Säätimen

Säätimen on laite tai ohjelmisto, jonka tehtävä on pitää prosessin arvo mahdollisimman lähellä haluttua asetusarvoa (setpoint). Säätö perustuu palautesilmukkaan: mitattu arvo verrataan asetusarvoon, virheestä johdetaan ohjaus, ja toimilaite toteuttaa korjauksen, jotta prosessi siirtyy kohti haluttua tilaa.

Säätimen rakenteessa on kolme pääosaa: anturi, joka mittaa prosessin tilan; säätölogiikka, joka muuntaa virheen ohjaussignaaliksi; sekä toimilaite, joka muuttaa prosessin syötettä, esimerkiksi lämpöä, virtausta tai jännitteitä. Jatkuva palautesilmukka mahdollistaa vakaamman tilan ja pienemmän virheen sekä nopeamman reagoinnin.

Tyyppejä ja tekniikoita on useita. Analogiset ja digitaaliset säätimet eroavat siinä, miten ne käsittelevät signaaleja ja miten ne ohjelmoidaan. Yleisin säätömenetelmä on PID-säätö (Proportional-Integral-Derivative), jossa virhe muunnellaan kolmen termiin yhdistelmällä: proportional, integral ja derivative. Muita vaihtoehtoja ovat PI-, PD- sekä on-off- ja PWM-säätimet, joita käytetään yksinkertaisemmissa sovelluksissa.

Sovelluksia esiintyy monilla aloilla: teollisuusprosesseissa kuten lämpötilan, paineen ja virtausten säädössä; rakennus- ja energiatehokkuudessa (HVAC); ajoneuvojen moottorinohjauksessa sekä laboratorio- ja kuluttajatuotteissa. Säätimen tavoitteena on minimoida virhe, tarjota nopea ja luotettava vaste sekä estää haitalliset ylivirtaukset tai järjestelmän epävakaus.