（浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院）

摘  要：運(yùn)用myDAQ采集被控對(duì)象的溫度信號(hào)，并通過(guò)labview編程，控制加熱或制冷裝置的運(yùn)行，從而控制被控對(duì)象的溫度維持在設(shè)定值。溫度信號(hào)為L(zhǎng)M35溫度集成模塊的輸出電壓，其與被控對(duì)象的攝氏溫度成正比。其最重要的優(yōu)點(diǎn)是可以在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中任意改變?cè)O(shè)定溫度值，并不需要斷電再重啟。同時(shí)，整個(gè)實(shí)驗(yàn)無(wú)需傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室的巨大而沉重的設(shè)備，只要在有電的環(huán)境下即可進(jìn)行，極大地提高了實(shí)驗(yàn)的靈活性。

Comprehensive Experiment of the Temperature Controlling System Based on Labview and myDAQ

(College of Electrical Engineering, Zhejiang University)

Abstract: We can use myDAQ acquire electric signal related with temperature from the object which is under control. The signal can control the heating or cooling device through the Labview programming as to control the object temperature maintain at the set value. The signal is the output voltage of the LM35 temperature module, which is in proportion to the temperature. The most important advantage is that we can change the wanted temperature in the process of the experiment and don’t need to stop the power. At the same time, the whole experiment can be carried out as long as there is an electrical supply without heavy equipment in traditional laboratory, which greatly improves the flexibility of the experiment.

0 引言

毋庸置疑，隨著生活水平的提升，也隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，溫控系統(tǒng)成為了日常運(yùn)用最廣泛的系統(tǒng)之一，其運(yùn)用的范圍包括溫室大棚、恒溫箱、空調(diào)、冰箱、散熱設(shè)備等。近年來(lái)出現(xiàn)的智能溫控系統(tǒng)更是讓我們的生活水平邁上一個(gè)新的臺(tái)階。我們大學(xué)生平時(shí)只是使用常見(jiàn)的溫控系統(tǒng)，雖然學(xué)過(guò)一些相關(guān)的知識(shí)，卻沒(méi)有把兩者結(jié)合起來(lái)，通過(guò)溫控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，可以有效的拓展自己的眼界，學(xué)習(xí)書(shū)本上沒(méi)有的知識(shí)，也可以有效鍛煉自身的動(dòng)手操作能力。畢竟，學(xué)到的知識(shí)，運(yùn)用到實(shí)際的設(shè)備制作當(dāng)中還是有一定的難度的。傳統(tǒng)的溫控系統(tǒng)通過(guò)單片機(jī)編程實(shí)現(xiàn)。單片機(jī)適用匯編語(yǔ)言編程，不光編程困難，而且連接的線路復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)的功能也比較單一，不能通過(guò)改變一些參數(shù)靈活的調(diào)整溫控設(shè)備的不同功能實(shí)現(xiàn)。本文中的溫控系統(tǒng)是基于labview的，運(yùn)用圖形式的程序編寫(xiě)方式，讓我們不需要去記背復(fù)雜的語(yǔ)言，而是簡(jiǎn)單的通過(guò)圖形直觀理解程序的過(guò)程及作用。由于有PC作為支持，可以實(shí)現(xiàn)比較復(fù)雜的功能，處理需要的時(shí)間也會(huì)更短。NI公司推出的myDAQ設(shè)備更可以讓學(xué)生隨時(shí)隨地進(jìn)行這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，極大地提高了實(shí)驗(yàn)的靈活性。

1 Labview與myDAQ簡(jiǎn)介

Labview是由美國(guó)國(guó)家儀器公司研制開(kāi)發(fā)的一種類似于C的程序開(kāi)發(fā)環(huán)境，但是與C不同的是，其最主要的特點(diǎn)是圖形化編輯語(yǔ)言G編寫(xiě)程序，產(chǎn)生框圖形式的程序。LabVIEW開(kāi)發(fā)環(huán)境集成了開(kāi)發(fā)環(huán)境、交互式編程方法、函數(shù)面板和豐富的庫(kù)函數(shù)等工程師和科學(xué)家快速構(gòu)建各種應(yīng)用所需的所有工具，旨在幫助工程師和科學(xué)家解決問(wèn)題、提高生產(chǎn)力和不斷創(chuàng)新[1]。

DAQ是英文Data Acquisition（數(shù)據(jù)采集）的縮寫(xiě)。myDAQ由傳感器，測(cè)量硬件和帶有可編程軟件的計(jì)算機(jī)組成，可以采集測(cè)量電流、電壓、聲音、溫度、數(shù)碼等信號(hào)。它包括數(shù)字萬(wàn)用表、示波器、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器及任意波形發(fā)生器，與PC相連，可以提供強(qiáng)大、靈活且具有成本效益的測(cè)量方法，廣受全球工程師、科學(xué)家的信賴。其與labview配合，功能大大增強(qiáng)，可以處理一些復(fù)雜問(wèn)題[2]。

2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

LM35溫度集成模塊輸出電壓與被控對(duì)象的攝氏溫度成正比。在LM35的供電電壓為5V時(shí)，其輸出電壓為10mv/℃。myDAQ每隔1s采集溫度集成模塊輸入的溫度信號(hào)，經(jīng)過(guò)PC的計(jì)算并放大后在顯示屏當(dāng)中顯示出當(dāng)前溫度值。Labview將該計(jì)算出的溫度值與人為設(shè)置的溫度值進(jìn)行對(duì)比，如果計(jì)算結(jié)果高于設(shè)定溫度的最大值，則冷卻裝置啟動(dòng)，進(jìn)行降溫；如果計(jì)算結(jié)果低于設(shè)定溫度的最小值，則加熱裝置啟動(dòng)，進(jìn)行升溫；如果計(jì)算結(jié)果在兩者之間，則不加熱也不降溫。Labview的基準(zhǔn)溫度及溫度范圍可自主設(shè)定。

圖一 整體設(shè)計(jì)

2.1 軟件設(shè)計(jì)

2.11登陸程序設(shè)計(jì)如下[3]：

圖二 登陸界面

圖三 登陸程序

大體思路為，將輸入密碼與設(shè)置的密碼進(jìn)行比較，如果兩者相等，則打開(kāi)主程序；如果兩者不相同，則輸出“密碼錯(cuò)誤，重新輸入”的提示

。

2.12主程序設(shè)計(jì)如下[4.5.6]：

圖四 主程序界面

圖五 主程序

主程序的思路見(jiàn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)部分。

2.13 主程序當(dāng)中的重點(diǎn)部分

圖六 定時(shí)裝置

通過(guò)定時(shí)裝置控制while循環(huán)。設(shè)置每一秒鐘（可自主設(shè)置），定時(shí)裝置重啟一次，使while循環(huán)一次，從而實(shí)現(xiàn)myDAQ每秒采集一次數(shù)據(jù)，持續(xù)100000次（也可以自主設(shè)計(jì)）。

圖七 時(shí)間獲取

將之置于while循環(huán)之內(nèi)，可以每秒鐘自動(dòng)刷新顯示時(shí)間，與電腦時(shí)間保持一致。格式如下：

2015/4/17\s\s14:23:38

圖八 音樂(lè)播放器

創(chuàng)建Windowsmediaplayer，可以播放背景音樂(lè)[7]。

個(gè)人而言比較喜歡這個(gè)部分的功能。

2.2 硬件設(shè)計(jì)

溫度信號(hào)由LM35集成模塊采集，送到myDAQ中進(jìn)行處理。在LM35的供電電壓為5V時(shí)，其輸出電壓為10mv/℃。

由S-25-12 AC/DC變換器，將220V交流電轉(zhuǎn)化為12V直流電，為加熱裝置與制冷裝置供電。

由myDAQ輸出信號(hào)，控制SRD-05VDC-SL-C繼電器的開(kāi)通或關(guān)斷，從而實(shí)現(xiàn)加熱裝置與制冷裝置運(yùn)行與否的控制。

由于myDAQ不能提供功率，由12V直流電為繼電器供電，并通過(guò)電壓跟隨器放大myDAQ提供的信號(hào)的功率，從而驅(qū)動(dòng)繼電器。

圖九 電壓跟隨器

2.3 功能實(shí)現(xiàn)

myDAQ采集溫度信號(hào)，輸入PC，經(jīng)過(guò)labview計(jì)算并與設(shè)定溫度范圍相比較，如果比設(shè)定的最低溫度低，則加熱裝置啟動(dòng)，heat燈亮；如果比設(shè)定的最高溫度高，則冷卻裝置啟動(dòng)，cool燈亮；如果在設(shè)定溫度范圍之內(nèi)，則加熱裝置與冷卻裝置都不工作，兩燈都滅。

圖十 加熱

圖十一 制冷

圖十二 不加熱也不制冷

圖十三 實(shí)物成果

3 結(jié)束語(yǔ)

本文是基于labview與myDAQ所設(shè)計(jì)的溫控系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)，是對(duì)于大學(xué)生電路原理實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的拓展性綜合實(shí)驗(yàn)。

一些東西看上去很簡(jiǎn)單，因?yàn)樯险n時(shí)老師講的只是一些理論，與隨時(shí)發(fā)生變化的實(shí)際情況會(huì)有著很大的不同。如繼電器的使用，一開(kāi)始我們認(rèn)為可以用myDAQ的信號(hào)直接驅(qū)動(dòng)，控制繼電器的開(kāi)斷。然而實(shí)際情況并不是這樣，myDAQ的能提供的功率太小，要用電壓跟隨器為其提供功率。

再如將輸入的溫度信號(hào)，經(jīng)過(guò)處理，在屏幕中顯示出來(lái)。一開(kāi)始并不成功，因?yàn)橹粚?duì)其進(jìn)行一次采樣。在我們認(rèn)真思考，并對(duì)程序進(jìn)行分析之后，加入用定時(shí)裝置控制的while循環(huán)，從而達(dá)到了最終需要的效果。

本文的實(shí)驗(yàn)，不同于教科書(shū)的灌輸式教育方式。整個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行中，都由學(xué)生自主查閱資料，自主解決試驗(yàn)中遇到的問(wèn)題，并完成實(shí)驗(yàn)，對(duì)于我們查閱資料以及實(shí)際動(dòng)手能力的提升有很大的幫助。

參考資料：

[1] http://baike.baidu.com/view/14511902.htm#4_3

[2]http://baike.baidu.com/link?url=26NcFXp5DrQ-9qsbtV1S7zFhzg27t9yOice-xxB8gilxrtymusJWOyT5NQBMPhZlQjNGffD2UvrvrrNmJvINNq

[3]http://wenku.baidu.com/view/55ac2e4169eae009581beca2.html

[4] 王瀅,曹鵬輝,沈迎. 基于NI MyDAQ的溫室大棚設(shè)計(jì). 科技與企業(yè),2013-10-15.

[5] 孫暉,陸韶琦,曹煜. 基于myDAQ的電網(wǎng)諧波分析綜合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì). 電子技術(shù), 2014-04-25.

[6]http://wenku.baidu.com/link?url=cSC7hg65Aa9h7q7WOThVmo3lRcvr_Ki4Y0r8BqV301rBnFIFqxKdRVfMHAE-Vt0-LAW3yisFugDMwWTKhwTbMOJbEoqfF9n7jasYIL0rjaS

[7]http://wenku.baidu.com/link?url=k9pama0MVfNYNncnQdZSVTm7YzeYFl-9XnFmVg-MB5nN90HkLf8ulJiJV13ooPYdgjPI3BQM9JtUGZ1vbCUavFTJuxL9ZrY-gu3_2qIUKp_