基于LabVIEW和熱敏電阻的溫度監(jiān)測系統(tǒng)

魏延萍

(寶雞文理學(xué)院，陜西 寶雞 721016)

溫度是工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)中一個(gè)非常重要的參數(shù)。物體的很多物理現(xiàn)象和化學(xué)性質(zhì)都與溫度有關(guān)，許多生產(chǎn)過程也是在一定溫度范圍內(nèi)進(jìn)行的，因此對溫度進(jìn)行檢測和控制就變得越來越重要。本文采用熱敏電阻作為感溫元件，熱敏電阻具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、靈敏度高、熱慣性小、適宜動(dòng)態(tài)測量等優(yōu)點(diǎn)；采用LabVIEW設(shè)計(jì)了一個(gè)簡單方便的溫度監(jiān)測系統(tǒng)。LabVIEW是一種圖形化編程系統(tǒng)，由于其靈活、簡單易用，開發(fā)效率高等特點(diǎn)，被公認(rèn)為標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)采集和儀器控制軟件，現(xiàn)在已經(jīng)成為測量和控制行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)軟件平臺。

1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

1.1 熱敏電阻工作特性

熱敏電阻是利用半導(dǎo)體材料的電阻值隨溫度變化而變化的原理進(jìn)行測溫的，按其物理特性分為正溫度系數(shù)(PTC)熱敏電阻、負(fù)溫度系數(shù)(NTC)熱敏電阻和臨界溫度系數(shù)(CTC)熱敏電阻三類。其中，負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻(NTC)是生產(chǎn)最早、最成熟、在測溫電路中使用范圍最廣的一種熱敏電阻，具有靈敏度高、熱響應(yīng)速度快、體積小、使用壽命長、價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)。本文所選用的就是NTC熱敏電阻。NTC 熱敏電阻具有在工作溫度范圍內(nèi)的電阻值， 隨溫度升高而顯著減少的特性，其電阻溫度（R-T）特性曲線如圖1 所示。

1.2 硬件電路連接

在原型板的面包板上搭建一個(gè)分壓電路，電路圖如圖2所示。使用VPS+作為供電電壓電源，這里將VPS的輸出調(diào)節(jié)至3V，用ELVISⅡ的DMM電壓檔測量熱敏電阻兩端的電壓。

2 測試軟件編寫

2.1 阻值計(jì)算子程序的編寫

根據(jù)圖 2的分壓關(guān)系編寫阻值計(jì)算子程序，熱敏電阻阻值計(jì)算方程為：

其中，VT為熱敏電阻兩端的電壓值，即數(shù)據(jù)采集電路采集到的電壓值；R1為10kΩ。用LabVIEW編寫計(jì)算熱敏電阻阻值的方程式，子VI程序框圖如圖3所示。

2.2 溫度計(jì)算子程序的編寫

熱敏電阻的阻值是隨著溫度的升高而下降，根據(jù)阻值和溫度的轉(zhuǎn)換關(guān)系：

用 LabVIEW中程序框圖中的公式節(jié)點(diǎn)，得到所測量的溫度值。如圖4所示。

2.3 溫度報(bào)警程序

該設(shè)計(jì)通過對溫度進(jìn)行循環(huán)采集，可實(shí)現(xiàn)溫度數(shù)值與波形的實(shí)時(shí)顯示，如果溫度超過所設(shè)定的上、下限值，系統(tǒng)就會發(fā)出報(bào)警提示；如果溫度正常，系統(tǒng)會顯示正常工作狀態(tài)。圖5為報(bào)警系統(tǒng)部分程序框圖。

3 溫度監(jiān)測系統(tǒng)的前面板設(shè)計(jì)

通過前面的設(shè)計(jì)，編寫程序，利用VPS+以及AI0通道，使用 AI通道采集熱敏電阻兩端電壓，做相應(yīng)轉(zhuǎn)換后，完成溫度的測量。系統(tǒng)主界面如圖6所示，圖中為某次實(shí)驗(yàn)所得結(jié)果。

4 結(jié)束語

本設(shè)計(jì)是在泛華測控的NI ELVIS Ⅱ?qū)嶒?yàn)套件上完成的，并參考了其配套實(shí)驗(yàn)教程的相關(guān)內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)對溫度的監(jiān)測顯示及報(bào)警。通過實(shí)驗(yàn)證明該系統(tǒng)操作簡單，易于控制，為實(shí)驗(yàn)室教學(xué)及進(jìn)一步擴(kuò)展系統(tǒng)功能打下基礎(chǔ)。

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