В комнате отходов пилюль Цинь Ло хмуро разглядывал груду склянок.
— Температурные колебания всё ещё слишком велики... — он пристально смотрел на неустойчивую температуру воды в водяной бане, его лоб был морщинист. Хоть это и было намного стабильнее, чем прямой нагрев, диапазон колебаний в ±5 градусов всё ещё сводил с ума его, привыкшего к прецизионному контролю температуры в лаборатории.
Чжуцзы, наблюдавший, как Цинь Ло бормочет что-то себе под нос, глядя на котелок с водой, не мог не спросить: — Старший брат Цинь, разве температура не довольно стабильна? Гораздо лучше, чем раньше!
— Недостаточно, очень недостаточно. — Цинь Ло покачал головой. — Стабильность температуры напрямую влияет на скорость реакции и чистоту продукта. Особенно для некоторых термочувствительных компонентов, разница в несколько градусов может привести к разложению или побочным реакциям.
Чжуцзы, казалось, понял, но не совсем, но, видя серьёзное выражение лица Цинь Ло, знал, что это определённо очень серьёзная проблема.
Цинь Ло смотрел на воду, его мозг работал на пределе. В современной лаборатории такая проблема решалась легко — один ПИД-регулятор температуры и дело сделано. Но в этом мире культивации, где даже электричества нет, где ему искать ПИД-контроллер?
— Подождите... — глаза Цинь Ло внезапно загорелись. — Электронного ПИД нет, я могу сделать механический!
Сказано — сделано. Он нашёл кусок дерева, несколько бамбуковых полосок, несколько ниток, а также небольшой шкив и противовес. Он также попросил Те Дачуя помочь выковать несколько крошечных металлических деталей.
— Старший брат Цинь, что вы делаете? — с любопытством наблюдал Чжуцзы, как Цинь Ло возится с этими мелочами.
— Делаю автоматический регулятор температуры. — Цинь Ло, не поднимая головы, сосредоточенно собирал детали. — Принцип очень прост: используя различный коэффициент теплового расширения разных металлов, усиливая это изменение через механическую структуру, автоматически регулировать размер заслонки, тем самым контролируя силу огня.
Он установил на входное отверстие алхимической печи датчик температуры, изготовленный из биметаллической пластины. Когда температура повышалась, биметаллическая пластина изгибалась, через рычажный механизм двигая заслонку, уменьшая подачу воздуха и снижая силу огня; когда температура падала, процесс шёл в обратном порядке.
— Это пропорциональное регулирование (P), чем больше отклонение температуры, тем сильнее регулирующее воздействие. — объяснял Цинь Ло, настраивая устройство.
Затем он добавил интегрирующий механизм — устройство, похожее на миниатюрные песочные часы, имитирующее время интегрирования через скорость потока мелкого песка. — Это интегральное регулирование (I), устраняющее статическую ошибку, чтобы температура в конечном итоге стабилизировалась на заданном значении.
Наконец, он добавил механизм дифференциального регулирования — демпфер, предотвращающий эффект перерегулирования (overshoot).
— Дифференциальное регулирование (D), предсказывающее тенденцию изменения температуры, заранее подавляющее колебания.
Чжуцзы в оцепенении смотрел на это сложное устройство из деревянных пластин, металла и ниток, совершенно не понимая назначения этих деталей.
— Старший брат Цинь, эта... эта штука действительно может контролировать температуру? — с сомнением спросил Чжуцзы.
— Теоретически возможно. — Цинь Ло настраивал последнюю деталь. — Практика — единственный критерий истины. Давайте попробуем.
Он поджёг печь и подключил новый терморегулятор к системе. Устройство начало работать, биметаллическая пластина слегка изгибалась в зависимости от изменения температуры, приводя в движение ряд рычагов и шкивов, точно регулируя размер заслонки подачи воздуха.
Чжуцзы, затаив дыхание, смотрел на термометр — это была стеклянная трубка, сделанная самим Цинь Ло, с грубой шкалой, внутри которой находилась жидкость, расширявшаяся и сжимавшаяся с изменением температуры.
Произошло чудо.
Скорость повышения температуры печи стала заметно более плавной, больше не скачущей вверх-вниз, как раньше. Когда она приблизилась к заданному значению, терморегулятор начал тонкую настройку, заслонка то открывалась, то закрывалась, стабилизируя температуру в узком диапазоне.
— По-по-получилось! — Чжуцзы, глядя на почти неподвижный столбик жидкости, взволнованно проговорил, его голос дрожал. — Температура действительно стабилизировалась!
Цинь Ло тоже облегчённо вздохнул. Хотя этот механический ПИД был очень грубым, в этом мире без электричества он уже считался «чёрной технологией».
— Ещё нужно оптимизировать параметры. — Цинь Ло наблюдал за реакцией системы. — Значение P немного велико, перерегулирование очевидно; время I слишком долгое; D действует недостаточно сильно...
Он бормотал себе под нос, настраивая параметры различных компонентов: изменяя соотношение рычагов, регулируя скорость потока песка в песочных часах, меняя коэффициент демпфирования демпфера...
После некоторой отладки эффект контроля температуры становился всё лучше, диапазон колебаний температуры сократился до ±1 градуса!
— Это волшебно! — глаза Чжуцзы горели. — Старший брат Цинь, вы просто бог!
В этот момент Те Дачуй, неся своё новое творение, ворвался в комнату: — Младший брат Цинь! Смотри мою новую печь! Добавил тот, что ты говорил, как его... турбулизатор!
Войдя, он увидел механическое устройство, которое автоматически регулировало заслонку, и тут же замер: — Что это за штука?
Цинь Ло кратко объяснил принцип ПИД-регулирования температуры.
Те Дачуй слушал, ничего не понимая, но увидев стабильную температуру печи, сразу понял, насколько это мощная вещь.
— Прекрасно! — Те Дачуй хлопнул себя по бедру. — Если эту штуку установить на мою печь для переплавки, разве она не сможет точно контролировать огонь?
— Теоретически, да. — Цинь Ло кивнул. — Но температура при переплавке выше, нужны жаропрочные материалы.
— Это легко! — взволнованно сказал Те Дачуй. — У меня есть тугоплавкий сплав! Давайте, помогите мне тоже сделать один!
Так трое начали сотрудничать над усовершенствованием терморегулятора. Те Дачуй предоставлял материалы и технологии обработки, Цинь Ло проектировал систему управления, Чжуцзы помогал.
Пока они усердно трудились, никто не заметил, что температура алхимической печи медленно повышалась.
Из-за того, что новая печь обладала отличными теплоизоляционными свойствами, а диапазон регулирования терморегулятора был ограничен, в системе постепенно возникла интегральная насыщение — температура оставалась высокой, терморегулятор постоянно уменьшал подачу воздуха, вплоть до полного закрытия, но температура всё равно не снижалась.
— Кажется... немного слишком жарко? — первым почувствовал неладное Чжуцзы, вытирая пот.
Цинь Ло поднял голову и посмотрел на термометр, его сердце ёкнуло — температура уже превысила заданное значение на 20 градусов! И продолжала расти!
— Интегральное насыщение! — он тут же осознал проблему. — Быстро, ручное вмешательство!
Но было уже поздно. Давление в печи резко возросло, алхимическая печь начала издавать зловещее гудение, корпус печи слегка покраснел.
— Взорвётся! — Те Дачуй, опытный, сразу понял, что дело плохо. — Быстро уходите!
Но Цинь Ло, наоборот, бросился вперёд: — Нельзя уходить! Там ещё есть полуфабрикаты лекарственных трав, если взорвётся, потери будут слишком велики!
Его мозг работал на пределе, он искал решение. Прямое открытие крышки печи наверняка вызовет взрывной процесс, что ещё опаснее. Необходимо быстро охладить, но слишком быстрое охлаждение может привести к растрескиванию корпуса печи...
Придумал!
— Чжуцзы! Быстро принеси ведро холодной воды! Не лей, просто намочи тряпку и оберни ею стенки печи! — быстро приказал Цинь Ло. — Старший брат Те, помогите мне настроить этот дифференциальный демпфер, усилить подавление!
Хотя они не понимали принципа, но, видя спокойствие Цинь Ло, они инстинктивно подчинились.
Чжуцзы быстро принёс холодную воду, смочил ею старую тряпку и осторожно обернул покрасневшие стенки печи, раздался шипящий звук. Те Дачуй, следуя указаниям Цинь Ло, настраивал параметры терморегулятора.
Сам Цинь Ло быстро рассчитывал скорость охлаждения: — Толщина стенки печи 5 сантиметров, коэффициент теплопроводности около... удельная теплоёмкость... максимальная безопасная скорость охлаждения — это...
Он быстро оценил безопасный диапазон охлаждения, исходя из характеристик материала, и руководил действиями Чжуцзы: — Медленнее! Слишком быстрое охлаждение приведёт к трещинам!
Одновременно он регулировал заданное значение терморегулятора, постепенно снижая целевую температуру, позволяя системе медленно вернуться в нормальное состояние.
Благодаря совместным усилиям троих кризис постепенно миновал. Температура печи начала плавно снижаться, гудение ослабло, красный цвет корпуса печи постепенно исчез.
Через четверть часа температура наконец вернулась в безопасный диапазон. Трое одновременно облегчённо вздохнули, рухнув на пол, все были в холодном поту.
— Как, как опасно... — с опаской сказал Чжуцзы. — Чуть снова не взорвалось...
Те Дачуй с опаской посмотрел на терморегулятор: — Эта штука хороша, но когда она выходит из-под контроля, это тоже довольно страшно...
У Цинь Ло тоже бешено колотилось сердце. В тот момент он словно вернулся на место аварии в лаборатории, этот страх перед потерей контроля был таким знакомым.
— Это моя вина. — признал свою вину Цинь Ло. — Я не учёл в полной мере нелинейность системы и проблему интегрального насыщения. Нужно добавить меры против насыщения...
Он взял угольный карандаш и начал рисовать на каменной плите: — Можно добавить ограничитель, чтобы ограничить максимальное и минимальное значение интегральной составляющей... или добавить условную интеграцию, чтобы интегрирование происходило только в определённом диапазоне...
Те Дачуй и Чжуцзы, глядя на эти непонятные формулы и блок-схемы, снова почувствовали себя невеждами.
— Младший брат Цинь, как у вас устроена голова? — Те Дачуй не мог не спросить. — Откуда берутся эти странные идеи?
Цинь Ло улыбнулся, не ответил, а продолжил улучшать дизайн.
Хотя эта авария была опасной, она также предоставила ценные экспериментальные данные. Основываясь на этом опыте, Цинь Ло внёс ряд улучшений в терморегулятор:
Добавлена функция ручного/автоматического переключения для удобства экстренного вмешательства; добавлена защита от ограничения, предотвращающая интегральное насыщение; улучшена чувствительность и линейность датчика температуры; даже добавлено простое сигнальное устройство — когда температура выходит за пределы диапазона, будет звенеть маленький колокольчик.
Улучшенный ПИД-терморегулятор стал более надёжным и практичным, а точность контроля температуры ещё больше повысилась.
— Теперь должно быть безопасно. — Цинь Ло, глядя на стабильно работающую печь, удовлетворённо кивнул.
Чтобы проверить эффект, он решил провести сложный эксперимент по алхимии — изготовить «Пилюлю Чистого Сердца», чрезвычайно чувствительную к температуре.
Традиционный метод изготовления этой пилюли был чрезвычайно строг: её нужно было выдерживать при определённой температуре в течение двенадцати часов, при этом колебания температуры не должны были превышать ±1 градус. Малейшая ошибка приводила бы к полному провалу, поэтому лишь немногие ученики осмеливались её пробовать.
— Старший брат Цинь, это, это слишком сложно? — Чжуцзы, услышав, что они собираются изготовить Пилюлю Чистого Сердца, побледнел. — Я слышал, что даже ученики внутренних врат редко достигают успеха!
— Как раз для проверки нашей системы контроля температуры. — однако Цинь Ло был полон уверенности.
Он тщательно изучил рецепт Пилюли Чистого Сердца, проанализировал свойства различных лекарственных трав и установил точную температурную кривую: начальная стадия 60 градусов для активации ферментов, середина 75 градусов для извлечения активных компонентов, поздняя стадия 85 градусов для ускорения реакции, и наконец, медленное охлаждение для фиксации.
Весь процесс механический ПИД-терморегулятор работал добросовестно, точно регулируя силу огня и поддерживая температуру в очень узком диапазоне.
Через двенадцать часов пилюли были готовы.
Когда крышка печи была снята, распространился тонкий аромат лекарственных трав. На дне печи лежали двенадцать округлых, как нефрит, пилюль, чистого цвета, с едва заметным сиянием.
— У, получилось! — голос Чжуцзы дрожал от волнения. — И это Пилюля Чистого Сердца высшего качества!
Даже Те Дачуй восхищённо цокнул языком: — Я впервые вижу, чтобы ученик внешней секты изготовил Пилюлю Чистого Сердца! Этот терморегулятор просто божественен!
Цинь Ло, однако, оставался относительно спокоен: — Есть ещё возможности для улучшения. Контроль скорости на стадии охлаждения не идеален, что привело к не совсем совершенной кристаллической структуре некоторых частей.
Но, несмотря ни на что, этот успех доказал силу научного метода. Точный контроль температуры действительно мог значительно повысить процент успеха и качество изготовления пилюль.
Новость быстро распространилась. Внешний ученик смог изготовить Пилюлю Чистого Сердца — это произвело немалый фурор во внешней секте. Многие пришли в комнату отходов пилюль посмотреть на зрелище, и все были ошеломлены «деревянным механизмом», который мог автоматически регулировать огонь.
Су Мяои тоже услышала эту новость и снова пришла в комнату отходов пилюль. Когда она увидела механический ПИД-терморегулятор, выражение её лица было очень сложным.
— Это тоже ты... изобрёл? — спросила она Цинь Ло.
— Всего лишь простая система автоматического управления. — скромно ответил Цинь Ло. — Основанная на принципе обратной связи.
Су Мяои внимательно наблюдала за работой терморегулятора, и чем больше смотрела, тем больше её охватывал трепет. Эта изящная механическая структура, эта концепция автоматической регулировки полностью выходили за рамки её представлений об «изготовлении пилюль».
— Ты вообще... — она посмотрела на Цинь Ло, но остановилась на полуслове.
В конце концов, она лишь спокойно сказала: — Через три дня состоится малая секта-битва, можешь участвовать своим методом.
С этими словами она развернулась и ушла, оставив после себя загадочный след.
Цинь Ло на мгновение замер, а затем понял — это шанс официально продемонстрировать себя!
Малая секта-битва — это регулярный экзамен по алхимии, проводимый сектой Цинлань, в котором обычно участвуют только ученики внутренних врат и выдающиеся ученики внешней секты. Су Мяои давала ему шанс нарушить правила!
— Старший брат Цинь, вы собираетесь участвовать в малой битве? — взволнованно спросил Чжуцзы.
Те Дачуй тоже потирал руки: — Отлично! Пусть те старомодные болваны откроют глаза! Нужна ли моя помощь в изготовлении чего-нибудь?
Цинь Ло посмотрел на всё ещё добросовестно работающий ПИД-терморегулятор, поправил несуществующие очки, и уголки его губ изогнулись в уверенной улыбке.
— Похоже, пора подготовить «академический доклад», который поразит всех...
Искра науки вот-вот засияет на официальной сцене секты Цинлань.
Конец седьмой главы.
http://tl.rulate.ru/book/190892/20114801
Готово:
