基于LABVIEW的溫度壓力控制系統(tǒng)

1、溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)及壓力檢測系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)031130217一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛢?nèi)容目的：理解計(jì)算機(jī)測控系統(tǒng)的一般構(gòu)成，掌握計(jì)算機(jī)測控系統(tǒng)軟硬件的一般設(shè)計(jì)方法。通過實(shí)際應(yīng)用，加深對(duì)Labview開發(fā)環(huán)境和實(shí)時(shí)控制的理解。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：I、溫度控制：（1）開關(guān)控件設(shè)定自動(dòng)控制、手動(dòng)控制模式；（2）手動(dòng)控制模式下，開關(guān)控件控制加熱、降溫，控件指示超溫時(shí)報(bào)警；（3）自動(dòng)控制模式下，數(shù)字設(shè)定詳細(xì)的目標(biāo)溫度和閾值。溫度檢測結(jié)果高于（目標(biāo)溫度+閾值）則降溫，低于（目標(biāo)溫度-閾值）則加熱。不允許同時(shí)降溫和加熱，不允許頻繁切換加熱器工作狀態(tài)；（4）控件顯示當(dāng)前溫度以及溫度隨時(shí)間的變化曲線。II、壓力檢測：（1）控件顯示當(dāng)前壓力

2、數(shù)值以及壓力隨時(shí)間變化曲線；（2）控件設(shè)置報(bào)警閾值。超過閾值則報(bào)警燈變紅。III、界面設(shè)置包含參數(shù)設(shè)置、測量值處理和波形顯示、控制量的輸出顯示等。二、總體設(shè)計(jì)基于Labview的溫度控制器的設(shè)計(jì)，首先由集成溫度傳感器AD590產(chǎn)生的溫度-電壓信號(hào)輸入到采集卡AI端，其次，由于本次課設(shè)只是運(yùn)用有電壓值模擬一個(gè)溫度值，就在采集卡的輸入端送給Labview一個(gè)0-5V的電壓，通過傳輸?shù)杰浖娐分校右蕴幚碓龠M(jìn)行應(yīng)用。最后，通過前面板和程序框圖的設(shè)計(jì)，完成設(shè)計(jì)要求。至于電壓檢測系統(tǒng)部分，只需將采集的電壓值經(jīng)過一個(gè)簡單的數(shù)值轉(zhuǎn)換即可得到相應(yīng)的質(zhì)量值，然后連接顯示輸出即可。三、硬件設(shè)計(jì)1.溫度測量部分本系

3、統(tǒng)主要是對(duì)外界溫度實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集與自動(dòng)控制，其硬件組成由下圖所示所示：它主要由溫度測量電路、溫度控制電路、一塊基于PCI總線的多功能數(shù)據(jù)采集卡及相應(yīng)的軟件組成。其工作過程如下：溫度信號(hào)由集成溫度傳感器AD590轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，AD590集成溫度傳感器把溫度信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)后送至數(shù)據(jù)采集卡的A/D通道，電壓信號(hào)通過數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)入計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)利用LabVIEW程序?qū)斎氲臄?shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，對(duì)溫度的高低進(jìn)行自動(dòng)控制，并將測量的溫度結(jié)果顯示出來。硬件連接圖如下：LJSR-nnsFqCH14INO溫度佶號(hào)CHO4INI壓力信號(hào)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)PBOIfP14加熱信號(hào)PB1P16冷卻信號(hào)2.壓力測量部分利用橋路

4、（應(yīng)變片）壓力傳感器實(shí)現(xiàn)R-V物理量變換，將壓力傳感器輸出的小信號(hào)經(jīng)過放大和低通濾波后，送到A/D轉(zhuǎn)換器。加壓和降壓通過加減砝碼來控制。壓力實(shí)驗(yàn)只需在運(yùn)行程序后直接加重物（如砝碼）在實(shí)驗(yàn)機(jī)上即可，此時(shí)壓力顯示將會(huì)有相應(yīng)數(shù)值。特別注意，壓力的最大值是500g，超過將會(huì)報(bào)警，切勿加過多重物，否則可能導(dǎo)致元件損壞。在軟件程序設(shè)計(jì)中，由于從DAQ出來的電壓值是05V的隨機(jī)值，所以要利用從DAQ出來的電壓值乘以15.3來模擬076.5C的溫度采集值，該溫度采集值一方面送至波形圖表和數(shù)值顯示控件以及溫度計(jì)來顯示現(xiàn)場的溫度。另一方面通過“大于”函數(shù)與設(shè)定的臨界值比較，當(dāng)采集值小于設(shè)定溫度值時(shí)，執(zhí)行條件結(jié)構(gòu)幀

5、為“真”的程序，由于現(xiàn)場溫度值小于我們?cè)O(shè)定的溫度值，所以我們要對(duì)外界的低溫物體進(jìn)行加熱，然后快點(diǎn)達(dá)到我們?cè)O(shè)定的溫度。升溫的這過程是用調(diào)節(jié)方波的占空比來實(shí)現(xiàn)，用設(shè)定值減去采集值的溫差來作為方波的占空比。如果采集值大于設(shè)定溫度值時(shí)，就執(zhí)行條件結(jié)構(gòu)幀為“假”的程序，當(dāng)采集值大于設(shè)定溫度值時(shí)，點(diǎn)亮報(bào)警指示燈，這時(shí)就說明需要對(duì)外界物體進(jìn)行降溫來達(dá)到我設(shè)置的溫度，降溫這過程也是通過調(diào)節(jié)方波的占空比來實(shí)現(xiàn)，用設(shè)定值減去采集值的溫差然后再取一下負(fù)數(shù)來作為方波的占空比。溫度控制器的軟件流程圖如下圖所示：虛擬溫度控制器及壓力檢測系統(tǒng)的前面版如圖1所示：溫度控制器及壓力檢測系統(tǒng)的完整程序框圖如圖2所示STO-j工怪

6、卻25.5-I25-溫討100790t跡70460-=丸二40430二2010;Q-wBQ24,-23-22.5-0rimeW01手動(dòng)U動(dòng)冷式力輙：TWeight圖1溫度控制器及壓力檢測系統(tǒng)前面版目極割下幻爼住示圖2溫度控制器及壓力檢測系統(tǒng)程序框圖五、系統(tǒng)調(diào)試說明本著由易到難的思路，此次系統(tǒng)調(diào)試分為以下幾個(gè)步驟：、建立一個(gè)模擬輸入通道，讀取到標(biāo)準(zhǔn)砝碼產(chǎn)生壓力對(duì)應(yīng)的電壓，經(jīng)過標(biāo)度變換把標(biāo)準(zhǔn)砝碼實(shí)際質(zhì)量顯示出來。、建立一個(gè)模擬輸出通道，自行寫出一個(gè)電壓，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫控系統(tǒng)加熱、冷卻的開環(huán)控制，即使其能夠升溫、降溫。、采取直接控制的方法對(duì)溫控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，實(shí)現(xiàn)一個(gè)升降溫的遲滯效果；此步驟中應(yīng)加入濾波

7、部分。、完善和美化前面板，達(dá)到不僅物理意義清晰，而且美觀的效果六、實(shí)驗(yàn)總結(jié)我們小組做這個(gè)實(shí)驗(yàn)最大的難度處在Labview軟件上。由于之前沒有選上虛擬儀器這個(gè)課,而且后期由于忙于考研沒有時(shí)間研究這個(gè)軟件，所以對(duì)Labview極度陌生，有點(diǎn)無從下手的感覺。于是，我們花了一點(diǎn)時(shí)間簡單自學(xué)了一點(diǎn)Labview軟件的相關(guān)知識(shí)，但時(shí)間緊迫，許多東西也只是不求甚解了。有了老師課堂的講解以及實(shí)驗(yàn)的ppt,本實(shí)驗(yàn)的軟件程序終于也在千辛萬苦之后新鮮出爐了，個(gè)中百味，在此就不一一贅述了。全實(shí)驗(yàn)還有一個(gè)難度就出在系統(tǒng)調(diào)試上。正如前面所說，缺少科創(chuàng)項(xiàng)目的經(jīng)驗(yàn)，調(diào)試方法不得要領(lǐng)，技巧不夠，終于還是在同學(xué)的幫助下，得到了上

8、述的調(diào)試步驟。由于我們小組先做了機(jī)電平臺(tái)的測試控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，所以對(duì)于上述步驟(1)、(2)在很短的時(shí)間內(nèi)就完成了，基本沒有太大阻礙，但實(shí)驗(yàn)結(jié)果卻一般。對(duì)于步驟(3),我們組壓力更大，或許是由于程序的原因，我們的閾值要求一直不能實(shí)現(xiàn)，而且精度不高，而且采集值波動(dòng)比較明顯，經(jīng)過思考，我們組決定加入濾波模塊（用隊(duì)列實(shí)現(xiàn)滑動(dòng)平均值濾波法）。全套實(shí)驗(yàn)下來，最大的體會(huì)就是團(tuán)隊(duì)合作精神、不懈堅(jiān)持以及不斷學(xué)習(xí)。而且這種動(dòng)手能力對(duì)于以后的工作也是至關(guān)重要，今后必須得重視！七、心得體會(huì)經(jīng)過這次試驗(yàn)，我深刻體會(huì)到了理論和實(shí)際運(yùn)用的關(guān)系，僅僅學(xué)習(xí)了課本上的內(nèi)容是不夠的。實(shí)驗(yàn)中我們遇到了許多沒想的困難，實(shí)驗(yàn)中我們幾次查閱相關(guān)書籍，進(jìn)行操作，在實(shí)踐中我們慢慢理解了這個(gè)軟件的運(yùn)用。其實(shí)其他專業(yè)課也是這樣，不能一味空談，也要