自动温度控制系统

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1、自动温度控制系统TEMPERATUREAUTOCONTROLSYSTEM中国·济南朱瑞张鹏陈耿炎张洁徐婷婷2006．12摘要：本实验以LabVIEW可视化图形编程开发环境为平台，使用声卡和温度传感器加外围电路，测量和显示外部温度变化，并控制风扇和加热丝进行相关操作，使一定空间范围内的温度保持基本恒定。通过实际应用，加深对LaVIEW开发环境和实时控制的理解。关键词：温度自动控制LabVIEW风扇电热丝Abstract:ThesystemisbasedontheprogramdesigningenvironmentofLabVIEW.Itcontain

2、sthedatacollectingcard,thetemperaturesensorandtheoutsidecircuit,tomeasuretheoutsidetemperaturechanginganddemonstratingit.Thenthecomputercontrolsanelectricfanoraheatingwiretokeepthetemperaturewithinacertainrange.Keywords:temperatureautocontrol,LabVIEW,fan,heatingwire1．系统设计1．1系统总

3、体设计方案设计框图如下所示：LabVIEW操作平台温度信号采集电路温度控制接口电路继电器控制与加热电路继电器控制与降温电路图1系统总体设计框图1．2单元电路方案的论证与选择硬件电路的设计是整个实验的关键部分，我们在设计中主要考虑了这几个方面：电路简单易懂，较好的体现物理思想；可行性好，操作方便。在设计过程中有的电路有多种备选方案，我们综合各种因素做出了如下选择。1．2．1温度信号采集电路的论证与选择方案一：采用温度传感器DS18B20美国DALLAS公司的产品可编程单总线数字式温度传感器DS18B20可实现室内温度信号的采集，有很多优点：如直接输出数

4、字信号，故省去了后继的信号放大及模数转换部分，外围电路简单，成本低;单总线接口，只有一根信号线作为单总线与CPU连接，且每一只都有自己唯一的64位系列号存储在其内部的ROM存储器中，故在一根信号线上可以挂接多个DS18820,便于多点测量且易于扩展。DS18B20的测温范围较大，集成度较高，但需要串口来模拟其时序才能使用，故我们没有选用此方案。方案二：采用温敏元件本系统中我们采用MF58型高精度负温度系数热敏电阻器及其外围电路，组成温度信号采集电路。相比较方案一，方案二后续电路较复杂，且需进行温度标定，但由于此方案能够较好的体现物理思想，通过实验标定

5、温度，可以使我们更好的理解模拟信号与数字信号的转化，故我们采用了此方案。MF58型高精度负温度系数热敏电阻器有许多优点：稳定性好，可靠性高；阻值范围宽：0.1-1000K；阻值精度高；由于玻璃封装，可在高温和高温等恶劣环境下使用；体积小、重量轻、结构坚固，便于自动化安装（在印制线路板上）；热感应速度快、灵敏度高。故我们采用此温敏元件。1．2．2温度控制接口电路的论证与选择我们采用频压转化电路将频率信号转化成电压信号，进而控制加热与降温电路工作。选用集成式频率／电压转换器LM2907，配以外加电路，能将经PC机处理后输出的频率信号转换为直流电压信号，电

6、压信号控制继电器（相当于开关）工作从而使电路联通，电风扇或加热丝工作。在一定范围内，LM2907的频率和电压转换可成线性关系，可以实现电热丝加热功率和风扇转速的连续可调。由于技术原因，我们未能实现这项功能，预留此项功能，可以作为功能扩展。1．2．3加热与降温电路的论证与选择方案一：加热功率与风扇转速的连续可调由数据选择器与两片LM2907（后接功率放大电路）分别连接加热和降温电路，实现加热功率与风扇转速的连续可调，如1.2.2所述。原理图如下：计算机频压转换电路LM2907频压转换电路LM2907数据选择器功率放大电路功率放大电路升温电路降温电路图2

7、加热功率与风扇转速的连续可调电路原理图方案二：采用电热丝加热，风扇降温由继电器作为开关，控制加热丝和电风扇的电路联通，并有单独的电路为其供电，实现“电器隔离”。1．3软件设计本实验中我们选用LabVIEW编程平台，不仅由于LabVIEW本身具有很明显的优势，更重要的是通过在实验中对它的应用，可以使我们接触到更前沿的技术，与时俱进。1.3.1labVIEW介绍在实验中，我们不断加深对LabVIEW的认识。LabVIEW是一个基于G（Graphic）语言的图形编程开发环境，在工业界和学术界中广泛用作开发数据采集系统、仪器控制软件和分析软件的标准语言，对于

8、科学研究和工程应用来说是很理想的语言。它含有种类丰富的函数库，科学家和工程师们利用它可以方便灵活地搭建功能强