虚拟仪器技术在湿度测控中的应用

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翻新时间：2015-09-10

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虚拟仪器技术在湿度测控中的应用

摘要以烤烟房中的湿度环境为测控对象，设计了一个湿度测控系统，包含硬件和软件两个部分，硬件系统包括湿度采集模块、湿度信号调理部分以及湿度控制模块。软件系统采用labview8.6进行设计，包括湿度信号的采集和湿度控制两个模块。经测试，有效的解决的烤烟过程中的湿度的测量与控制这个难点问题。

关键词虚拟仪器湿度测控

中图分类号：TP274 文献标识码：A

众所周知，烟叶是一种重要的经济作物，对提高农民收入，增加政府税收有着重要的作用，因此研制先进的烘烤设备控制烟叶烘烤的温湿度环境，让烤烟的温湿度环境与烘烤工艺参数要求相符合，这对提高烤烟质量有重要作用。本文根据烤烟对湿度测控的需求设计了一个基于虚拟仪器的湿度测控系统。

1湿度测控系统构建思路

烟叶在烘烤的过程中会产生水分，令烤房内的湿度变大，故系统通过步进电机这个执行机构来控制排风门的开关方向及开度，进而控制排出的湿气量而达到工艺要求。该设计分为硬件与软件两大部分，以个人计算机为硬件平台，配合数据采集卡、传感器、信号调理电路完成硬件配置，采用当前最为流行的LabVIEW8.6为软件开发平台。

2系统硬件设计

该烤烟测控系统硬件由三部分组成：湿度采集模块、湿度信号调理模块和湿度控制模块。

2.1湿度采集模块

湿度采集模块即为湿度传感器，本模块用包着蘸水纱布的热敏电阻作为传感器，来测量装烟室内水汽的温度，根据干湿球温度计原理和干球温度与湿球温度关系，即可采集到环境的湿度信号。

干湿球温度计是利用水蒸发时要吸热降温，而蒸发的快慢（降温的多少）和当时空气中的相对湿度有关这一原理制造而成的，其构造是用两个温度计，一个在玻璃球底部用白纱布包好，将纱布的另一端浸在水槽里，毛细作用使纱布经常保持潮湿，此为湿球。另一个未用纱布包裹裸露在空气中的温度计，谓之干球（干球表示环境温度），如果空气中的水蒸气没有饱和，湿球的表面不断地蒸发水汽，并吸收汽化热。因此湿球所表示的温度都比干球要低。空气越干燥（湿度越低），蒸发越快，不断的吸收汽化热，使湿球所示的温度降低，而与干球间的温差增大。相反，当空气中的水蒸气呈饱和状态时，水份便不再蒸发，也不吸汽化热，湿球和干球所示的温度，即会相等。我们可以通过干湿温度计的差值及当前温度，查出现在的湿度。

本系统则是利用这一原理逆向推理，通过烘烤工艺所要求的湿度参数来推出所要求的水的温度，通过控制烤房内水的温度（湿温）进而达到控制烤房中相对湿度的目的。

2.2湿度信号调理模块

信号调理部分由数据采集卡和信号调理电路组成。

（1）数据采集卡：有效地将外部硬件设备与计算机相连。

采集卡参数要求为：

①输出输入范围：0～5v模拟输入输出

②采样周期：2秒/次

③4路模拟输入；

（2）信号调理电路：将热敏电阻输出的微小电压转换成数据采集卡可识别的0～+5V的信号。

该电路的特点是：差动输入端分别是两个运放的同相输入端，因此有很高的输入阻抗。

2.3湿度控制模块

系统选用四相四拍，步距角为1.8度的步进电机。正反转控制通过改变步进电机的通电顺序来改变其转向，当电机绕组通电时序为AB-BC-CD-DA-AB时为正转，通电时序为DA-CD-BC-AB-DA时为反转。