自记式温湿度计中温湿度检测系统的设计简介
自 记式温湿度计，在农业生产和畜牧业养殖中应用非常的广泛，该仪器可以非常快速的测量出来环境中的温湿度，并且进行及时的调整环境，以至于给农作物或者是牲 畜创造出最佳的成长环境，自记式温湿度计为什么可以这么精确的进行测量呢？原因在其内部比较完美的温湿度检测系统，下面为大家带来自记式温湿度计中温湿度检测系统的设计简介。
1 概述
温度和湿度是工业生产中的两个重要环境参数，直接影响到生产效率，因此有必要对其进行适时的检测以及控制，所以设计出一个简单方便的温湿度检测系统具有十分重要的意义。
本文基于LabVIEW软件设计出可以采集1路温度和1路湿度信号的温湿度检测系统，具有温湿度数据显示、波形显示、温湿度超限报警以及数据保存的功能，并且操作简单。
2 系统总体设计
本系统采用温湿度传感器，将试验所采集到的温度和湿度，经过变换，转换成电压信号送入数据采集 卡中，再经USB 总线接入计算机中，在计算机软件的支持下，完成自动采集、自动处理等功能。
温湿度检测系统的仪器构成主要有传感器、信号调理电路、采集卡、计算机4部分。
传感器将待测量的物理量转化为电信号，然后由采集卡实现温度实时采集、湿度实时采集，并将检测信号传输 到计算机。数据采集卡通过USB总线与计算机连接，USB通用串行总线是一种新的PC机互连协议，具有总线供电、低成本、即插即用、热插拔、方便快捷等特 点。目前在通用计算机上普遍配置了USB接口，基于USB总线技术构建虚拟仪器是一种非常理想的方案。当数据进入计算机后，在LabVIEW平台上经数据 处理子程序、温湿度检测子程序实时监测，同时在前面板实时输出温度、湿度控制曲线。监测人员通过在程序框图中对温度、湿度进行设定，当出现温度、湿度超出 温湿度的限定范围时，软件发出报警信号来提示监测人员。
系统软件流程图如图2所示。
3 系统硬件设计
3.1 传感器的选择
传感器选择的是壁挂型温湿度变送器。该传感器性能可靠，使用寿命长，响应速度快。
打开上盖，可见到标有 1，2，3，4 的接线端子，出厂测试线颜色默认为：
端子 4：红色（电源正或两线制温度供电正）
端子3：黄色（温度输出）
端子2：蓝色（湿度输出）
端子1：黑色（地或两线制湿度供电正）
在图3的传感器接线图中 A，B 为显示仪表，执行器或采集卡，A 路对应湿度输出，B路对应温度输出。
3.2 数据采集卡的选择
数据采集卡选择的是 NI 公司生产的USB6221，NI USB-6221 是一款 USB 高性能M系列多功能 DAQ 模块，在高采样率下也能保持高精度。
3.3 稳压电源的选择
稳压电源选择的是 HH1735C2 的直流稳压电源，它的电压调节范围为 0~30V，电流调节范围为 0~5A，双路数字显示，可以选择恒压或恒流模式。
3.4 调理电路设计
系统硬件设计主要是调理电路的设计，调理电路如图4所示。其中，R1和R2是采样电阻，把传感器的电流信号转换成电压信号，而R3和R4是滤波电阻，分别与C1 和C2构成低通滤波电路。通过式(1)截止频率的计算公式，
计算出该低通滤波器的截止频率为31.2Hz，可以有效滤掉50Hz的工频干扰。
两路信号经过调理之后，采取差分方式接入数据采集卡，可以有效抑制共模干扰。数据采集卡就是把模拟信号 转换成数字信号的设备，其核心是 A/D 芯片，数据采集卡内部结构如图5 所示。由两个多路程序控制开关来控制哪两个通道接入信号，两路信号采用差分方式接入运算放大器，然后经由运算放大器对信号进行放大，接着送入计算机中。
信号送入计算机后，还必须设置、配置及调试硬件。过去，配置及调试硬件的过程要占据相当长的开发时间。 在推出NI-DAQ后，整个应温湿度测量面板，采集界面是本设计的重点，如图5所示。前面板有一个选项卡控件，使得操作人员可以在温度显示面板与湿度显示 面板之间进行自由切换，以便于观察分析。此外，前面板由传感器量程以及对应的电压设置模块、温湿度数字显示模块、温湿度波形显示以及温湿度历史数据显示模 块组成。当操作人员选择任务通道后，可以通过上下箭头手动设置传感器量程的上下限以及传感器量程上下限所对应的电压，或者直接输入数字，点击运行，程序会 自动给出一条温度与电压之间的对应曲线。根据这条曲线关系，程序会把数据采集卡输入的电压信号转换成温度信号，此时，数字显示和图形显示就会显示出当前所 检测到的温度数值。在程序中，操作人员可以设定相应的温湿度报警范围，当所测得温度或湿度高于设定的上限值时，系统会报警，高温或高湿信号灯会亮起。
后面板的设计如图6所示，由于本设计有1 路温度输入1路湿度输入，总共有2路信号输入，所以需要两个端口。由于有两个端口，两路信号的输入需要经过索引数组，然后分别经过两个标度变换程序，将电 压信号分别转换为温湿度信号。接着再把温湿度信号分别送入数值显示以及波形显示控件，以便进行温湿度的实时显示。
显示温湿度历史数据的程序框图如图7所示，这里利用的是免费数据库工具包 LabSQL实现对数据库的访问。这是一种基于ADO技术的数据库访问方式，通过调用已封装好的子VI，可以方便的实现数据库的访问。ADO是 Mi－crosoft 提出的应用程序接口（API）用以实现访问关系或非关系数据库中的数据。ADO 是对当前微软所支持的数据库进行操作的最有效和最简单直接的方法，它是一种功能强大的数据访问编程模式，从而使得大部分数据源可编程的属性得以直接扩展到 你的Active Server页面上。
程序中选用的是微软公司的Access数据库，Microsoft Access 是一种关系式数据库，关系式数据库由一系列表组成，表又由一系列行和列组成，每一行是一个记录，每一列是一个字段，每个字段有一个字段名，字段名在一个表 中不能重复。Access数据库以文件形式保存，文件的扩展名是MDB。在程序中，我们在数据库“si”中建立了一个名为“ziliao”的表，将实时测 得的时间、温度以及湿度的数据进行存储，这样以便以后查看。
4 结论
本文利用数据采集卡对温湿度数据进行实时采集，并通过LabVIEW进行上位机的编程控制。利用 LabVIEW的特点，对以往的温湿度检测系统进行改进，从而实现了温湿度数据显示、波形显示以及历史数据的显示的功能，并且实现了高温/湿报警。有着良 好的人机交互性，并具有操作简单，可视性好的特点。
