KWALIFIKACJA ELM1 - STYCZEŃ 2021

PYTANIE NR 39.
Regulator służy do utrzymywania w urządzeniach grzewczych temperatury T z zadaną histerezą H. Pomiar temperatury dokonywany jest za pomocą czujnika temperatury, zaś sterowanie elementem grzewczym odbywa się przez wyjście przekaźnikowe. Na którym wykresie czasowym przedstawiony jest prawidłowy sposób załączania wyjścia regulatora, zgodny z zamieszczonym przebiegiem temperatury?
Ilustracja przedstawia wykres czasowy związany z działaniem regulatora temperatury w urządzeniach grzewczych.
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Regulator dwustanowy z histerezą steruje przekaźnikiem tak, aby uniknąć "klapania". Wyjście powinno załączyć grzanie po spadku temperatury poniżej dolnego progu (T−H/2) i wyłączyć po wzroście powyżej górnego progu (T+H/2). Taki przebieg odpowiada wykresowi B.

Pełne wyjaśnienie:

W układach grzewczych z wyjściem przekaźnikowym najczęściej stosuje się regulację dwustanową (ON/OFF). Oznacza to, że element wykonawczy (grzałka) może być tylko w stanie załączona albo wyłączona, bez płynnej modulacji mocy. Aby ograniczyć zbyt częste przełączanie przekaźnika, wprowadza się histerezę H, czyli pasmo nieczułości wokół wartości zadanej T.

Prawidłowy mechanizm przełączania wygląda następująco:

  • gdy temperatura spada i osiąga dolny próg (typowo interpretowany jako T−H/2), regulator załącza wyjście przekaźnikowe, uruchamiając grzanie,
  • gdy temperatura rośnie i osiąga górny próg (typowo T+H/2), regulator wyłącza wyjście, zatrzymując grzanie.

Taki algorytm powoduje, że temperatura oscyluje w ograniczonym zakresie, a przekaźnik nie przełącza się w pobliżu samego T przy każdym niewielkim zakłóceniu. Z tego powodu poprawny wykres czasowy stanu wyjścia musi pokazywać przełączenia dopiero na granicach pasma histerezy, a nie dokładnie w punkcie T.

Odpowiedź "A" jest błędna, jeśli przedstawia przełączanie w niewłaściwych punktach (np. w T lub przy jednym progu bez drugiego), bo wtedy nie realizuje histerezy. Odpowiedź "C" jest niepoprawna, jeżeli odwraca logikę (np. wyłącza grzanie przy spadku temperatury), co jest sprzeczne z funkcją ogrzewania. Odpowiedź "D" jest błędna, jeśli sugeruje modulację/płynne sterowanie lub przypadkowe przełączanie niezwiązane z przekroczeniem progów.

W praktyce, analizując wykresy, warto najpierw zaznaczyć sobie dwa progi (dolny i górny) na przebiegu temperatury, a dopiero potem sprawdzić, czy stan przekaźnika zmienia się dokładnie w momentach ich przekroczenia. To najpewniejsza metoda rozpoznania poprawnego przebiegu.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Regulator dwustanowy steruje wyjściem tylko w dwóch stanach: włącz/wyłącz. W ogrzewaniu oznacza to załączanie grzałki przy zbyt niskiej temperaturze i wyłączanie przy zbyt wysokiej. Jest prosty, tani i często współpracuje z wyjściem przekaźnikowym.
Histereza to pasmo, w którym regulator nie przełącza wyjścia mimo małych zmian temperatury. Dzięki temu przekaźnik nie "klapie" przy wartości zadanej. W praktyce wyznacza dwa progi: jeden do załączenia grzania, drugi do wyłączenia.
Gdyby przełączać dokładnie w T, nawet niewielkie zakłócenia i szumy pomiaru powodowałyby bardzo częste załączenia/wyłączenia. Histereza wprowadza bezpieczny odstęp między progami, co wydłuża żywotność przekaźnika i stabilizuje pracę układu.
Poprawny wykres ma przełączenia powiązane z przekroczeniem dwóch progów: wyjście włącza się po spadku temperatury poniżej dolnego progu, a wyłącza po wzroście powyżej górnego progu. Między progami stan wyjścia pozostaje bez zmian.
Najczęstsze pomyłki to: oczekiwanie przełączeń w punkcie T, odwrócenie logiki (włączanie grzania przy wysokiej temperaturze), traktowanie H jako jednego progu zamiast pasma oraz nieuwzględnianie, że przekaźnik ma tylko stan 0/1.
To zależy od definicji przyjętej w danym regulatorze i w zadaniu. Często spotyka się interpretację pasma symetrycznego T±H/2, ale niektórzy producenci opisują H jako różnicę między progami lub odchyłkę jednostronną. Na egzaminie trzeba czytać opis i wykres.
W typowym ogrzewaniu wyjście powinno załączyć grzanie, gdy temperatura spadnie poniżej dolnego progu wynikającego z histerezy. Jest to moment, w którym obiekt zaczyna być za zimny względem zadania, więc dostarczenie energii cieplnej jest uzasadnione.
Zbyt mała histereza powoduje częste przełączanie przy niewielkich wahaniach temperatury i szumie pomiaru. Każde przełączenie to zużycie styków i większe ryzyko uszkodzenia. Zwiększenie histerezy zmniejsza liczbę cykli, kosztem większych wahań temperatury.
Czujnik i tor pomiarowy wprowadzają opóźnienia, filtrację oraz szumy. Przy regulacji ON/OFF ma to duże znaczenie, bo zaszumiony sygnał może "wymuszać" przełączenia, a opóźnienie może zwiększać przeregulowanie. Dlatego histereza i poprawny montaż czujnika są kluczowe.
Najpierw zaznacz na przebiegu temperatury dwa progi wynikające z histerezy, potem sprawdź, czy zmiany stanu wyjścia wypadają dokładnie przy ich przekroczeniu. Jeśli wykres pokazuje przełączenia w T albo "migotanie" w pasmie, to zwykle jest błędny.
info

To pytanie poprawnie rozwiązuje 42% zdających egzamin. trudne

Specjaliści zwracają uwagę: "Regulator dwustanowy z histerezą steruje przekaźnikiem tak, aby uniknąć "klapania"."

Źródła:

  • Wikipedia: On-off control (regulacja dwustanowa), https://en.wikipedia.org/wiki/On%E2%80%93off_control - accessed 2026-03-02
  • Wikipedia: Hysteresis (histereza), https://en.wikipedia.org/wiki/Hysteresis - accessed 2026-03-02
  • OMRON Industrial Automation: Temperature Controllers – podstawy regulacji ON/OFF i hysteresis (materiał producenta), https://www.ia.omron.com/support/guide/43/introduction.html - accessed 2026-03-02

Materiały:

  • Notatki/rozdziały z podstaw automatyki: regulatory dwustanowe i histereza
  • Instrukcje producentów regulatorów temperatury (sekcje ON/OFF i hysteresis)
  • Ćwiczenia z analizy przebiegów czasowych: temperatura vs stan wyjścia

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego