PID

Inom hembryggning används ofta PID-reglering för att styra temperatur automatiskt. PID är en regleralgoritm som förenklat förklarat kompenserar för systemegenskaperna för att så snabbt eller noggrant som möjligt träffa och hålla ett börvärde.

PID-algoritmen består av tre delar:

• P - Proportionell
• I - Integration
• D - Derivering

Den proportionella delen ger ett reglerbidrag som baseras på differensen mellan bör- och ärvärde med en faktor k. K kan vara förstärkande, (k>1), eller dämpande,(k<1).

Integrationsdelen ger ett bidrag som beror på differensen mellan bör- och ärvärdet över tid. För varje tidsenhet så adderas differensen och ger över tid en större inverkan på reglerbidraget. Det vill säga ju längre tid det tar desto mer tar man i. Kan leda till så kallad integratoruppvridning då den adderade differensen kan växa snabbt när styrsignalen är stor. När detta uppstår glider ärvärdet långsamt ifrån börvärdet och det blir mycket svårt för regulatorn att styra tillbaka till börvärdet. Därför bör man undvika att ha stor integrationsdel. Dyrare PID-regulatorer (från exempelvis Auber som nämns nedan) har inbyggda funktioner för att motverka detta emedan billigare exemplar från exempelvis Kina inte har det. Därför kan det vara värt att tänka på att inte köpa den billigaste PID-regulatorn vid applikationer som kan ge stora styrsignaler (exempelvis för mäskning). För jäsning är detta mindre relevant.

Derivatan ger ett reglerbidrag som beror på förändringen, det vill säga hur snabbt ärvärdet närmar sig börvärdet. Ju snabbare det närmar sig desto högre blir derivatan och reglerbidraget. Derivatan används som dämpning när ärvärdet närmar sig börvärdet, detta för att man inte ska passera börvärdet för mycket under insvängningsfasen.
Ett korrekt inställt system har en snabb insvängning som överstiger börvärdet minimalt. Ju snabbare system desto mer överstiger ärvärdet börvärdet i insvängningen, medans ett långsammare system prickar in på börvärdet utan att passera det.

En av de vanligare PID-modulerna inom hembryggning är SYL-2352 Från Auber Instruments.

• 
  SYL-2352

Ett exempel är att du har ett kärl med ett värmeelement i som du styr via en PID. Du ställer börvärdet till 50°C. Elementet slås på och körs på 100% effekt tills börvärdet närmar sig. Effekten dras då ner för att sakta in temperaturökningen så att inte är värdet skjuter över börvärdet på 50°. När målet sedan är nått så styr PIDen elementet så att temperaturen bibehålls. Det slås alltså av och på i den takt som behövs för att hålla en så exakt temperatur som möjligt. På grund av P-, I- och D-delarna kan algoritmen förutse när den behöver tillsätta mer energi för att hålla temperaturen konstant.

Om man jämför med en vanlig termostat, en typisk P-reglering, så sätter man ett börvärde och värmelementet körs på max tills temperaturen är uppnådd. Därefter fortsätter elementet att avge värme en kort tid på grund av sin termiska massa. Detta medför att temperaturen kan gå över målet en liten bit. När sen temperaturen går under börvärdet, eller ett valt värde om termostaten har hysteres, så startar elementet igen. Detta medför att temperaturen pendlar upp och ner kring börvärdet.

Antingen kan man räkna ut sina P, I och D parametrar eller så kör man något som kallas Autotune, vilket utför en algoritm där systemegenskaperna mäts och kalibreras. Det sker genom att PIDen startar regleringen och pendlar ett par gånger upp och ner runt börvärdet för att avgöra hur mycket effekt som behöver tillföras. När kalibreringen är klar så kommer temperaturen hållas så exakt som möjligt förutsatt att systemet har likadana eller liknande egenskaper. Dvs om du gör en kalibrering med 50l vatten och ett 4000W element kommer PIDen funka nästan lika bra med 40l eller 60l, men inte lika bra med 20l eller 80l.

Se en mer detaljerad och teknisk förklaring på hur en PID fungerar på Wikipedia.