Les différents modes de régulation

Alors que les thermostats ne fonctionnent en général que sous le mode tout ou rien, les régulateurs électroniques peuvent réguler selon deux modes principaux : l’action tout ou rien avec différentielle réglable, ou l’action PID.

1. ACTION TOUT OU RIEN

Dans l’action tout ou rien, le chauffage est coupé lorsque le point de consigne est atteint, et remis en marche lorsque la température descend en dessous de la valeur du point de consigne diminuée de la différentielle. C’est le mode de fonctionnement classique des thermostats mécaniques. Le bon fonc- tionnement de ce mode dépend principalement du bon positionnement du capteur de température, à proximité de la source de chaleur, et de la bonne concordance entre la puissance de chauffe et le besoin du milieu à réchauffer. L’action tout ou rien ne permet pas habituellement, d’éviter une pointe de tempé- rature (Over-shoot) après la coupure du chauffage, due à l’inertie thermique du système

2. DIFFÉRENTIELLE RÉGLABLE

On associe souvent différentielle faible avec précision de régulation. Cependant, une différentielle trop faible aura comme conséquence des cycles de chauffe courts, et une usure pré- maturée des contacts si un relais de puissance est utilisé, ou une dégradation rapide du compresseur si le système est utilisé pour réguler un appareil frigorifique. Les régulateurs électroniques de ce catalogue ont une différentielle réglable pour optimiser ce fonctionnement.

3. ACTION PID

(Acronyme de: proportionnelle, intégrale et dérivée).

L’action PID est un mode de régulation qui fait intervenir la notion de Feed-back. En simplifiant, cela veut dire que le régulateur va analyser ce qu’une quantité d’énergie fournie au système thermique va produire comme élévation de température, et en combien de temps cette élévation de température va se pro- duire. Cette action fait appel à trois réglages différents :

Bande proportionnelle: la bande proportionnelle est une zone située avant le point de consigne, dans laquelle le régulateur électronique va progres- sivement diminuer la puissance qu’il fournit au système thermique. A l’extrémité la plus éloignée du point de consigne, la puissance sera de 100%, pour arriver à 0% lorsque le point de consigne est atteint.  Le but de la bande proportionnelle est d’éviter le phénomène d’over-shoot.  Cette variation  de puissance est obtenue en diminuant progressivement les temps de mise en chauffe au fur et à mesure que la température se rapproche du point de consigne. Plus la bande proportionnelle est large, plus il faudra du temps pour arriver au point de consigne. Une action uniquement proportionnelle est insuffisante car elle ne permet en général pas d’atteindre le point de consigne, la stabilisation de température se faisant en dessous de celui-ci en raison des échanges et pertes thermiques

Ce défaut de l’action proportionnelle est corrigé par l’action intégrale. Cette action intégrale va continuer à fournir un signal de commande de chauffage aussi longtemps que la température du système thermique n’est pas égale à celle de point de consigne. Pour cela elle intègre aussi le temps nécessaire au système pour monter en température.

Cette action est égale à l’intégrale de l’écart à la consigne divisée par une constante de temps. Cette constante de temps correspondant au réglage de lorsque le temps intégral est réglé sur 0, on obtient une action proportionnelle

Cette action proportionnelle et intégrale permet d’atteindre la valeur de la consigne après quelques oscillations lors du démarrage du processus.

On peut limiter celles-ci en introduisant une autre correction : l’action dérivée, qui permet d’anticiper les dépassements de consigne.

L’action dérivée règle la puissance de sortie d’après la courbe de variation de température. Elle consiste à prédire les variations de température en fonction des actions précédentes du signal de sortie, ce qui permet de compenser les temps de réponse dus à l’inertie thermique , accélère la réponse du système et améliore la stabilité de la boucle, en permettant notamment un amortissement rapide des oscillations dues à l’apparition d’une perturbation ou à une variation subite de la consigne.

Si l’action PID permet d’affiner la régulation dans un certain nombre de configurations, elle a cependant l’inconvénient de faire cycler le signal de sortie très rapidement, ce qui réduit fortement la durée de vie des contacteurs électromécaniques, et oblige dans la plupart des cas à recourir à des relais statiques.

4. LA FONCTION AUTO-TUNE (AUTO-RÉGLABLE)

La détermination des paramètres P, I, D, possible par calcul ou par approximations successives, est une opération fastidieuse et complexe. Dans la nouvelle génération de régulateurs auto-tune, ces régulateurs vont analyser la manière dont le système thermique va réagir au cours de deux cycles de fonctionnement tout ou rien, puis calculer automatiquement les paramètres optimum de P, I, D.