自記式溫濕度計中溫濕度檢測系統的設計簡介
自記式溫濕度計，在農業生產和畜牧業養殖中應用非常的廣泛，該儀器可以非常快速的測量出來環境中的溫濕度，并且進行及時的調整環境，以至于給農作物或者是牲畜創造出最佳的成長環境，自記式溫濕度計為什么可以這么精確的進行測量呢？原因在其內部比較完美的溫濕度檢測系統，下面為大家帶來自記式溫濕度計中溫濕度檢測系統的設計簡介。
1 概述
溫度和濕度是工業生產中的兩個重要環境參數，直接影響到生產效率，因此有必要對其進行適時的檢測以及控制，所以設計出一個簡單方便的溫濕度檢測系統具有十分重要的意義。
本文基于LabVIEW軟件設計出可以采集1路溫度和1路濕度信號的溫濕度檢測系統，具有溫濕度數據顯示、波形顯示、溫濕度超限報警以及數據保存的功能，并且操作簡單。
2 系統總體設計
本系統采用溫濕度傳感器，將試驗所采集到的溫度和濕度，經過變換，轉換成電壓信號送入數據采集 卡中，再經USB 總線接入計算機中，在計算機軟件的支持下，完成自動采集、自動處理等功能。
溫濕度檢測系統的儀器構成主要有傳感器、信號調理電路、采集卡、計算機4部分。
傳感器將待測量的物理量轉化為電信號，然后由采集卡實現溫度實時采集、濕度實時采集，并將檢測信號傳輸到計算機。數據采集卡通過USB總線與計算機連接，USB通用串行總線是一種新的PC機互連協議，具有總線供電、低成本、即插即用、熱插拔、方便快捷等特點。目前在通用計算機上普遍配置了USB接口，基于USB總線技術構建虛擬儀器是一種非常理想的方案。當數據進入計算機后，在LabVIEW平臺上經數據處理子程序、溫濕度檢測子程序實時監測，同時在前面板實時輸出溫度、濕度控制曲線。監測人員通過在程序框圖中對溫度、濕度進行設定，當出現溫度、濕度超出溫濕度的限定范圍時，軟件發出報警信號來提示監測人員。
系統軟件流程圖如圖2所示。
3 系統硬件設計
3.1 傳感器的選擇
傳感器選擇的是壁掛型溫濕度變送器。該傳感器性能可靠，使用壽命長，響應速度快。
打開上蓋，可見到標有 1，2，3，4 的接線端子，出廠測試線顏色默認為：
端子 4：紅色（電源正或兩線制溫度供電正）
端子3：黃色（溫度輸出）
端子2：藍色（濕度輸出）
端子1：黑色（地或兩線制濕度供電正）
在圖3的傳感器接線圖中 A，B 為顯示儀表，執行器或采集卡，A 路對應濕度輸出，B路對應溫度輸出。
3.2 數據采集卡的選擇
數據采集卡選擇的是 NI 公司生產的USB6221，NI USB-6221 是一款 USB 高性能M系列多功能 DAQ 模塊，在高采樣率下也能保持高精度。
3.3 穩壓電源的選擇
穩壓電源選擇的是 HH1735C2 的直流穩壓電源，它的電壓調節范圍為 0~30V，電流調節范圍為 0~5A，雙路數字顯示，可以選擇恒壓或恒流模式。
3.4 調理電路設計
系統硬件設計主要是調理電路的設計，調理電路如圖4所示。其中，R1和R2是采樣電阻，把傳感器的電流信號轉換成電壓信號，而R3和R4是濾波電阻，分別與C1 和C2構成低通濾波電路。通過式(1)截止頻率的計算公式，
計算出該低通濾波器的截止頻率為31.2Hz，可以有效濾掉50Hz的工頻干擾。
兩路信號經過調理之后，采取差分方式接入數據采集卡，可以有效抑制共模干擾。數據采集卡就是把模擬信號轉換成數字信號的設備，其核心是 A/D 芯片，數據采集卡內部結構如圖5 所示。由兩個多路程序控制開關來控制哪兩個通道接入信號，兩路信號采用差分方式接入運算放大器，然后經由運算放大器對信號進行放大，接著送入計算機中。
信號送入計算機后，還必須設置、配置及調試硬件。過去，配置及調試硬件的過程要占據相當長的開發時間。在推出NI-DAQ后，整個應溫濕度測量面板，采集界面是本設計的重點，如圖5所示。前面板有一個選項卡控件，使得操作人員可以在溫度顯示面板與濕度顯示面板之間進行自由切換，以便于觀察分析。此外，前面板由傳感器量程以及對應的電壓設置模塊、溫濕度數字顯示模塊、溫濕度波形顯示以及溫濕度歷史數據顯示模塊組成。當操作人員選擇任務通道后，可以通過上下箭頭手動設置傳感器量程的上下限以及傳感器量程上下限所對應的電壓，或者直接輸入數字，點擊運行，程序會自動給出一條溫度與電壓之間的對應曲線。根據這條曲線關系，程序會把數據采集卡輸入的電壓信號轉換成溫度信號，此時，數字顯示和圖形顯示就會顯示出當前所檢測到的溫度數值。在程序中，操作人員可以設定相應的溫濕度報警范圍，當所測得溫度或濕度高于設定的上限值時，系統會報警，高溫或高濕信號燈會亮起。
后面板的設計如圖6所示，由于本設計有1 路溫度輸入1路濕度輸入，總共有2路信號輸入，所以需要兩個端口。由于有兩個端口，兩路信號的輸入需要經過索引數組，然后分別經過兩個標度變換程序，將電壓信號分別轉換為溫濕度信號。接著再把溫濕度信號分別送入數值顯示以及波形顯示控件，以便進行溫濕度的實時顯示。
顯示溫濕度歷史數據的程序框圖如圖7所示，這里利用的是免費數據庫工具包 LabSQL實現對數據庫的訪問。這是一種基于ADO技術的數據庫訪問方式，通過調用已封裝好的子VI，可以方便的實現數據庫的訪問。ADO是Mi－crosoft 提出的應用程序接口（API）用以實現訪問關系或非關系數據庫中的數據。ADO 是對當前微軟所支持的數據庫進行操作的最有效和最簡單直接的方法，它是一種功能強大的數據訪問編程模式，從而使得大部分數據源可編程的屬性得以直接擴展到你的Active Server頁面上。
程序中選用的是微軟公司的Access數據庫，Microsoft Access 是一種關系式數據庫，關系式數據庫由一系列表組成，表又由一系列行和列組成，每一行是一個記錄，每一列是一個字段，每個字段有一個字段名，字段名在一個表中不能重復。Access數據庫以文件形式保存，文件的擴展名是MDB。在程序中，我們在數據庫“si”中建立了一個名為“ziliao”的表，將實時測得的時間、溫度以及濕度的數據進行存儲，這樣以便以后查看。
4 結論
本文利用數據采集卡對溫濕度數據進行實時采集，并通過LabVIEW進行上位機的編程控制。利用LabVIEW的特點，對以往的溫濕度檢測系統進行改進，從而實現了溫濕度數據顯示、波形顯示以及歷史數據的顯示的功能，并且實現了高溫/濕報警。有著良好的人機交互性，并具有操作簡單，可視性好的特點。
