PID & MICRO - 2

Regolazione ON-OFF

Un metodo molto semplice ed economico per realizzare tale controllo è quello di comparare il valore reale R con il valore del set point S e di interrompere l'erogazione di energia al forno nel caso che la temperatura reale superi il valore del set point noi impostato. Questo è quello che succede con un dispositivo molto utilizzato nel controllo della temperatura detto TERMOSTATO. Ricollegandosi allo schema precedente, un sistema di regolazione di questo tipo si può così schematizzare:

Figura 2: schema a blocchi di un sistema di regolazione

Il blocco componente indicato con un cerchio barrato individua un particolare circuito di comparazione delle due tensioni corrispondenti al set point S ed al valore reale R. Tale comparatore sarà realizzato in modo da aprire il contatto di potenza alla resistenza riscaldatrice
del forno ogni qual volta il valore di tensione R supererà il valore di tensione S. In questo caso, in mancanza di energia fornita, il sistema tenderà a raffreddarsi naturalmente, disperdendo il suo calore nell'ambiente circostante; conseguentemente il valore reale R, corrispondente alla temperatura, comincerà a scendere. Quando il valore di R diventerà inferiore al quello di S, il comparatore commuterà di nuovo il suo stato fornendo l'alimentazione alla resistenza del forno. Il processo appena descritto continuerà all'infinito con un periodo di ripetizione dipendente dal sistema controllato (in particolare dalla sua inerzia termica) ed anche dalla prontezza di risposta del trasduttore di misura e del comparatore. Proprio per il suo modo caratteristico di collegare l'intera potenza al sistema e di interromperla, tale regolazione viene chiamata di tipo "ON-OFF".

Un sistema di regolazione del genere è molto semplice da realizzare ed in certi casi permette di ottenere risultati soddisfacenti. Molti sistemi tuttavia hanno funzioni di risposta della grandezza controllata C, rispetto alla grandezza manipolabile Y, tali da non permettere al valore reale R di rimanere sufficientemente prossimo al set point S. Nel caso di un forno elettrico la difficoltà nella regolazione di temperatura può aumentare, per esempio, se la potenza elettrica della resistenza è eccessiva per la capacità termica del forno; se supponiamo anche che la sonda di temperatura, utilizzata per la misura del valore reale R, sia collocata in una posizione lontana dalla resistenza di riscaldamento, si intuisce che sarà molto difficile evitare, con un sistema di regolazione ON-OFF, che la temperatura superi eccessivamente il set point. Questo perché, quando la resistenza è alimentata, la temperatura del forno cresce molto velocemente
mentre il termometro si accorge in ritardo di tale aumento e quindi il comparatore non è in grado di interrompere prontamente l'erogazione di energia.
Un sistema di regolazione ON-OFF ha dunque lo svantaggio di controllare il sistema potendo agire solo su due possibilità, corrispondenti all'applicazione di tutta la potenza oppure allo spegnimento totale dell'energia. In più si aggiunge il fatto che una variazione tra questi due stati è possibile solo in corrispondenza del raggiungimento del valore reale R di una prefissata soglia.