độ và độ ẩm không phải là hai đại lượng kiểm soát độc lập. Chúng ảnh hưởng lẫn nhau, tức là sự kết hợp trong điều khiển. Sự thay đổi nhiệt độ có thể dẫn đến sự thay đổi độ ẩm. Nhìn chung, việc tăng nhiệt độ sẽ làm bay hơi hơi nước ngưng tụ và cải thiện độ ẩm của buồng thử, trong khi việc giảm nhiệt độ sẽ ngưng tụ một số hơi nước thành các giọt nước và làm giảm độ ẩm. Tương tự như vậy, sự thay đổi độ ẩm cũng sẽ ảnh hưởng đến nhiệt độ. Sự gia tăng độ ẩm, việc phun hơi nước lạnh sẽ làm giảm nhiệt độ của buồng thử và nhiệt giải phóng do hơi nước ngưng tụ trong quá trình giảm độ ẩm sẽ làm tăng nhiệt độ. Do đó, trong quá trình điều khiển, chúng ta phải xem xét sự kết hợp, và trong điều khiển riêng biệt, chúng ta cần thực hiện tách rời.

2.2 Chế độ kiểm soát nhiệt độ và độ ẩm

Chế độ điều khiển của buồng thử nhiệt độ và độ ẩm truyền thống là chế độ điều khiển điều chỉnh nhiệt độ và độ ẩm PID chống bão hòa tích phân và bthc. Phương pháp điều khiển PID chống bão hòa tích phân chủ yếu sử dụng phương pháp tách tích phân và phương pháp tách PID, nghĩa là khi theo dõi lượng được điều khiển, hiệu ứng tích phân bị hủy bỏ và thuật ngữ tỷ lệ có thể nhanh chóng theo dõi sự thay đổi của độ lệch. Khi lượng được điều khiển gần với giá trị đã cho, hàm tích phân được thêm vào, do đó có thể rút ngắn thời gian ổn định, có thể loại bỏ lỗi tĩnh và có thể đạt được hiệu ứng hiệu chỉnh tích phân. Phương pháp này phát huy đầy đủ chức năng điều chỉnh của từng bộ phận của bộ điều chỉnh PID và có thể cải thiện các đặc tính động của hệ thống. Từ nguyên lý của nó, có thể thấy rằng việc chuyển đổi bộ điều chỉnh làm tăng độ khó thực hiện và vấn đề ghép nối của nhiệt độ và độ ẩm không được xem xét. Mặc dù hiệu ứng điều khiển được cải thiện so với điều khiển PID truyền thống, nhưng nó không thể đáp ứng được các yêu cầu điều khiển về hiệu suất cao.

3 Công nghệ điều khiển vòng kín kép nhiệt độ và độ ẩm

Hệ thống điều chỉnh tốc độ DC vòng kín kép là phương pháp cổ điển trong điều chỉnh tốc độ DC. Nó có ưu điểm là phạm vi điều chỉnh tốc độ rộng, độ ổn định tốt, độ chính xác ổn định tốc độ cao, phản ứng nhanh và khả năng chống nhiễu mạnh. Nguyên lý cơ bản của nó là thêm một vòng lặp dòng điện vào vòng lặp tốc độ để thực hiện phản hồi âm tốc độ và phản hồi âm dòng điện. Phản hồi âm dòng điện thực hiện khởi động dòng điện tối đa, tăng tốc độ phản hồi và phản hồi âm tốc độ thực hiện không có lỗi trạng thái ổn định.

Trong điều khiển nhiệt độ và độ ẩm của buồng thử nghiệm, hiệu ứng điều khiển cần thiết là sau khi cài đặt nhiệt độ và độ ẩm, hệ thống có thể nhanh chóng và chính xác đạt được giá trị cài đặt. Do đó, hệ thống vòng kín kép có thể được sử dụng để điều khiển hai lượng điều khiển nhiệt độ và độ ẩm tương ứng. Đối với vấn đề ghép nối nhiệt độ và độ ẩm đã đề cập ở trên, các nhà nghiên cứu chỉ ra rằng so với tác động của sự thay đổi nhiệt độ lên độ ẩm, tác động của sự thay đổi độ ẩm lên nhiệt độ nhỏ hơn nhiều và có thể bỏ qua. Nghĩa là, trước tiên chúng ta kiểm soát nhiệt độ, sau đó kiểm soát độ ẩm sau khi nhiệt độ đạt đến giá trị cài đặt, để cả hai mục đều đạt đến giá trị cài đặt. Phương pháp này được sử dụng để đạt được mục đích tách rời. Nếu áp dụng điều khiển vòng kín kép cho nhiệt độ và độ ẩm, có thể đạt được tốc độ phản hồi động và độ chính xác trạng thái ổn định thỏa đáng. Cả điều khiển tốc độ và điều khiển dòng điện đều là bộ điều khiển PI có giới hạn biên độ. Các bộ truyền động là bộ gia nhiệt điện hợp kim và máy nén hoàn toàn kín theo nhu cầu sưởi ấm và làm mát hiện tại sau một nhiệt độ nhất định.

4 Kết luận

Buồng thử nhiệt độ cao và thấp được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực thử nghiệm và thí nghiệm khoa học. Dựa trên tốc độ nhanh và lỗi trạng thái ổn định của chế độ điều khiển hệ thống điều chỉnh tốc độ DC, bài báo này đề xuất sử dụng chế độ vòng kín kép để điều khiển nhiệt độ và độ ẩm, để đạt được hiệu quả điều khiển nhanh và chính xác cần thiết trong ứng dụng, đồng thời phân tích thêm tính khả thi và tính ưu việt của nó. Hệ thống điều chỉnh tốc độ DC vòng kín kép có cơ sở lý thuyết và ứng dụng rất trưởng thành, cho thấy tính ưu việt, ổn định và độ tin cậy của hệ thống vòng kín kép. Sử dụng hệ thống vòng kín kép để điều khiển nhiệt độ và độ ẩm của buồng thử là một ý tưởng mới, dự kiến ​​sẽ làm sáng tỏ nghiên cứu của các đơn vị có liên quan. Bài báo này không tiến hành tính toán tham số và xác minh thí nghiệm mô phỏng cho một loại buồng thử nhất định, sẽ được nghiên cứu sâu hơn trong công trình tiếp theo.