LOGICHE DI REGOLAZIONE
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5.2. Controllo On/Off (a due posizioni) Il controllo On/Off è la forma più elementare di regolazione: l’attuatore ha solo due stati, generalmente “acceso al 100%” oppure “spento”. Un esempio classico è il termostato domestico che accende la caldaia quando la temperatura scende sotto un valore limite e la spegne quando supera una soglia superiore. In pratica, l’uscita U assume solo valori 0% o 100% (o “tutto/niente”). Questo tipo di controllo è semplice ed economico da implementare e spesso sufficiente in contesti a bassa esigenza di precisione. Viene infatti impiegato diffusamente per dispositivi on/off (bruciatori monostadio, compressori di piccoli cli- matizzatori, ventilatori a velocità fissa, ecc.) o in impianti dove la modulazione continua non è possibile.
19 Controllo on-off
Potenza Temperatura
Stato ON
Ts sup T rif Ts inf
Stato OFF
Tempo
Tuttavia, la regolazione on/off presenta limiti in termini di stabilità della variabile controllata. Poiché il con- trollore può solo accendere o spegnere, la grandezza regolata (es. temperatura ambiente) tende a oscillare attorno al setpoint. Tipicamente si introduce una banda di isteresi per evitare cicli troppo ravvicinati: ad esempio, per un setpoint di 20°C si potrebbe accendere il riscaldamento sotto i 19.5°C e spegnerlo sopra i 20.5°C, così da prevenire continui riavvii al minimo cambiamento. Nonostante ciò, un certo sovraoscilla- mento è intrinseco: la temperatura salirà leggermente oltre il setpoint prima che il termostato spenga il riscaldatore, poi scenderà un po’ sotto il setpoint prima di riaccendersi, creando un’onda intorno al valore desiderato. L’ampiezza dell’oscillazione dipende dall’inerzia termica del sistema e dall’ampiezza dell’iste- resi impostata. In impianti con bassa inerzia (es. aria con ventilconvettori), queste oscillazioni possono essere sensibili e causare discomfort, mentre sistemi ad alta inerzia (es. riscaldamento a pavimento) le attenuano naturalmente accumulando calore. Un altro svantaggio del controllo on/off è il potenziale funzionamento inefficiente a carico parziale. Come accennato, a carichi ridotti il componente si accende e spegne di frequente. Durante ogni avviamento, molti macchinari (caldaie, compressori) hanno un rendimento momentaneamente più basso e consumi aggiuntivi; inoltre accensioni frequenti impediscono di raggiungere condizioni stazionarie ottimali. Que- sto, unito all’usura dovuta alle continue sollecitazioni, rende l’on/off meno efficiente nel lungo periodo rispetto a un controllo modulante. I produttori spesso specificano un numero massimo di cicli orari per evitare danni. Per mitigare questi problemi, oltre all’isteresi, si possono introdurre temporizzazioni (ad esempio tempo minimo di OFF prima di una nuova accensione) e utilizzare controlli a due stadi o in cascata: ad esempio due caldaie più piccole anziché una grande, attivate in sequenza per ridurre i cicli di ciascuna (questa è detta regolazione a step o staging).
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