Positsioonreguleerimine

Positsioonreguleerimine on katkev (mittepidev) automaatreguleerimine, kus regulaatori väljundsuurus muutub hüppeliselt nulli ja maksimumi vahel või astmeliselt . Positsioonreguleerimine võib olla kahe-, kolme- või mitmepositsiooniline. Kolme- või mitmepositsioonilise reguleerimise korral muutub väljundsuurus y astmeliselt (joonis 1).

Joon 1. Positsioonreguleerimise skeemid

Joon 2.Positsioonreguleerimise struktuuriskeem. e – seadeväärtus, u – juhttoime, y – reguleeritav suurus, k_ts – tagasiside võimendustegur

Reguleerimisprotsess võib olla hüstereesita või hüstereesiga. Kui reguleerimine on sümmeetrilise hüstereesisilmusega, siis lülitub regulaator välja reguleeritava suuruse väikese negatiivse kõrvalekalde korral ja sisse väikese positiivse kõrvalekalde korral. Hüsterees tekib elektromagnetilise relee omadusest või mehaaniliste andurite hõõrdejõudude tõttu. Relee rakendub suurema pinge juures, kui ennistub.

Kahepositsiooniline reguleerimine

Releetoimelise (binaarse) kahepositsioonilise ehk kaks-punkt reguleerimise korral on juhttoimel u(t) ja väljundsuurusel y ainult kaks väärtust "0" või "100%". Kui väljundsuurus ületab ülemise väärtuse, siis lülitatakse juhttoime ja seega ka reguleeritav objekt välja, kui väljundsuurus langeb alla alumist väärtust, siis lülitatakse juhttoime sisse. Seega, kui reguleerimisviga e1(t)=e(t)-u_ts(t) (joonis 2) on positiivne, lülitub täitur sisse, kui see on 0 või negatiivne, lülitub välja. Reguleerimisel võngub reguleeritav suurus seadeväärtuse ümber. Võnkumise amplituud ja periood on seda suuremad, mida suurem on süsteemi hilistusaja τ ja ajakonstandi T suhe. Binaarregulaatori omadusi saab parandada (nt. suure hilistusega ahjude puhul) elektrooniliste tagasisidede abil. Tagasisidet kasutatakse lülitussageduse suurendamiseks, mis aitab vähendada ka võnkumise amplituudi.

Mehaaniliste täiturite kasutamisel (näiteks releed ja kontaktorid) ei tohiks lülitussagedus olla suurem kui 1...5 lülitust minutis. Suuremaid lülitussagedusi võimaldavad pooljuhtkommutaatorid näiteks IGBT transistoride või türistoridega lülitid. Suure lülitussageduse tõttu pole väljundsuuruse võnkumine enam märgatav ning reguleerimisel saadakse pidevreguleerimisega võrreldavad tulemused. Kui pidevreguleerimise korral on regulaatori väljundis pidevsignaal, siis tagasisidega binaarregulaatori puhul on regulaatori juhttoimeks pulsilaiusmoduleeritud signaal.

Kasutusalad

Kahepositsioonilisi regulaatoreid kasutatakse peamiselt lihtsates temperatuuri reguleerimise süsteemides, nagu elektriküttekehad, -ahjud, -radiaatorid.

Kahepositsioonilise reguleeerimise näiteid:

• triikraua temperatuuri reguleerimine bimetallreleega,
• külmkapi temperatuuri reguleerimine,
• Toatemperatuuri reguleerimine elektriradiaatori abil
• Veenivoo või rõhupaagi rõhu reguleerimine pumpade abil

Kolmepositsiooniline reguleerimine

Kolmepositsioonilse ehk kolm-punkt regulaatori väljundil on kolm väärtust. Vastavalt sellele, kas reguleeritav suurus on väiksem esimesest seadeväärtusest, on esimese ja teise seadeväärtuse vahel või on suurem teisest seadeväärtusest saab väljundsuurus esimese teise või kolmanda väärtuse. kolmepositsioonilse regulaatori näiteks on ruumi kütmise ja jahutamise termoregulaator. Kui ruumi temperatuur on alla soovitud väärtuse, lülitatakse sisse küte, kui temperatuur on normis on küte ja jahutus välja lülitatud, kui ruum on palav, lülitatakse sisse jahutus. Võimalik on näiteks reguleerida ka kahte kütte astet ja küte välja lülitada. Kolmepositsioonilise reguleerimise saab ka kahest kahepositsioonilisest regulaatorist, kui releede väljundkontaktid vastavalt ühendada.