Controllori per basse temperature
da Lake Shore CryotronicsI controllori di temperatura per le applicazioni criogeniche sono basati su circuiti di controllo PID.
I controllori di temperatura Lake Shore Cryotronics coprono intervalli di temperatura compresi tra i 100mK e i 1.500K. I circuiti di controllo dispongono di riscaldatori con potenza fino a 100W.
- Intervallo di lettura e controllo: 100mK - 1.500K
- Fino a 4 circuiti PID con potenze d’uscita di 100W
- Compatibilità con una enorme varietà di sensori di temperatura
- Interfacce Ethernet, USB e IEEE-488
Maggiori informazioni
Maggior informazioni per ciascun modello:
Circuito di controllo PID
L’equazione di controllo PID contiene 3 termini: proporzionale (P), integrale (I) e derivativo (D):
Dove l’errore (e) è definito come: e = Set point – Feedback di lettura.
Il termine proporzionale, o guadagno, deve avere valore maggiore di zero perché il controllo funzioni. Il guadagno viene moltiplicato per l’errore così che abbia valore proporzionale all’uscita (P*e).
Se consideriamo il solo guadagno, vediamo che un’uscita non nulla implica un errore non nullo.
Il valore di guadagno viene impostato tipicamente per prove ed errori. Insieme alla potenza refrigerante e a quella del riscaldatore, il proporzionale entra a far parte del guadagno generale del sistema e va aggiustato ogni qual volta uno dei due altri parametri cambi.
Il termine integrale (I), detto anche reset, tiene conto dell’errore nel tempo:
Aggiungendolo al proporzionale, si ottiene la possibilità di lavorare anche a errore nullo: quando l’errore è nullo, cioè siamo al set point, l’uscita viene mantenuta costante.
Il termine integrale è maggiormente predicibile rispetto al proporzionale essendo legato alla costante di tempo del carico: misurando questa costante è possibile calcolare un valore ragionevole per I.
Il termine derivativo agisce sulla variazione temporale dell’errore secondo la seguente relazione:
Così, per esempio, il derivativo può spingere sull’uscita in reazione a variazioni veloci dell’errore sul set point, riducendo il tempo necessario a raggiungere la temperatura desiderata.
Al contrario, nel momento in cui avvicinandosi al set point l’errore diminuisce, il derivativo riduce la spinta per ridurre l’overshoot.
Il derivativo è dunque importante in particolare per sistemi ad alta velocità di variazione mentre per quelli con risposte lente o nel caso di avvicinamento al setpoint, il derivativo può essere azzerato per evitare reazioni brusche a disturbi o rumore.
Il termine derivativo è legato alla costante di tempo dominante del carico.
Uscita manuale
Il controllo manuale dell’uscita è utile per il controllo senza feedback, o open loop, ove il riscaldatore resta alla potenza impostata dall’utente, nel caso in cui il carico lo richieda.
Il termine uscita manuale può essere anche aggiunto a uno schema PID. In questo modo si imposta un valore di uscita vicino al set point e si lascia al controllore l’aggiustamento fine per il raggiungimento del set point.
NOTA: L’uscita manuale dovrebbe essere azzerata quando non in uso.
Specifiche
Model 325 Cryogenic Temperature Controller
- Operates down to 1.2 K
- Two sensor inputs
- Supports diode, RTD, and thermocouple sensors
- Sensor excitation current reversal eliminates thermal EMF errors for resistance sensors
- Two autotuning control loops: 25 W and 2 W maximum
- Control loop 2: variable DC voltage source from 0 to 10 V maximum
- IEEE-488 and RS-232C interfaces
Model 335 Cryogenic Temperature Controller
- Operates down to 300 mK
- Two configurable PID control loops providing 50 W and 25 W or 75 W and 1 W
- Autotuning automatically collects PID parameters
- USB and IEEE-488 interfaces
- Supports diode, RTD, and thermocouple temperature sensors
- Sensor excitation current reversal eliminates thermal EMF errors for resistance sensors
Controllore di temperature criogeniche Model 336
- Lettura fino a 300mK
- 2 circuiti di controllo PID: 100W e 50W con carichi da 50 Ω e 25Ω
- Parametri PID raccolti automaticamente
- Interfacce Ethernet, USB e IEEE-488
- Compatibile con diodi, RTD e termocoppie
- Inversione della corrente di eccitazione del sensore per eliminare gli errori EMF termici nei sensori resistivi
Model 346 Cryogenic Temperature Controller
- Operates down to 300 mK
- 10 sensor inputs, optionally up to 26
- Supports diode, RTD, and thermocouple sensors
- 8 heater outputs with 4 pcs a 100 W and 4 pcs a 1 W
- Broken lead detection
- USB, Ethernet and optional GPIB interfaces
Controllore di temperature criogeniche Model 350
- Ideale per l’utilizzo con refrigeratori a temperature ultra basse
- Controllo della temperatura fino a 100 mK
- Prestazioni ottimizzate con sensori Cernox® RTDs
- Minimo autoriscaldamento
- Misurazioni ad alta risoluzione
- 4 circuiti di controllo indipendenti e numerose configurazioni I/O
- 4 uscite controllate PID: riscaldatore generale a 75W, riscaldatore per il campione a 1W sample, 2 canali ausiliari da 1W ±10V
- Misurazione e controllo della temperatura per refrigeratori a diluizione
- Controllo della temperatura sotto i 100mK
- Tecnologia di reiezione del rumore brevettata*
- Segnali di misurazione AC
- Ripristino del segnale a basso rumore
*U.S. Patent #6, 501, 255, Dec., 2002, "Differential current source with active common mode reduction," Lake Shore Cryotronics, Inc.
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