专利名称：特殊实验室温湿度测控装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属电子技术领域。
背景技术：
实验室设备都有各自的温度、湿度要求，特别是一些精密仪器或特殊行业，他们 的实验室对温湿度要求更高，例如在根纺织、印染行业中，检测环境温度、湿度的变 化对纺织品的各项技术指标均有很大的影响。对这些特殊实验室温湿度测控是特殊要 求实验室进行科学实验等必须的工作，传统的测试与控制是以单片机为核心，根据不 同的湿度要求，通过硬件设定不同的调节终态，可以将实验空间的湿度调节到设定值。 通常是使用温度计、湿度表等仪表和输出模拟量的电测控仪表来测控数据，是由人工 读取和记录模拟仪表上的温湿度值。这种方法测控与控制精度低，往往会加入外界和 人为因素的影响，误差大，观测不方便，实时性差，效率低下。随着传感器技术和测 控测试技术的发展，为了更好地了解特殊要求实验室的温湿度变化规律，传统的测控 方法和装置已经不能适应实验室的需要，需要研究新的测控装置。 发明内容
为了克服现有技术误差大、测不方便、实时性差、效率低下等不足，本实用新型 提供一种特殊实验室温湿度测控装置，能够适应特殊要求实验室的需要，更好地了解 实验室的温湿度变化规律，精确控制实验室的温湿度。同时，使得测控和控制更准确， 结果显示更形象直观，操作更方便，并易于实现功能扩展。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是包括计算机、温湿度感知模块、 信号调理电路、多功能数据采集卡、控制输出电路和执行装置。温湿度感知模块包括 温度传感器和湿度传感器，主要完成实验室温湿度的感知，并将温湿度信号转换成电 信号传输至信号调理电路；信号调理电路通过整形、滤波，将传感器的电信号变换成 多功能数据采集卡输入范围内的电信号；多功能数据采集卡将经过滤波去噪后的传感 器数据通过模/数转换采集进计算机；计算机将采集来得温湿度值的电信号滤波后，变 换成相应的温湿度值，然后在显示器上通过虚拟仪器技术构建的多个虚拟仪器，显示 相应的图线，并将数据存入硬盘，同时根据设定的温湿度值由带死区的PID控制算法 生成控制信号；控制信号再经由多功能数据采集卡的数/模转换，送给控制输出电路；
控制输出电路将不同的命令输出给相应的执行机构，包括风扇、电吹风和加湿器，这 其中风扇用来排气，可以降低实验环境的温湿度，加湿器用来增加实验环境的湿度， 电吹风用于提高实验环境的温度。
本实用新型工作时包括如下步骤
a) 设定实验室的温湿度值；
b) 由温度传感器和湿度传感器采集实验室温湿度，并转换成相应的电信号；
C) 多功能数据采集卡将经过信号调理电路调理后的实验室的温湿度电信号采 集到计算机中；
d) 计算机通过滤波将温湿度电信号转换成相应的温湿度值，在仪器显示界面上 显示和存入硬盘，同时根据设定的温湿度值由带死区的PID控制算法生成控制信号；
e) 控制信号经由控制输出电路送达执行机构一—风扇、电吹风和加湿器；
f) 执行机构根据控制命令，完成相应的温湿度调节控制的动作；
g) 经过调节后的实验室温湿度情况通过温度传感器和湿度传感器感知，被再次 送入计算机；
h) 通过多次以上闭环自动控制过程，使得实验室的温湿度达到设定值。 本实用新型的有益效果是本实用新型能够采用虚拟仪器技术，利用高性能的模
块化硬件，结合高效灵活的软件来完成各种测试、测量和自动化的应用。灵活高效的 软件能创建完全自定义的用户界面，模块化的硬件能方便地提供全方位的系统集成。 该装置充分展现了虚拟仪器技术性能高、开发时间少的优势，并为装置的扩展提供了 最小成本的途径。因此，可以说该装置具有成本低、测控方法简单、精度高、易于操 作和实现的优点，同时测控结果通过计算机屏幕显示形象直观，软件实现各种传统测 试仪器使操作更方便，并且还可以较容易地实现功能扩展。
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
装置实施例参照图1，本实用新型的装置包括计算机、温湿度感知模块、信号 调理电路、多功能数据采集卡、控制输出电路和执行装置。温湿度感知模块包括温度
传感器和湿度传感器，主要完成实验室温湿度的感知，并将温湿度信号转换成电信号 传输至信号条例电路；信号调理电路通过整形、滤波，将传感器的电信号变换成多功 能数据采集卡输入范围内的电信号；多功能数据采集卡将经过滤波去噪后的传感器数 据通过模/数转换采集进计算机；计算机将采集来得温湿度值的电信号滤波后，变换成 相应的温湿度值，然后在显示器上通过虚拟仪器技术构建的多个虚拟仪器，显示相应 的图线，并将数据存入硬盘，同时根据设定的温湿度值由带死区的PID控制算法生成 控制信号；控制信号再经由多功能数据采集卡的数/模转换，送给控制输出电路；控制 输出电路将不同的命令输出给相应的执行机构，包括风扇、电吹风和加湿器，这其中 风扇用来排气，可以降低实验环境的温湿度，加湿器用来增加实验环境的湿度，电吹 风用于提高实验环境的温度。
本实用新型工作时包括如下步骤
a) 在计算机中通过LabVIEW图形编程软件创建的控制子VI中设定实验室的温湿 度值；
b) 控制子VI发送实验室测试与控制命令，由温度传感器和湿度传感器采集实验 室温湿度，并转换成相应的电信号；
c) 多功能数据采集卡将经过信号调理电路调理后的实验室的温湿度电信号采集 到计算机中；
d) 计算机通过由虚拟仪器软件LabView开发的滤波子VI完成信号的滤波，将其 转换成相应的温湿度值，并在LabView开发的虚拟仪器显示界面上显示和存入 硬盘，同时根据设定的温湿度值由带死区的PID控制算法生成控制信号；
e) 控制信号通过控制子VI发送控制命令，控制命令经由控制输出电路送达执行 机构一一风扇、电吹风和加湿器；
f) 执行机构根据控制命令，完成相应的温湿度调节控制的动作；
g) 经过调节后的实验室温湿度情况通过温度传感器和湿度传感器感知，被再次送
入计算机；
h) 通过多次以上闭环自动控制过程，使得实验室的温湿度达到设定值。 所述温度信号感知模块采用硅单晶温度传感器和相应的电路，将温度转换成电压
信号湿度信号捕获模块采用UD-08湿度传感器和相应的电路将湿度转换成电压信号。
所述多功能数据采集卡采用的是美国NI公司生产的PCI-6251 DAQ卡。它是一款 通用的DAQ卡，可以直接插入微机的PCI总线接口。
控制电路从PXI—DAQ卡的数字输出端口接收控制信号，然后控制继电器的动作, 使电吹风、风扇和加湿器工作在相应的状态下。
所述执行机构中的风扇的工作电压是12VDC，用普通继电器对它进行控制；电吹 风和超声波加湿器工作在220VAC电压下，用两个固态继电器分别对它们进行控制。
本实用新型所述装置中的干扰可能是因为电路接触不良，或是A/D转换过程中由 于软件或硬件的不完善产生的采样坏值。其表现为时域波形中突然出现的窄脉冲。利 用LabVIEW图形编程软件创建滤波子VI，根据本装置中温湿度是连续变化的，而且 变化率不大，可将脉冲干扰值X (输入的信号值)与前一点的值Y (采样点的值)进 行加权平均后输出。改进的方法可以有效抑制脉冲干扰。
利用LabVIEW图形编程软件创建的控制子VI是将当前温湿度值与设定值进行比 较后生成控制字，再调用LabV正W自带的子仪器Write to Digital Port.vi，将控制字通 过指定的数字I/O通道输出。
数据存储则是调用LabVIEW中Write Characters To File.vi将经过处理的温湿度值 存入一个电子表格文件中。
权利要求1、特殊实验室温湿度测控装置，包括计算机、温湿度感知模块、信号调理电路、多功能数据采集卡、控制输出电路和执行装置，其特征在于温湿度感知模块包括温度传感器和湿度传感器，完成实验室温湿度的感知，并将温湿度信号转换成电信号传输至信号调理电路；信号调理电路通过整形、滤波，将传感器的电信号变换成多功能数据采集卡输入范围内的电信号；多功能数据采集卡将经过滤波去噪后的传感器数据通过模/数转换采集进计算机；计算机将采集来得温湿度值的电信号滤波后，变换成相应的温湿度值，然后在显示器上通过虚拟仪器技术构建的多个虚拟仪器，显示相应的图线，并将数据存入硬盘，同时根据设定的温湿度值由带死区的PID控制算法生成控制信号；控制信号再经由多功能数据采集卡的数/模转换，送给控制输出电路；控制输出电路将不同的命令输出给相应的执行机构，包括风扇、电吹风和加湿器。
专利摘要本实用新型公开了一种特殊实验室温湿度测控装置，温湿度感知模块将温湿度信号转换成电信号传输至信号调理电路；经过调理的信号通过多功能数据采集卡采集进计算机；计算机将采集来得温湿度值的电信号滤波后变换成相应的温湿度值，在显示器上显示相应的图线，并将数据存入硬盘，同时根据设定的温湿度值生成控制信号；控制信号再经由多功能数据采集卡的数/模转换，送给控制输出电路；控制输出电路将不同的命令输出给相应的执行机构，包括风扇、电吹风和加湿器。本实用新型成本低、测控方法简单、精度高、易于操作和实现，同时测控结果通过计算机屏幕显示形象直观，软件实现各种传统测试仪器使操作更方便，并且还可以较容易地实现功能扩展。
文档编号G05D27/02GK201210260SQ20082002928
公开日2009年3月18日 申请日期2008年6月5日 优先权日2008年6月5日
发明者翟正军, 郭阳明, 马捷中 申请人:西北工业大学