1、 本科學年論文 空調溫度控制單元的設計院 系 專業名稱 年 級 學生姓名 指導教師 空調溫度控制單元的設計摘 要論文首先簡單介紹虛擬溫度測量系統研究的背景、目的及意義，給出了虛擬溫度測量系統總體方案的設計，然后對數據采集模塊和LABVIEW的軟件模塊進行了設計。基于Labview為軟件平臺，通過熱電偶冷端補償的方法進行溫度測量。有效地運用了Labview虛擬儀器技術，將諸多重要步驟都在配備硬件的普通PC電腦上完成，與傳統的溫度測量儀表相比，該系統具有結構簡單、成本低、構建方便、工作可靠等特點具有較高應用價值，是虛擬儀器技術應用于溫度測量領域的一個典型范例。關鍵詞：溫度測量, Labview虛擬

2、儀器, 熱電偶Air conditioning temperature control unit designAbstractAuthor: Tutor: The virtual temperature measurement system introduced in this paper can achieve the measurement, the collection, data processing, recording and display of multi-channel temperature. It uses LabVIEW as software platform，by

3、the way of Thermocouple cold joint compensating, to complete temperature measurement. The LabVIEW virtual instrument technology is efficiently used to complete many important processes in common PC computer which is integrated of hardwares, Compared with the traditional temperature measurement instr

4、ument,this system has the advantages of simple structure,low cost，easy operation and high stability.Keyword: Temperature Measurement，Lsbview Virtualinstrument，Thermocouple目 錄引言11 緒論21.1 課題背景及意義2 課題來源2 1.1.2 研究目的及意義2 空調的分類及結構21.2虛擬儀器（Labview）3 1.2.1 虛擬儀器的發展3 1.2.2 虛擬儀器的構成3 1.2.3 虛擬儀器的特點42 電路圖的設計52.1

5、空調工作原理5 設計原理5 2.1.2 方案設計52.2電路設計6 溫度采集及放大電路6 溫度設置及電壓比較器電路7 2.2.3 指示燈及單穩態電路7 數據顯示子程序設計83 LABVIEW仿真93.1 電路圖公式化93.2 仿真9結束語11參考文獻12致謝13附錄14引言虛擬儀器的技術基礎是計算機技術，核心是計算機軟件技術。Labview使用了“所見即所得”的可視化技術建立人機界面，提供了許多儀器面板中的控制對象，如表頭、旋鈕、開關及坐標平面圖等。所謂虛擬儀器就是以計算機作為儀器統一的硬件平臺，充分利用計算機的運算、存儲、回放、調用、顯示及文件管理等智能化功能，同時把傳統儀器的專業化功能和面

6、板控件軟件化，使之與計算機結合構成一臺從外觀到功能都完全與傳統硬件儀器相同，同時又充分享用了計算機智能資源的全新儀器系統。與傳統儀器相比，它的最大特點就是把由儀器生產廠家定義儀器功能的方式轉變為由用戶自己定義儀器功能，滿足多種多樣的應用需求。由于虛擬儀器的測試功能、面板控件都實現了軟件化，任何使用者都可通過修改虛擬儀器的軟件來改變它的功能和規模，這充分體現了“軟件就是儀器”的設計思想。虛擬儀器最有代表性的圖形化編程軟件是美國NI公司推出的Labview（laboratory virtual instrument engineering workbench即實驗室虛擬儀器工作平臺）。Labvie

7、w使用了“所見即所得”的可視化技術建立人機界面，提供了許多儀器面板中的控制對象。如表頭、旋鈕、開關及坐標平面圖等。用戶可以通過使用編輯器將控制對象改變為適合自己工作領域的控制對象。就是Labview提供了多種強有力的工具箱和函數庫，并集成了很多儀器硬件庫。以Labview支持多種操作系統平臺，在任何一個平臺上開發的Labview應用程序可直接移植到其它平臺上。1 緒論1.1 課題背景及意義課題來源隨著社會的發展，人們對計算機軟件應用的方便度也越來越高，雖然以前的編程語言例如C語言、匯編語言已然很成熟，但應用起來還是那么枯燥無味、繁瑣、容易出錯。之后出現了圖示型編程軟件Labview的操作簡單，

8、有趣，功能強大，越來越受到人們的親睞。本文用Labview對空調溫度的采樣與控制進行設計空調溫度控制單元的設計。 研究目的及意義高精度溫度控制就是實現溫度的更加精確化，準確化，實現溫度恒溫化，更好的來滿足人們的生活及工業要求。當今空調機的溫度控制是人們利用可控電路對空調機進行控制，來實現對溫度的控制。它只能滿足人們的一般的要求，溫控精度也不高，對更高的溫度需求不能滿足。例如生產中菌種的培養車間，菌種的生長需要非常穩定的溫度環境，對溫度的要求非常高，這就需要對空調機的溫度實現高精度控制。現在多數空調的應用場合都需要較高的溫控精度，它的溫度控制一般是由空調機來實現的，而現今空調機的溫控精度不高，一

9、般在23度左右，誤差比較大。就需要對我們的控溫系統進行改進，來實現空調機高精度的控制。這首先就需要非常靈敏的溫度測量裝置進行檢測，防止因檢測帶來的錯誤。將測量的信號通過高靈敏度的溫度傳感器送到微處理器中，從而用微處理器來實現對空調機的高精度溫度控制，這樣才能滿足現今生活、工業的要求。空調的分類及結構1.分類(1) 單體式即窗機：風量小、適用于小房間，價格便宜，噪音較大 (2) 掛壁式：采用斜片不等距貫流風扇、噪音小、3941分貝以內。 (3) 立柜式：采用筒式斜片不等距貫流風扇、并且優化風道、4549分貝以 內。(4) 嵌入式（天井式） 即吸頂機，室內機主體藏于天花板里面。2.結構一般由以下四

10、部分組成： 制冷系統：是空調器制冷降溫部分，由制冷壓縮機、冷凝器、毛細管、蒸發器、電磁換向閥、過濾器和制冷劑等組成一個密封的制冷循環。 風路系統：是空調器內促使房間空氣加快熱交換部分，由離心風機、軸流風機等設備組成。 電氣系統：是空調器內促使壓縮機、風機安全運行和溫度控制部分，由電動機、溫控器、繼電器、電容器和加熱器等組成。 箱體與面板：是空調器的框架、各組成部件的支承座和氣流的導向部分，由箱體、面板和百葉柵等組成。 1.2虛擬儀器（Labview） 虛擬儀器的發展80年代后期，美國出了一種全新的儀器儀表概念虛擬儀器。虛擬儀器概念的提出為測量與控制領域技術的發展帶來了空間，為儀器儀表的更新換代

11、加快了速度，方便了大多數程序的編寫。大多數初學者可以利用虛擬儀器的軟件 工具，如空調溫度控制單元的設計。如今在國外虛擬儀器的發展已經邁入成熟階段。而國內虛擬儀器行業至今還沒有形成具有自主知識產權的虛擬儀器核心開發技術，也沒有相關行業標準，虛擬儀器產業無論在規模還是在質量上都難以與國外同行匹敵，國外虛擬儀器產品幾乎壟斷了國內的市場。自從加入WTO以后，我國虛擬儀器行業面臨的形勢更加嚴峻。1 虛擬儀器的構成1.硬件構成基于通用接口總線GPIB接口的儀器系統。基于數據采集的虛擬儀器系統。基于VXI總線儀器實現虛擬儀器系統。基于串口或其他工業標準總線的系統。2.軟件構成VXI虛擬儀器系統軟件結構框圖以

12、VXI虛擬儀器系統為例，從圖中可以看到，VXI虛擬儀器系統至少需要儀器、通信和驅動程序三種接口軟件。其中儀器接口為儀器與計算機之間的通信協議和方法。通信接口按標準方式講儀器連接起來，它是儀器與儀器驅動程序之間的通信接口，實際上就是VXI系統的I/O接口軟件。儀器驅動程序接口將通信接口與應用開發環境（ADE）連接起來.。1.2.3 虛擬儀器的特點虛擬儀器設備可以由使用者自己定義，這意味著可以自由地組合計算機平臺，硬件（包括傳統儀器），軟件，以及各種實現應用所需要的附件。這種靈活性在由供應商定義，功能固定，獨立的傳統儀器上是很難達到的。常用的數字萬用表，示波器，信號發生器，數據記錄儀，以及溫度和壓

13、力監控儀器就是這種傳統儀器的代表。從傳統儀器設備向虛擬儀器設備的轉變，為現代實驗帶來了更多實際的利益，同時也促進著實驗手段不斷更新。2 電路圖的設計2.1 空調工作原理設計原理傳統的空調可分為單冷空調和冷暖兩用空調，工作原理是一樣的，空調一般使用的制冷劑是氟利昂。 氟利昂的特性是：由氣態變為液態時，釋放大量的熱量。而由液態轉變為氣態時，會吸收大量的熱量。空調就是據此原理而設計的。 壓縮機將氣態的制冷劑壓縮為高溫高壓的液態制冷劑，然后送到冷凝器（室外機）散熱后成為常溫高壓的液態制冷劑，所以室外機吹出來的是熱風。 然后到毛細管，進入蒸發器（室內機），由于制冷劑從毛細管到達蒸發器后空間突然增大，壓力

14、減小，液態的制冷劑就會汽化，變成氣態低溫的制冷劑，從而吸收大量的熱量，蒸發器就會變冷，室內機的風扇將室內的空氣從蒸發器中吹過，所以室內機吹出來的就是冷風；空氣中的水蒸汽遇到冷的蒸發器后就會凝結成水滴，順著水管流出去，這就是空調會出水的原因。 制熱的時候有一個叫四通閥的部件，使制冷劑在冷凝器與蒸發器的流動方向與制冷時相反，所以制熱的時候室外吹的是冷風，室內機吹的是熱風。 其實就是用的初中物理里學到的液化（由氣體變為液態）時要排出熱量和汽化（由液體變為氣體）時要吸收熱量的原理。氟利昂的排放大大加劇了臭氧層破壞，所以一種新型的空調也著見問世。例如瑞典新出的一種環保型空調。2.1.2 方案設計設計一個

15、空調機溫度控制器，控制器能夠實時采集室內壞境溫度，當室內環境溫度高于設定的溫度時，控制器啟動空調壓縮機制冷，并同時發出提示信號；當室內溫度低于設定溫度時，控制壓縮機停止制冷。放大與處理電路溫度設置單穩態電壓提示燈圖1 空調機溫度控制器原理框圖工作原理：空調溫度控制器由熱敏電阻采集環境溫度變化，通過比較器預設溫度進行比較，當環境溫度高于設定溫度時，比較器輸出低電平，幾點起啟動壓縮機制冷，同時給555單穩態電路一個觸發信號，單穩態電路輸出高電平，指示燈亮，當溫度低于設定溫度時，比較器輸出高電平，繼電器控制壓縮機停止制冷。2.2電路設計溫度采集及放大電路 圖2 溫度采集及放大電路原理圖工作原理：左邊

16、輸入直流電壓為9V。熱敏電阻隨著環境溫度的變化而變化，當溫度升高或降低時，測溫電橋倆端輸出電壓值，經差分放大器使雙端輸入信號變為單端輸入信號，送入比較器與設定的溫度進行比較。溫度設置及電壓比較器電路圖3 電壓比較器與指示燈電路原理圖工作原理：由于熱敏電阻可以檢測到環境溫度的變化，當溫度高于設定的溫度時，比較器輸出低電平，繼電器開始工作，啟動空調壓縮機制冷，但溫度低于設定溫度時，比較器輸出高電平，繼電器停止工作，空調壓縮機停止制冷。2.2.3 指示燈及單穩態電路 工作原理：溫度高于設定的溫度時，通過比較器進行比較后，給555單穩態電路一個人觸發信號，3引腳輸出高電平，指示燈亮，電阻R8與電容C4

17、決定指示燈量的時間。2.2.4數據顯示子程序設計根據鉑電阻隨溫度變化時，電壓和溫度的關系可設計數據顯示子VI。由式： .1得： .2由鉑電阻的測溫范圍知：.3 3 Labview仿真3.1 電路圖公式化 .4 5由于E=9V，R1=R2=R3=50，R11=1，R12=100。再由4、5式合并得： .6再由3、6式得： .73.2 仿真根據公式7在labview中的程序框圖中設計出圖示程序，再在前面板放入溫度計顯示得如下圖1、圖2： 圖1 圖2運行后得： 圖3由于輸入的電壓是一個隨機數，所以溫度計輸出的溫度范圍為-6<T<0；如上圖，此時刻對應的溫度為-3.9866。結束語Labv

18、iew是一個具有革命性的圖形化開發環境，內置信號采集，測量分析和數據顯示功能，摒棄了傳統開發工具的復雜性，提供了強大功能的同時還保證了系統的靈活性。作為最先進的測量控制軟件，目前在眾多領域內都得到了廣泛的應用，從最簡單的儀器控制，數據采集和到最尖端的測試和工業自動化，都可以發現Labview的成果和開發產品。本文就虛擬儀器的溫度檢測系統就是Labview在測量和控制領域當中的應用。實驗研究表明虛擬儀器技術的開發和應用在我國有著十分重要的意義。參考文獻.1周潤景,郝曉霞.傳感器與檢測技術C.電子工業出版社,2009年4月.2李瀚蓀.電路分析基礎C.高等教育出版社,2006年5月.3童詩白,華成英.模擬電子技術基礎C.高等教育出版社，2006年5月.4孫余凱.傳感器應用電路300例C.電子工業出版社2，2008年3月1日.5王煜東.傳感器應用電路400例C.中國電力出版社，2008年8月1日.6秦樹人.虛擬儀器C.中國計量出版社，2004.7沙占友,龐志鋒,張蘇英.新編實用數字化測量技術C.國防工業出版社,1999.8National Instruments Labview Basic I, National Instrumen