基于LabVIEW的遠(yuǎn)程溫度檢測(cè)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

鮑東旭

摘 要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及科學(xué)技術(shù)的突飛猛進(jìn)，同時(shí)，各種生產(chǎn)領(lǐng)域中的設(shè)備都需要一個(gè)溫度檢測(cè)控制系統(tǒng)來幫助其降溫，同時(shí)希望能夠遠(yuǎn)程檢測(cè)與控制。為此，基于LabVIEW的遠(yuǎn)程溫度檢測(cè)控制系統(tǒng)就當(dāng)前的需求而研制開發(fā)出來。本文將基于LabVIEW的遠(yuǎn)程溫度檢測(cè)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)進(jìn)行探討與分析。

關(guān)鍵詞：LabVIEW；遠(yuǎn)程；溫度檢測(cè)；系統(tǒng)設(shè)計(jì)；實(shí)現(xiàn)

1 關(guān)于遠(yuǎn)程溫度檢測(cè)控制系統(tǒng)原理的介紹以及其方案設(shè)計(jì)分析

本文闡述的遠(yuǎn)程溫度檢測(cè)控制系統(tǒng)由以下幾個(gè)模塊組成，分別為：溫度感應(yīng)模塊、溫度采集模塊和溫度處理控制模塊。其中該系統(tǒng)中的溫度感應(yīng)模塊是由MF58型高精度熱敏電阻器以及外圍電路聯(lián)合組成，而溫度采集模塊則是通過PCI-1716、PCI-1756數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，溫度處理控制模塊則是由LabVIEW軟件以及相應(yīng)的控制板卡組成。遠(yuǎn)程溫度檢測(cè)控制系統(tǒng)的工作原理是由溫度感應(yīng)模塊將感應(yīng)到的環(huán)境溫度進(jìn)行計(jì)算機(jī)處理，如果溫度一旦超過預(yù)設(shè)值，那么就會(huì)產(chǎn)生控制電壓，這時(shí)就需要溫度控制模塊來控制接口電路，同時(shí)啟動(dòng)風(fēng)扇來降低環(huán)境溫度。當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)溫度被溫度感應(yīng)器感應(yīng)到溫度低于預(yù)設(shè)值就會(huì)立即停止運(yùn)行風(fēng)扇，從而實(shí)現(xiàn)保持環(huán)境溫度溫度的目的。

2 關(guān)于遠(yuǎn)程溫度檢測(cè)控制系統(tǒng)硬件的組成介紹

遠(yuǎn)程溫度檢測(cè)控制系統(tǒng)硬件由以下幾個(gè)部分組成：溫度信號(hào)采集電路、繼電器控制與降溫電路、工控機(jī)以及控制板卡等。本文以下將遠(yuǎn)程溫度檢測(cè)控制系統(tǒng)硬件的組成部分進(jìn)行分析介紹：

2.1 關(guān)于溫度信號(hào)采集電路

溫度信號(hào)采集電路中信號(hào)發(fā)生器（Vi）與熱敏電阻（R2）串聯(lián)而產(chǎn)生交流信號(hào)，隨著熱敏電阻阻值的增高，其溫度也隨之增高，因此熱敏電阻的阻值與溫度成正比。而采樣電阻（R3）兩端的電壓（Uo）通過歐姆定律可以了解到，其與采樣電阻的交流電有著密切的聯(lián)系，二者之間保持恒定，采樣電阻的兩端的電壓隨著其而發(fā)生改變。當(dāng)采集信號(hào)輸出阻抗后，則可以通過數(shù)據(jù)采集卡而得到相關(guān)溫度數(shù)據(jù)，溫度信號(hào)采集電路如圖1所示。

為實(shí)現(xiàn)溫度信號(hào)采集電路采集信號(hào)時(shí)不受后級(jí)電路影響，故該電路采用了電壓跟隨器的原理，當(dāng)降低信號(hào)輸出阻抗后，電壓跟隨器可以將前后級(jí)的電路進(jìn)行“隔離”，從而使得前級(jí)電路呈現(xiàn)高阻狀態(tài)，后級(jí)電路呈現(xiàn)低阻狀態(tài)。并且將電壓近似保持輸入電壓幅度進(jìn)行輸出；而當(dāng)輸入阻抗（R1）達(dá)到一定值時(shí)，則使得前級(jí)電路呈現(xiàn)開路的狀態(tài)，當(dāng)輸入阻抗（R1）很高時(shí)，則后級(jí)電路就呈為恒壓源，使得輸出電壓不被后級(jí)電路阻抗所影響，從而實(shí)現(xiàn)前后級(jí)電路互不影響的目的。

2.2 關(guān)于繼電器控制與降溫電路

繼電器控制是在輸出信號(hào)放大后進(jìn)行工作的，當(dāng)繼電器開關(guān)被開啟，則控制風(fēng)扇就會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)降溫的目的。

2.3 工控機(jī)

利用研發(fā)PCI-510工控機(jī)與LabVIEW的優(yōu)勢(shì)，在工控機(jī)上搭載LabVIEW軟件實(shí)現(xiàn)與溫度采集電路的通信。對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取、計(jì)算、處理并輸出相應(yīng)控制信號(hào)。

3 關(guān)于遠(yuǎn)程溫度檢測(cè)控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

3.1 關(guān)于遠(yuǎn)程溫度檢測(cè)控制系統(tǒng)前面板的設(shè)計(jì)

遠(yuǎn)程溫度檢測(cè)控制系統(tǒng)前面板是VI的交互式用戶界面，其外觀與功能與傳統(tǒng)儀器面板相比沒有多大差異，當(dāng)用戶將輸入數(shù)據(jù)輸入到前面板傳遞給框圖中，而遠(yuǎn)程溫度檢測(cè)控制系統(tǒng)前面板可以將這些輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算與分析，同時(shí)以數(shù)字或者圖形等形式進(jìn)行顯示出來。另外，遠(yuǎn)程溫度檢測(cè)控制系統(tǒng)前面板的設(shè)計(jì)需要設(shè)置一個(gè)友好的圖形接口界面，從而更好的將數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示出來，從而根據(jù)溫度變化而進(jìn)行操作該系統(tǒng)的各種控件，并且對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的監(jiān)視。另外，相關(guān)用戶可以通過前面板上虛擬的開關(guān)以及按鈕進(jìn)行控制溫度，從而完成對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的操作活動(dòng)。

3.2 關(guān)于遠(yuǎn)程溫度檢測(cè)控制系統(tǒng)的軟件流程設(shè)計(jì)

遠(yuǎn)程溫度檢測(cè)控制系統(tǒng)的工作流程較復(fù)雜，如圖2所示。本文以下將系統(tǒng)軟件流程設(shè)計(jì)進(jìn)行分析介紹：第一，需要對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行初始化，同時(shí)，包括創(chuàng)建文件以及數(shù)據(jù)采集卡、各接口等進(jìn)行初始化；第二，將該系統(tǒng)溫度采集模塊的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取，通過數(shù)據(jù)采集卡將電力的實(shí)時(shí)電壓值即可讀取出實(shí)時(shí)環(huán)境溫度，同時(shí)，將獲得的環(huán)境溫度與預(yù)設(shè)的溫度范圍進(jìn)行對(duì)比分析，如果環(huán)境溫度超過預(yù)設(shè)范圍的話，則立即啟動(dòng)風(fēng)扇來降低環(huán)境溫度，從而使得環(huán)境溫度被降下來，另外，當(dāng)溫度恢復(fù)到預(yù)設(shè)下限值的時(shí)候，即可通過控制器將風(fēng)扇進(jìn)行停止運(yùn)行。

3.3 關(guān)于遠(yuǎn)程溫度檢測(cè)控制系統(tǒng)程序的結(jié)構(gòu)框圖

遠(yuǎn)程溫度檢測(cè)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖中包含虛擬儀器的圖形化源代碼。在結(jié)構(gòu)框圖可以對(duì)VI進(jìn)行編程，從而實(shí)現(xiàn)在系統(tǒng)的前面板上進(jìn)行控制與操作的目的。其中，溫度采集處理模塊以及狀態(tài)檢測(cè)控制模塊是組成遠(yuǎn)程溫度檢測(cè)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖的不可或缺的部分。

4 關(guān)于遠(yuǎn)程溫度檢測(cè)控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)以及可行性驗(yàn)證

由于遠(yuǎn)程溫度檢測(cè)控制系統(tǒng)在實(shí)際生活應(yīng)用時(shí)，有時(shí)候會(huì)出現(xiàn)無人值守的情況，因此，為了該系統(tǒng)的運(yùn)行安全，則需要營(yíng)造一個(gè)較好的工作環(huán)境。

5 結(jié)語

本文將遠(yuǎn)程溫度檢測(cè)控制系統(tǒng)原理以及其方案設(shè)計(jì)進(jìn)行了介紹分析，同時(shí)，將遠(yuǎn)程溫度檢測(cè)控制系統(tǒng)硬件的組成進(jìn)行了介紹，另外，將遠(yuǎn)程溫度檢測(cè)控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)進(jìn)行分析陳述，最后，將該系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)以及可行性驗(yàn)證進(jìn)行了綜合闡述。這種基于LabVIEW軟件的遠(yuǎn)程溫度監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)不僅具有較高的可行性，而且操作方便，因此，這種溫度檢測(cè)控制系統(tǒng)值得在工業(yè)領(lǐng)域中推廣與應(yīng)用。

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