基于LabVIEW的八路智能溫度巡檢儀

隋秀梅，于 杰，李春玉

（長春職業(yè)技術學院，長春 130033）

基于LabVIEW的八路智能溫度巡檢儀

隋秀梅，于 杰，李春玉

（長春職業(yè)技術學院，長春 130033）

0 引言

溫度是一個非常重要的物理量，直接影響到燃燒、化學反應、發(fā)酵、烘烤、煅燒、蒸餾、濃度、擠壓成形、結晶以及空氣流動等物理和化學過程。溫度控制失誤就可能引起生產安全、產品質量、產品產量等一系列問題。因此對溫度的檢測的意義越來越大。溫度采集控制系統(tǒng)在工業(yè)生產、科學研究和人們的生活領域中，得到了廣泛應用。特別是在工業(yè)生產過程中，很多時候都需要對溫度進行嚴格的監(jiān)控，以使得生產能夠順利的進行，產品的質量能夠得到充分的保證。

目前，我國廣泛使用基于單片機的溫度采集系統(tǒng)。隨著美國國家儀器公司的圖形化編程軟件系統(tǒng)LabVIEW和數(shù)據(jù)采集卡的出現(xiàn)，多路測量與輸出控制得到了廣泛的應用，在一定的硬件條件下，優(yōu)化程序進一步提高系統(tǒng)測控性能，使溫度巡檢儀更加具有高性能的數(shù)據(jù)采集與控制能力。

1 總體結構

系統(tǒng)的總體結構如圖1所示，儀器系統(tǒng)通過前端感溫元件，將被測對象的溫度轉換為電阻信號，經信號調理電路轉化成電壓信號，再進行功率放大、濾波、量程調節(jié)、零點調節(jié)等處理后，變換為可被數(shù)據(jù)采集卡利用的0～10V電壓信號。在數(shù)據(jù)采集卡內將模擬信號轉換為數(shù)字信號，送入計算機總線，在PC機內利用虛擬儀器軟件對采集的數(shù)據(jù)進行各種處理。

圖1 溫度巡檢儀結構框圖

溫度傳感器選用PT100鉑電阻，數(shù)據(jù)采集卡采用PCI2003，數(shù)據(jù)處理軟件采用LabVIEW。

2 測溫電路

溫度傳感器采用PT100鉑電阻，為了提高采樣精度，采用三線制聯(lián)接，測量電路如圖2所示。

可調電阻R3起到電路調零的作用，可調電阻R6起到調量程的作用，其輸出電壓后經LM324N運算放大器兩次放大，調理成0～10V的標準電壓信號，送入PCI2003數(shù)據(jù)采集卡，輸入到計算機內部。

PT100的電阻—溫度關系的線性度好，在-200～650℃溫度范圍內，線性度非常接近直線。鉑電阻的阻值與溫度的關系可以近似用下式表示：

在0～650℃范圍內：

在－190～0℃范圍內：

式中A、B、C 為常數(shù)，A＝3.96847×10－3，B＝－5.847×10－7，C＝－4.22×10－12

圖2 測溫電路原理圖

對溫度與電路的輸出電壓的關系進行標定，將所測得的溫度與電壓的數(shù)據(jù)，采用MATLAB軟件，進行線性擬合，得到如下關系； t＝10U＋2.149

圖3 溫度與電壓關系曲線

3 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是結合基于計算機或者其他專用測試平臺的測量軟硬件產品來實現(xiàn)靈活的、用戶自定義的測量系統(tǒng)。數(shù)據(jù)采集卡采用PCI2003，數(shù)據(jù)處理軟件采用LabVIEW。PCI2003卡是一種基于PCI總線的數(shù)據(jù)采集卡，可直接插IBM-PC/AT或與之兼容的計算機內的任一PCI插槽中，選擇的輸入電壓信號的范圍0～10V，12位A/D轉換器，采樣率可達100kHz，具有16通道單端模擬輸入或8路雙端模擬輸入。

LabVIEW應用程序，即虛擬儀器（VI），包括前面板（Front Panel）、流程圖（Block Diagram）以及圖標/連結器（Icon/Connector）三部分。LabVIEW應用程序通過PCI2003以非空查詢方式，進行數(shù)據(jù)采集的程序流程如圖4所示。

圖4 非空查詢方式AD采集實現(xiàn)過程

本設計為八路巡檢儀，采用八個通道，即首通道為0，末通道為7，并且將采樣的頻率，硬件增益及觸發(fā)方式一并通過數(shù)組函數(shù)PADA_AD輸入至InitDeviceProAD函數(shù)進行AD部件的初始化，用于設定設備硬件參數(shù)值。

設定讀入字節(jié)數(shù)，將其與用戶緩沖區(qū)一并通過初始化數(shù)組函數(shù)讀入至ReadDeviceProAD_NotEmpty函數(shù)中，將此函數(shù)輸出值進行電壓轉換，即將從設備上讀入的16位AD原碼數(shù)據(jù)變量Lsb的最高4位屏蔽后，再根據(jù)電壓量程范圍為0～10V,進行標度變換，得到轉換電壓毫伏值Volt，對應的變換公式為Volt＝Lsb * （10000/4096）。

八路信號的循環(huán)采樣程序如圖5所示。

圖5 循環(huán)采集程序

在程序中，還實現(xiàn)了八路溫度數(shù)據(jù)的存盤和歷史測溫數(shù)據(jù)的查詢等管理功能。

4 實驗

將PT100放入水浴箱中，通過控制器改變溫度，采用設計的八路智能溫度巡檢儀進行溫度檢測實驗，得到水溫變化的曲線，如圖6所示。

圖6 智能溫度巡檢儀測溫實驗

5 結論

將虛擬儀器技術與溫度測量相結合，設計的八路智能溫度巡檢儀實現(xiàn)了對溫度的自動采集、實時顯示、數(shù)據(jù)保存和查詢的功能，軟件運行穩(wěn)定，界面友好。

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LabVIEW based on an eight-channel temperature measuring instrument

SUI Xiu-mei, YU Jie, LI Chun-yu

本文設計了八路智能溫度巡檢儀。選用PT100鉑電阻作為溫度傳感器，采用PCI2003數(shù)據(jù)采集卡進行數(shù)據(jù)采集。借助于LabVIEW強大的軟件支持，開發(fā)了運行穩(wěn)定而且界面友好的測控系統(tǒng)，完成八路智能溫度巡檢、顯示、存儲和檢索，以實現(xiàn)對各測試點溫度的集中管理。

溫度檢測；PT100；溫度傳感器；數(shù)據(jù)采集；LabVIEW

隋秀梅（1965－），女，吉林長春人，副教授，工學學士，研究方向為機電一體化技術專業(yè)領域教育教學研究與改革。

TP212

A

1009-0134(2011)4(下)-0065-03

10.3969/j.issn.1009-0134.2011.4(下).19

2010-12-09