鮑東旭

摘 要：隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展以及科學技術(shù)的突飛猛進，同時，各種生產(chǎn)領(lǐng)域中的設(shè)備都需要一個溫度檢測控制系統(tǒng)來幫助其降溫，同時希望能夠遠程檢測與控制。為此，基于LabVIEW的遠程溫度檢測控制系統(tǒng)就當前的需求而研制開發(fā)出來。本文將基于LabVIEW的遠程溫度檢測控制系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)進行探討與分析。

關(guān)鍵詞：LabVIEW；遠程；溫度檢測；系統(tǒng)設(shè)計；實現(xiàn)

1 關(guān)于遠程溫度檢測控制系統(tǒng)原理的介紹以及其方案設(shè)計分析

本文闡述的遠程溫度檢測控制系統(tǒng)由以下幾個模塊組成，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)采集卡進行實現(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。遠程溫度檢測控制系統(tǒng)的工作原理是由溫度感應(yīng)模塊將感應(yīng)到的環(huán)境溫度進行計算機處理，如果溫度一旦超過預設(shè)值，那么就會產(chǎn)生控制電壓，這時就需要溫度控制模塊來控制接口電路，同時啟動風扇來降低環(huán)境溫度。當現(xiàn)場溫度被溫度感應(yīng)器感應(yīng)到溫度低于預設(shè)值就會立即停止運行風扇，從而實現(xiàn)保持環(huán)境溫度溫度的目的。

2 關(guān)于遠程溫度檢測控制系統(tǒng)硬件的組成介紹

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

2.1 關(guān)于溫度信號采集電路

溫度信號采集電路中信號發(fā)生器（Vi）與熱敏電阻（R2）串聯(lián)而產(chǎn)生交流信號，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。當采集信號輸出阻抗后，則可以通過數(shù)據(jù)采集卡而得到相關(guān)溫度數(shù)據(jù)，溫度信號采集電路如圖1所示。

為實現(xiàn)溫度信號采集電路采集信號時不受后級電路影響，故該電路采用了電壓跟隨器的原理，當降低信號輸出阻抗后，電壓跟隨器可以將前后級的電路進行“隔離”，從而使得前級電路呈現(xiàn)高阻狀態(tài)，后級電路呈現(xiàn)低阻狀態(tài)。并且將電壓近似保持輸入電壓幅度進行輸出；而當輸入阻抗（R1）達到一定值時，則使得前級電路呈現(xiàn)開路的狀態(tài)，當輸入阻抗（R1）很高時，則后級電路就呈為恒壓源，使得輸出電壓不被后級電路阻抗所影響，從而實現(xiàn)前后級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放大后進行工作的，當繼電器開關(guān)被開啟，則控制風扇就會轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)降溫的目的。

2.3 工控機

利用研發(fā)PCI-510工控機與LabVIEW的優(yōu)勢，在工控機上搭載LabVIEW軟件實現(xiàn)與溫度采集電路的通信。對采集數(shù)據(jù)進行讀取、計算、處理并輸出相應(yīng)控制信號。

3 關(guān)于遠程溫度檢測控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計

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

遠程溫度檢測控制系統(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，當用戶將輸入數(shù)據(jù)輸入到前面板傳遞給框圖中，而遠程溫度檢測控制系統(tǒng)前面板可以將這些輸入數(shù)據(jù)進行計算與分析，同時以數(shù)字或者圖形等形式進行顯示出來。另外，遠程溫度檢測控制系統(tǒng)前面板的設(shè)計需要設(shè)置一個友好的圖形接口界面，從而更好的將數(shù)據(jù)進行顯示出來，從而根據(jù)溫度變化而進行操作該系統(tǒng)的各種控件，并且對其進行相應(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)以及按鈕進行控制溫度，從而完成對整個系統(tǒng)的操作活動。

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

遠程溫度檢測控制系統(tǒng)的工作流程較復雜，如圖2所示。本文以下將系統(tǒng)軟件流程設(shè)計進行分析介紹：第一，需要對該系統(tǒng)進行初始化，同時，包括創(chuàng)建文件以及數(shù)據(jù)采集卡、各接口等進行初始化；第二，將該系統(tǒng)溫度采集模塊的數(shù)據(jù)進行讀取，通過數(shù)據(jù)采集卡將電力的實時電壓值即可讀取出實時環(huán)境溫度，同時，將獲得的環(huán)境溫度與預設(shè)的溫度范圍進行對比分析，如果環(huán)境溫度超過預設(shè)范圍的話，則立即啟動風扇來降低環(huán)境溫度，從而使得環(huán)境溫度被降下來，另外，當溫度恢復到預設(shè)下限值的時候，即可通過控制器將風扇進行停止運行。

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

遠程溫度檢測控制系統(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VI進行編程，從而實現(xiàn)在系統(tǒng)的前面板上進行控制與操作的目的。其中，溫度采集處理模塊以及狀態(tài)檢測控制模塊是組成遠程溫度檢測控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖的不可或缺的部分。

4 關(guān)于遠程溫度檢測控制系統(tǒng)的實現(xiàn)以及可行性驗證

由于遠程溫度檢測控制系統(tǒng)在實際生活應(yīng)用時，有時候會出現(xiàn)無人值守的情況，因此，為了該系統(tǒng)的運行安全，則需要營造一個較好的工作環(huán)境。

5 結(jié)語

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

參考文獻：

[1]彭天好，胡佑蘭，朱劉英.基于LabVIEW的變轉(zhuǎn)速液壓監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計[A].中國機械工程學會流體傳動與控制分會第六屆全國流體傳動與控制學術(shù)會議論文集[C].2010.

[2]韋巍，韋仲.基于LabVIEW的虛擬示波器設(shè)計及應(yīng)用[A].全國第20屆計算機技術(shù)與應(yīng)用學術(shù)會議（CACIS·2009）暨全國第1屆安全關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用學術(shù)會議論文集（下冊）[C].2009.

[3]曲云騰，李平康，金濤濤.基于LabVIEW的溫度控制實驗裝置的研制[A].Proceedings of 2010 Chinese Control and Decision Conference[C].2010.

[4]王鏡清，張競輝，楊軼，王東，鄒念育.基于LabVIEW的激光自動測量系統(tǒng)[A].2009通信理論與技術(shù)新發(fā)展——第十四屆全國青年通信學術(shù)會議論文集[C].2009.