植物もすなる温度制御1

熱帯魚水槽の温度管理

温度制御といってすぐに思い浮かぶのは身近な暖房機器、風呂釜な
どだが、産業の世界では、ミリ秒単位で温度コントロールをしなけ
ればならない半導体制御装置から、セラミックを焼くためのトンネ
ルキルンと呼ばれる長い窯の制御まで、実に幅広く重要な技術とな
っている。温度制御は産業を支える技術のひとつといえよう。

一般に温度制御を行うために｢フィードバック制御｣という手法が用
いられる。フィードバックとは｢結果に含まれる情報を原因に反映
させて調節を図る仕組み｣といわれるものだ。

熱帯魚水槽を例にその簡単な仕組みを覗いてみる。水温が低すぎる
場合にはヒーターのスイッチを入れて温度を上げ、熱帯魚の生態に
ふさわしい目標温度になったらスイッチをオフする。

そしてまた低すぎる温度となったら、この｢結果に含まれる情報｣に
よって、その情報の｢原因｣である温度低下を排除するためにスイッ
チを入れて温度上昇に反映させてやる。これがフィードバックであ
り、単純なON-OFF制御と呼ばれるものである。

このON-OFF制御では､温度投入の際に目標温度でOFFしたとしても余
熱で温度はオーバーシュートする。そして再び目標温度より下がっ
てONとなる。これを繰り返せば緻密な温度管理は不可能となろう｡
そこでPID制御という手法を用いる。

Proportional[比例]Integral[積分]Differential[微分]を頭文字と
する制御で、目標温度から上下する温度の一定比例を微積分し、そ
の演算情報をもととして熱源をいわば｢予測的｣にコントロールする
のだ。その結果、目標温度はほぼ一定に近く保たれるようになる。
工業生産で緻密な温度管理をする際に用いられる手法である。

しかし、工業生産の場におけるPID制御において､それぞれの生産ラ
インが求める緻密な温度管理をするためには､このPID制御をさらに
適正にチューニングする必要がある。

今は、この手のかかるチューニングも温度制御機器が、自動的に行
うようになっている。いわば現場を学習し、温度変化の振る舞いに
ふさわしいコントロールを自ら学んでチューニングしていくのだ。

ただし熱帯魚の水槽温度については、自動的な制御より人がこれを
行ってやるほうが、熱帯魚への愛情をさらに高めてくれる楽しみに
なるという見方もある(^o^)

[2]へ続く