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温度湿度检测控制仪的设计与实现

韩凯  
【摘要】:人类的生存与发展和温度、湿度密切相关,伴随着科学技术的不断进步和产品的极大丰富,各个行业对温湿度的要求也变得越来越严格,生产高质量产品很大程度上依赖于稳定和可靠的温湿度环境,因此,温湿度参数与生产,与我们的生活是息息相关的。可见,高效、可靠地测量和控制生产、储藏等环境的温度、湿度对于人类的发展具有很重要的意义。 传统的温湿度检测,主要以人工检测为主,靠人的轮流值班等方式来观察、测量和记录环境中的温湿度参数信息,以便做出相应的调整和控制。这种方式存在着人力资源利用率不充分,不科学,测量所得数据的误差也比较大,人工维护缺乏相对完整的管理系统等缺陷和弊端,许多重大事故都是由人为因素造成的。发展到今天,各领域都出现了自动化控制的趋势,同时,科技的迅猛发展和传感器技术的快速进步,也使得精确测控成为可能。然而,我国国内对温湿度测控的研究相对于国外是比较晚的,跟国际的温湿度测量控制方面还有相当的距离,存在着测量精度不够高,硬件电路结构复杂,成本居高不下,抗干扰能力弱以及元器件功耗高等不足。本课题的研究目的就是综合利用各项技术,设计一个具备集成化、自动化、网络化的低成本、高可靠性的通用温湿度分布式检测控制系统。 通过分析和设计,本课题研究的温湿度监测控制系统采用模块化地设计思想,系统主要分为:PC机的监控模块、测量模块、控制模块、RS485串口通信模块和移动客户端模块。主要实现的功能就是通过对生产环境中温度、湿度等关键参数进行周期性地采集,然后根据采集到的数据,按照一定的基准进行加热、排湿、风门等的控制,用户在认为有必要的情况下,可以人为强制性开关控制系统,从而达到对生产环境的温湿度的有效控制。 本文研究了基于干湿球温度的测湿度方法以及对等式RS485串行总线数据通信方法,分析了三线制测电阻方法和游标查表法来测量环境温度湿度等参数。设计了一个采用Arduino单片机作为系统的主控制器,采用工业环境常用的精度较高的三线制测Pt100铂热电阻的方法来测量温度,并利用Pt100热电阻作为干湿球温度来测量湿度值,将测量获得的温度、湿度参数交给主控制器,按照一定的控制逻辑来分析处理,从而对环境温度湿度的控制的分布式温湿度检测控制系统。该系统包含能获取控制仪参数并实现远程控制的移动客户端,各个控制仪之间采用对等式RS485串行总线进行数据通信。实现了在最小的成本下得到较高的、可靠的温度和湿度参数,并在主控制器的控制下实现对生产环境的自动有效地控制。同时,用户可以利用移动客户端来及时获取温湿度检测控制仪的当前状态,及时了解环境的温度、湿度信息,利用移动客户端实现对环境的远程控制。本文最后对对等式RS485串行总线进行了仿真通信实验,对测量湿度方法的精准度进行了实验测试和误差分析,并对温湿度检测控制仪进行实物现场调试,达到了本文的预期的目标和效果。


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