《理科生在修真界搞煉丹革命》第7章 PID 控溫救命(1)

作者:孟旬·10個月前

廢丹房內,秦洛正對著一堆瓶瓶罐罐發愁。

“溫度波動還是太大了...”他盯著水浴鍋中不斷起伏的水溫,眉頭緊鎖。雖然相比直接火烤已經穩定了許多,但±5度的波動範圍依然讓他這個習慣了實驗室精密溫控的人感到抓狂。

柱子在一旁看著秦洛對著一鍋水唸唸有詞,忍不住問道:“秦師兄,這溫度不是挺穩的嗎?比以前強多啦!”

“不夠,遠遠不夠。”秦洛搖頭,“溫度穩定性直接影響反應速率和產物純度。特別是某些對熱敏感的成分,幾度的差異就可能導致降解或副反應。”

柱子似懂非懂,但看秦洛嚴肅的表情,知道這一定是很嚴重的問題。

秦洛盯著那鍋水,大腦飛速運轉。在現代實驗室,這種問題很好解決——一個PID溫控器搞定。但在這個連電都沒有的修仙世界,上哪找PID控制器去?

“等等...”秦洛突然眼睛一亮,“沒有電子PID,我可以做一個機械式的啊!”

說幹就幹。他找來一塊木板,幾根竹片,一些絲線,還有一個小滑輪和配重塊。又讓鐵大錘幫忙打造了幾個小小的金屬零件。

“秦師兄,您這是要做啥?”柱子好奇地看著秦洛擺弄這些零碎。

“做一個溫度自動控制器。”秦洛頭也不抬,專注地組裝著零件,“原理很簡單:利用不同金屬的熱脹冷縮係數不同,透過機械結構放大這種變化,自動調節風門大小,從而控制火力。”

他在丹爐的進風口處安裝了一個由雙金屬片製成的感溫元件。當溫度升高時,雙金屬片彎曲,透過連桿機構帶動風門關小,減少進風量,降低火力;溫度降低時,過程相反。

“這是比例控制(P),溫度偏差越大,調節作用越強。”秦洛一邊除錯一邊解釋。

接著,他增加了一個積分機構——一個小沙漏般的裝置,透過細沙流速來模擬積分時間。“這是積分控制(I),消除靜差,讓溫度最終穩定在設定值。”

最後,他還加了一個微分機構——一個阻尼器,防止系統 overshoot(超調)。“微分控制(D),預測溫度變化趨勢,提前抑制波動。”

柱子目瞪口呆地看著這個由木片、金屬和絲線組成的複雜裝置,完全無法理解這些零件的用途。

“秦師兄,這...這東西真能控制溫度?”柱子懷疑地問。

“理論上可行。”秦洛除錯著最後一個零件,“實踐是檢驗真理的唯一標準。來吧,我們試一下。”

他點燃爐火,將新的溫控器接入系統。裝置開始工作,雙金屬片隨著溫度變化微微彎曲,帶動一系列連桿和滑輪,精細地調節著進風門的大小。

柱子屏息凝神地看著溫度計——那是一根秦洛自制的、刻有粗略刻度的玻璃管,裡面裝著隨溫度膨脹收縮的液體。

奇蹟發生了。

爐溫上升的速度明顯變得平穩,不再像以前那樣忽高忽低。當接近設定溫度時,溫控器開始精細調節,風門時開時關,將溫度穩定在一個狹窄的範圍內。

“成、成功了!”柱子看著那幾乎不動的液柱,激動得聲音發顫,“溫度真的穩住了!”

秦洛也鬆了口氣。雖然這個機械式PID粗糙得很,但在這個沒有電力的世界,已經算是黑科技了。

“還需要最佳化引數。”秦洛觀察著系統的響應,“P值有點大,超調明顯;I時間太長了;D作用不夠強...”

他一邊嘀咕著一邊調整著各個部件的引數:改變槓桿比例、調整沙漏流速、更換阻尼器的阻尼係數...

經過一番除錯,溫控效果越來越好,溫度波動範圍縮小到了±1度以內!

“太神奇了!”柱子看得兩眼放光,“秦師兄,您真是神了!”

就在這時,鐵大錘扛著他的新作品風風火火地闖了進來:“秦師弟!看俺的新爐子!加了你說那個什麼...擾流片!”

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