基于LABVIEW的溫度壓力控制系統(tǒng)

1、溫度自動控制系統(tǒng)及壓力檢測系統(tǒng)實驗031130217一、實驗目的和內容目的：理解計算機測控系統(tǒng)的一般構成，掌握計算機測控系統(tǒng)軟硬件的一般設計方法。通過實際應用，加深對Labview開發(fā)環(huán)境和實時控制的理解。實驗內容：I、溫度控制：（1）開關控件設定自動控制、手動控制模式；（2）手動控制模式下，開關控件控制加熱、降溫，控件指示超溫時報警；（3）自動控制模式下，數字設定詳細的目標溫度和閾值。溫度檢測結果高于（目標溫度+閾值）則降溫，低于（目標溫度-閾值）則加熱。不允許同時降溫和加熱，不允許頻繁切換加熱器工作狀態(tài)；（4）控件顯示當前溫度以及溫度隨時間的變化曲線。II、壓力檢測：（1）控件顯示當前壓力

2、數值以及壓力隨時間變化曲線；（2）控件設置報警閾值。超過閾值則報警燈變紅。III、界面設置包含參數設置、測量值處理和波形顯示、控制量的輸出顯示等。二、總體設計基于Labview的溫度控制器的設計，首先由集成溫度傳感器AD590產生的溫度-電壓信號輸入到采集卡AI端，其次，由于本次課設只是運用有電壓值模擬一個溫度值，就在采集卡的輸入端送給Labview一個0-5V的電壓，通過傳輸到軟件電路中，加以處理再進行應用。最后，通過前面板和程序框圖的設計，完成設計要求。至于電壓檢測系統(tǒng)部分，只需將采集的電壓值經過一個簡單的數值轉換即可得到相應的質量值，然后連接顯示輸出即可。三、硬件設計1.溫度測量部分本系

3、統(tǒng)主要是對外界溫度實現數據采集與自動控制，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總線的多功能數據采集卡及相應的軟件組成。其工作過程如下：溫度信號由集成溫度傳感器AD590轉換為電壓信號，AD590集成溫度傳感器把溫度信號轉化為電壓信號后送至數據采集卡的A/D通道，電壓信號通過數據采集卡進入計算機，計算機利用LabVIEW程序對輸入的數據進行分析處理，對溫度的高低進行自動控制，并將測量的溫度結果顯示出來。硬件連接圖如下：LJSR-nnsFqCH14INO溫度佶號CHO4INI壓力信號實驗平臺PBOIfP14加熱信號PB1P16冷卻信號2.壓力測量部分利用橋路

4、（應變片）壓力傳感器實現R-V物理量變換，將壓力傳感器輸出的小信號經過放大和低通濾波后，送到A/D轉換器。加壓和降壓通過加減砝碼來控制。壓力實驗只需在運行程序后直接加重物（如砝碼）在實驗機上即可，此時壓力顯示將會有相應數值。特別注意，壓力的最大值是500g，超過將會報警，切勿加過多重物，否則可能導致元件損壞。在軟件程序設計中，由于從DAQ出來的電壓值是05V的隨機值，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值顯示控件以及溫度計來顯示現場的溫度。另一方面通過“大于”函數與設定的臨界值比較，當采集值小于設定溫度值時，執(zhí)行條件結構幀

5、為“真”的程序，由于現場溫度值小于我們設定的溫度值，所以我們要對外界的低溫物體進行加熱，然后快點達到我們設定的溫度。升溫的這過程是用調節(jié)方波的占空比來實現，用設定值減去采集值的溫差來作為方波的占空比。如果采集值大于設定溫度值時，就執(zhí)行條件結構幀為“假”的程序，當采集值大于設定溫度值時，點亮報警指示燈，這時就說明需要對外界物體進行降溫來達到我設置的溫度，降溫這過程也是通過調節(jié)方波的占空比來實現，用設定值減去采集值的溫差然后再取一下負數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U動冷式力輙：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)調試說明本著由易到難的思路，此次系統(tǒng)調試分為以下幾個步驟：、建立一個模擬輸入通道，讀取到標準砝碼產生壓力對應的電壓，經過標度變換把標準砝碼實際質量顯示出來。、建立一個模擬輸出通道，自行寫出一個電壓，實現對溫控系統(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溫控系統(tǒng)實現閉環(huán)控制，實現一個升降溫的遲滯效果；此步驟中應加入濾波

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

8、述的調試步驟。由于我們小組先做了機電平臺的測試控制系統(tǒng)實驗，所以對于上述步驟(1)、(2)在很短的時間內就完成了，基本沒有太大阻礙，但實驗結果卻一般。對于步驟(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現，而且精度不高，而且采集值波動比較明顯，經過思考，我們組決定加入濾波模塊（用隊列實現滑動平均值濾波法）。全套實驗下來，最大的體會就是團隊合作精神、不懈堅持以及不斷學習。而且這種動手能力對于以后的工作也是至關重要，今后必須得重視！七、心得體會經過這次試驗，我深刻體會到了理論和實際運用的關系，僅僅學習了課本上的內容是不夠的。實驗中我們遇到了許多沒想的困難，實驗中我們幾次查閱相關書籍，進行操作，在實踐中我們慢慢理解了這個軟件的運用。其實其他專業(yè)課也是這樣，不能一味空談，也要