Nel precedente articolo ho parlato del PID, ovvero quella scatoletta magica, composta da componenti elettrici ed elettronici, che tiene sotto controllo la nostra temperatura di fermentazione. Il PID nell’ambito del homebrewing sostituisce molto spesso il classico regolatore a due posizioni, perchè quest’ultimo è meno preciso, seppur semplice da configurare. Stando attenti nel configurare gli intervalli di temperatura e tempi per evitare continue accensioni ed interruzioni delle sorgenti di condizionamento, le classiche soluzioni on/off permettono di ottenere comunque discreti risultati.

Purtroppo per gli ossessionati del controllo ciò non basta!!
Ma cosa si intende effettivamente per controllo?
Semplificando, è quell’azione svolta per “tenere a bada” un parametro fisico (es la temperatura), spesso soggetto a continue “influenze” esterne.

Il PID è una delle soluzioni, capace di “dosare” il suo intervento in funzione al valore di temperatura (per il nostro caso) istante dopo istante.

Inizio con il descrivere il parametro P (azione proporzionale), ovvero quello che ci permette di raggiungere il setpoint (la temperatura desiderata) con una certa velocità.
Valori troppo alti di P rendono il sistema di controllo molto veloce e pronto alle variazioni di temperatura, ma diventerà altrettanto instabile ed impreciso.
Valori molto bassi lo rallentano.

Di seguito un esempio della sola azione P di un processo di controllo.

Azione della sola componente proporzionale in un PID

Analizziamo i 5 tratti di curva numerati.

  1. L’azione di P porta, velocemente, la temperatura verso il setpoint e nel momento del suo raggiungimento, il controllore cesserà la sua azione.
    Come vediamo la temperatura però continuerà a salire a causa dell’inerzia termica del mosto, introducendo un errore. Questa prima fase è chiamata transitorio, può essere più o meno lunga, meno prevedibile e meno regolare, oltre a generare valori di errori alti, che a tendere però si stabilizzeranno.
  2. A questo punto il controllore esercita un’azione opposta a quella precedente cercando di annullare l’errore. Ad esempio spegne la sorgente calda ed accende quella fredda.
  3. Raggiunto il setpoint, come nel caso 1, l’azione del PID viene azzerata. Anche qui l’inerzia genera un errore.
  4. Come nel caso 2 il processo viene regolato fino al setpoint.
  5. Stesso discorso del caso 3.

Ricordiamo che nel nostro bel mosto ci sono degli esserini chiamati lieviti, molto sensibili alle oscillazioni di temperatura, che nei momenti di overshoot (sopra il setpoint) aumenteranno la loro attività, mentre nei momenti di undershoot si affaticheranno. Queste continue variazioni di temperatura, stresseranno i lieviti.
Con i dovuti accorgimenti, isolamento del nostro fermetatore e la bontà delle nostre sorgenti calde e fredde, queste oscillazioni si ripeteranno in intensità e frequenza. Ciò comporta, per nostra fortuna, un errore costante (o quasi) che potrà essere corretto senza troppi problemi.
Ci tengo a ricordarti che a differenza di un circuito ON/OFF, dove l’intensità del controllo è costante aumentando così gli effetti delle inerzie termiche, nel PID l’intensità di azione aumenta man mano che ci si allontana dal setpoint e viceversa. Questo perchè la “forza” di intervento dipende dal valore dell’errore, che varia come mostrato in figura.

  • e1 errore massimo quindi azione di regolazione massima, curva molto pendente verso il basso
  • e2 prevederà un’azione meno intensa, con una curva più dolce
  • e3 un’azione più forte, risalita veloce

E’ evidente che non sono ancora arrivato a descrivere un processo di regolazione veloce, preciso e stabile, ma continuerò la saga con il prossimo articolo.

Have a nice beer!

Raffaele Maietta

Raffaele Maietta

Appassionato di informatica ed elettronica, cerco di ricorrere a queste due arti per capire e risolvere i "problemi" della mia vita.
Donne a parte, perchè esse costituiscono un'equazione impossibile.
Raffaele Maietta

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