溫度\\濕度開關自動校準系統的設計

【摘 要】 本文介紹了一種基于labview平臺開發的溫濕度開關自動校準系統，以可編程溫濕度試驗箱、EdgeTech冷鏡式露點儀、研華ADAM-4000系列智能I/O模塊為控制對象，針對溫濕度開關的結構特點，用labview編寫上位機程序，實現對試驗箱內的溫濕度及開關信號進行實時同步采集，實現對溫濕度開關動作值和回復值的準確校準，從根本上解決人工手動檢測效率低、誤差大等問題，為高效率批量自動實時檢測、非接觸性高精度檢測提供了可行方法。

【關鍵詞】 溫(濕)度開關 labview語言 虛擬儀器 數據采集 校準

隨著科技進步，在生產自動化過程中，溫度、濕度開關已遍及各個行業，尤其在電熱器具與節能自動化過程中應用極為廣泛，它的工作狀態是否準確和穩定可靠，關系到被控對象的產品質量和安全性，因此對溫濕度開關進行校準就顯得尤為重要。由于目前國內尚未開展對此類溫度和濕度控制器的計量檢定校準，現有的各種溫度、濕度檢定系統也難以用來對其進行溫度、濕度校準。其控制溫度、濕度是否準確一致完全靠工藝保證，無法得到計量保證。普遍采用抽檢的方法，操作人員根據開關信號手工記錄升溫系統的溫度，這種檢測不但效率低、勞動強度大，而且誤差大，人為的漏記和錯記在所難免。因此，如何實現溫濕度開關的高效率，高精度自動檢測，研制滿足要求的溫度、濕度開關自動校準系統，為開展溫度、濕度開關的計量校準提供快捷準確的校準設備，就具有非常重要的意義。

“溫度、濕度開關自動校準系統”是根據GB/T 14536.1-2008《家用和類似用途電自動控制器 第1部分：通用要求》、GB/T 14536.10-2008《家用和類似用途電自動控制器 溫度敏感控制器的特殊要求》、GB/T 14536.15-2008《家用和類似用途電自動控制器 濕度敏感控制器的特殊要求》、GB/T 22687-2008《家用和類似用途雙金屬溫度控制器》和JJF（遼）159-2013《溫度、濕度開關校準規范》等國家相關標準研究開發的一套自動校準系統。主要用于溫度（濕度）開關動作溫度（濕度）及回復溫度（濕度）的校準。

溫度、濕度開關自動校準系統由硬件和軟件兩部分組成。

在硬件上主要有溫濕度試驗箱、冷鏡式露點儀、數據采集模塊和數據通信模塊等組成。溫濕度試驗箱是一種專用于計量行業的溫度及濕度可靠性試驗箱，升降溫（濕）速率可以調節到1℃/min（1%RH/min），它能提供高精確的溫度及濕度環境。冷鏡式露點儀利用冷鏡式測量原理具有高準確度和可靠性，能夠準確測量氣體的露點溫度及濕度，具有串口輸出，可以實現連接到計算機直接讀取數據。數據通信模塊，它的數字量輸出為集電極開路的晶體管開關，可由主機進行控制。主機可以利用模塊的數字量輸入來檢測行程開關、安全開關或遠程數字量信號，內置看門狗定時器。數據采集模塊通過通道數據采集線采集放在溫濕度試驗箱內的被檢溫濕度開關信號。

圖1 硬件系統工作原理圖

系統軟件采用美國NI公司研制開發的Labview計算機語言編寫，Labview是一種用圖標取代文本行創建應用程序的圖形化編程語言。引入了特別的虛擬儀表的概念，使用者通過人機接口直接控制自行開發的儀器。

整個軟件設計運用軟件工程的設計思想和方法，采用整體到局部再到整體，模塊化式結構化程序設計。所謂的模塊化就是將一個復雜問題自頂向下逐層把系統根據功能和檢定方式將整個程序劃分為幾個相對獨立的模塊，將整體分散，每個模塊完成一個特定的功能，然后所有的模塊在主菜單的模式下將其組合起來，成為一個具有整體功能的完整系統。

圖2 軟件系統主要架構

本自動校準系統的關鍵技術，一是在硬件上完成數據采集系統的設計和制作，用其實現多路溫濕度開關的通斷信號采集和精密露點儀的溫濕度值的采集；二是通過上位機的數據采集軟件設計，實現當系統運行過程中數據采集盒采集到開關信號變化后，上位機同時記錄下冷鏡式露點儀采集到的溫度濕度值來實現溫度（濕度）開關動作值和回復值的自動檢測。

在控制中要保證溫濕度試驗箱內的溫度（濕度）的控制與溫度（濕度）開關傳感器的同步。需要選擇一個可編程的溫濕度試驗箱，準確控制其溫度（濕度）與上升/下降速率，保證溫度（濕度）開關傳感器有足夠的反應時間，防止校準開關動作不及時，產生較大的誤差。

在該系統中，設計了基于labview的溫濕度開關自動校準系統。通過反復實驗和實際使用證明，該系統能夠實現溫濕度開關的自動校準，可同時進行6路檢測并可根據使用要求進行擴充，檢測范圍和誤差符合項目計劃預期的考核技術指標，定義了動作誤差和回復誤差，軟件系統基于虛擬儀器技術進行設計，具有數據查詢、報表自動生成等功能。可解決目前人工手動檢測存在的效率低，誤差大的缺點，為實現高效率批量自動實時檢測、非接觸性高精度檢測提供了可行的方法。