التحكم في درجة الحرارة

التحكم في درجة الحرارة هو عملية يتم فيها قياس أو اكتشاف تغير درجة حرارة مكان ما (والأشياء الموجودة فيه بشكل جماعي)، أو مادة ما، ويتم تعديل مرور الطاقة الحرارية إلى داخل أو خارج المكان أو المادة لتحقيق درجة الحرارة المطلوبة.

يُعد منظم الحرارة المنزلي مثالاً على حلقة تحكم مغلقة : فهو يقيس باستمرار درجة حرارة الغرفة الحالية ويقارنها بنقطة ضبط محددة من قبل المستخدم ، ويتحكم في المدفأة و/أو مكيف الهواء لزيادة أو خفض درجة الحرارة لتلبية نقطة الضبط المطلوبة.

توجد عدة أنواع من التحكم الممكنة:

• الشكل البسيط جداً هو منظم الحرارة الذي يقوم فقط بتشغيل أو إيقاف تشغيل المدفأة أو مكيف الهواء، ويجب توقع حدوث تجاوزات وانخفاضات مؤقتة في متوسط ​​درجة الحرارة المطلوبة.
• قد يقوم منظم الحرارة الأكثر تطوراً بتغيير كمية التدفئة أو التبريد التي يوفرها السخان أو المبرد، وذلك بناءً على الفرق بين درجة الحرارة المطلوبة (القيمة المضبوطة) ودرجة الحرارة الفعلية. يُطلق على هذا اسم التحكم النسبي ، وهو يقلل من تجاوز درجة الحرارة المطلوبة أو انخفاضها.
• تُستخدم التحسينات الإضافية باستخدام إشارة الخطأ المتراكمة ( التكامل ) ومعدل تغير الخطأ ( المشتق ) لتشكيل وحدات تحكم PID أكثر تعقيدًا ، وهو الشكل الذي يُرى عادةً في البيئات الصناعية والمنتجات الاستهلاكية الأكثر تقدمًا.

ترتفع درجة حرارة الجسم أو الحيز عندما تنتقل إليه الطاقة الحرارية، مما يزيد من متوسط ​​الطاقة الحركية لذراته، كما هو الحال في المواد والهواء في الغرفة. أما الطاقة الحرارية الخارجة من الجسم أو الحيز فتخفض درجة حرارته. وتنتقل الحرارة من مكان إلى آخر (دائمًا من درجة حرارة أعلى إلى درجة حرارة أقل) عبر ثلاث عمليات رئيسية: التوصيل، والحمل الحراري، والإشعاع.

• في التوصيل ، تنتقل الطاقة من ذرة إلى أخرى عن طريق الاتصال المباشر.
• في الحمل الحراري ، تنتقل الطاقة الحرارية بالتوصيل إلى سائل متحرك (مثل الهواء أو الماء)، وينتقل السائل من مكان إلى آخر حاملاً معه الحرارة. وعند نقطة معينة، تنتقل الطاقة الحرارية من السائل إلى جسم آخر بالتوصيل مرة أخرى. ويمكن أن يكون سبب حركة السائل هو الطفو السلبي ، كما في حالة هبوط الهواء البارد (الأكثر كثافة) وإزاحته للهواء الدافئ (الأقل كثافة) إلى الأعلى ( الحمل الحراري الطبيعي )، أو بفعل المراوح أو المضخات ( الحمل الحراري القسري ).
• في الإشعاع ، تُصدر الذرات المُسخّنة إشعاعات كهرومغناطيسية تمتصها ذرات أخرى بعيدة، سواء كانت قريبة أو على مسافات فلكية. على سبيل المثال، تُشعّ الشمس حرارةً على شكل طاقة كهرومغناطيسية مرئية وغير مرئية. وما نعرفه بالضوء ليس سوى جزء ضيق من الطيف الكهرومغناطيسي.

إذا استقبل مكان أو شيء ما طاقة أكثر مما فقد، ترتفع درجة حرارته. أما إذا كانت كمية الطاقة الداخلة والخارجة متساوية تماماً، فإن درجة الحرارة تبقى ثابتة - أي يتحقق التوازن الحراري .

• الأتمتة هي أنظمة تحكم تستخدم التكنولوجيا بحيث يتم تنفيذ عملية أو إجراء بأقل قدر من المساعدة البشرية.
• المبادل الحراري ، نظام يستخدم لنقل الحرارة بين مصدر ومائع عامل
• مبادل حراري ذو طبقة متحركة ، مبادل حراري ينقل الحرارة بين سائل ومادة حبيبية صلبة باستخدام تدفق مستمر لأسفل على سطح
• التحكم الحراري في المركبة الفضائية ، عملية الحفاظ على جميع أجزاء المركبة الفضائية ضمن نطاقات درجات الحرارة المقبولة
• التوازن الديناميكي الحراري ، حالة النظام (الأنظمة) الديناميكي الحراري التي لا يحدث فيها تدفق صافٍ للمادة أو الطاقة على المستوى العياني

الوسائط المتعلقة بالتحكم في درجة الحرارة على ويكيميديا ​​كومنز

• مقال عن التحكم التناسبي التكاملي التفاضلي (PID) بقلم بوب بيس (من موقع archive.org)