【文章內(nèi)容簡介】 可編程上電狀態(tài)是 傳感器的選型1． 溫度、濕度信號檢測采用Honeywell公司的CHT3W2TLD溫濕度傳感器，該傳感器能同時采集溫度和濕度，且線性較好，輸出電壓范圍為0～5V(三線制)。傳感器技術(shù)指標見下表32：表32 溫濕度傳感器特性參數(shù)表相對濕度溫度濕度傳感器: HIH3610 (燒結(jié)濾網(wǎng)保護)溫度傳感器: Pt1000 IEC751 class B測量范圍: 0～100%RH測量范圍: 20176。C～+85176。C精度: 177。 3%RH (@20176。C, 20~80%RH)精度: 177。 176。C (@25176。C)總精度: 177。 5%RH總精度: 177。 176。C (0～40176。C)長期穩(wěn)定性: 177。 1%RH/年長期穩(wěn)定性: 177。 176。C /年供電電源: 10～30VDC （標稱12VDC）負載電阻: 100500Ω（4~20mA），=100kΩ（0~5V）消耗電流: 最大40mA圖33 溫濕度傳感器輸出特性圖 圖34 溫濕度傳感器外形及接線圖由于傳感器完全線性： 溫度電壓關系為0~5V對應20~85℃，因此程序中可用下式計算溫度： ()濕度電壓關系為0~5V對應0~100%RH，因此程序中可用下式計算濕度： ()2． 消防報警探頭采用了JTYGDG3智能光電感煙探測器，該探測器是采用紅外線散射的原理探測火災。在無煙狀態(tài)下，只接收很弱的紅外光，當有煙塵進入時，由于散射的作用，使接收光信號增強；當煙塵達到一定濃度時，可輸出報警信號。（1）技術(shù)參數(shù)工作電壓：信號總線電壓：總線24V，允許范圍：16V～28V工作電流：監(jiān)視電流≤；報警電流≤靈敏度（響應閾值）：可設定3個靈敏度級別，探測器出廠靈敏度級別為2級。當現(xiàn)場環(huán)境需要在少量煙霧情況下快速報警時，可以將靈敏度級別設定為1級；當現(xiàn)場環(huán)境灰塵較多時或者風沙較多的情況下，可以將靈敏度級別設定為3級。響應閾值：～報警確認燈：紅色，巡檢時閃爍，報警時常亮編碼方式：電子編碼（編碼范圍為1～242）線制：信號二總線，無極性使用環(huán)境：溫 度：10℃～+50℃；相對濕度≤95%，不凝露（2）探測器外形探測器外形示意圖如下圖35所示。圖35　探測器外形示意圖3. 紅外探測 采用PA461 超小型幕簾式雙元紅外探頭檢測速度： 工作溫度：10+50℃電源輸入：1016VDC， 鏡片：Fresnel垂直保護鏡片保護范圍：6m（水平）；（垂直） 安裝高度：安裝位置：壁掛或吸頂 抗射頻干擾：20V/m1000MHz警報顯示：紅色LED亮 警報時間：3秒警報輸出：常閉，24VDC 重量：30g工作濕度：95% 尺寸：702825mm防拆開關：常閉，蓋被拆除開路，24VDC 4. 轉(zhuǎn)子臺轉(zhuǎn)速檢測傳感器采用深圳市海城電子科技有限公司的H92B4直射式光電傳感器。 表33 光電傳感器特性參數(shù)表極限參數(shù)（Ta=25℃）項目符號數(shù)值單位輸入正向電壓IF50mA反向電壓Vr5V耗散功率P75mW輸出集射電壓Vcco25V射集電壓Vcco5V集電極功耗Pc50mW工作溫度Topr20~65℃存儲溫度Tspg30~75℃光電特性（Ta=25℃）項目符號測試條件最小典型最大單位u正向壓降V FIr=20mAV反向電流IRV R=3V10uA輸出集電極遮電流IccoVcc=20V1uA集電極通電流ILVcc=5V IF=8mAmA飽和壓降V CEIF=8mA Ic=V傳輸特性響應時間TrIF=20mA Vcc=5VIRc=100Ω10uSTf10uS傳輸比C TRIF=10mA V CE=10V10%5. 轉(zhuǎn)子臺振動檢測傳感器采用上海冉普科技有限公司的RP6700T型速度振動傳感器頻率響應：5~1000Hz； 靈敏度：20mv/mm/s；線性誤差：%； 安裝方式：通用；工作溫度：25～+70℃； 工作電壓：DC12V。6. 轉(zhuǎn)子臺渦流檢測傳感器采用深圳歐鵬科技有限公司OPENDWLB型渦流傳感器量程：； 靈敏度：8mv/181。m；分辨率：1181。m； 頻率范圍：0～4000Hz；線性度：%第4章 基于LabVIEW的監(jiān)控系統(tǒng)設計 系統(tǒng)模塊劃分根據(jù)系統(tǒng)功能要求，本系統(tǒng)軟件設計主要包括用戶認證模塊、房間溫度采集與顯示模塊、房間濕度采集與顯示模塊、開關量采集與顯示模塊、開關量輸出模塊、渦流檢測實驗模塊、振動檢測實驗模塊、稱重檢測實驗模塊、轉(zhuǎn)速測控實驗模塊與圖像采集與遠程傳輸模塊等11個功能模塊。具體軟件結(jié)構(gòu)框圖如圖41所示：圖41系統(tǒng)軟件框圖 用戶認證模塊設計采用LabSQL數(shù)據(jù)庫技術(shù)，實現(xiàn)了用戶的合法身份認證、數(shù)據(jù)庫管理。遠程用戶登陸界面如圖所示：首先要求用戶輸入賬號及密碼，當連續(xù)三次輸入錯誤時彈出錯誤提示并退出程序運行。當以測試員身份輸入正確后可看到圖示進入系統(tǒng)、修改密碼功能鍵，管理員身份進入時同時還具有用戶管理權(quán)限。（a） 遠程用戶登陸界面 （b） 登陸錯誤提示對話框（c） 測試員登陸界面 （d） 管理員登陸界面圖42 遠程用戶登陸界面測試員和管理員均可點擊修改密碼功能鍵以修改本人密碼，要求兩次輸入密碼一致，相應提示信息通過用戶對話框形式給出。 （a） 修改密碼對話框 （b） 錯誤輸入提示框 （c） 密碼修改成功提示圖43 修改密碼界面管理員可以點擊用戶管理功能鍵，進入用戶管理界面后修改其他人的密碼、權(quán)限和增加、減少用戶。（a） 增加用戶操作對話框 （b） 刪除用戶提示框（c） 編輯用戶信息對話框圖44 用戶管理界面圖45 用戶管理系統(tǒng)源程序 用戶界面設計根據(jù)功能不同設計了實驗室環(huán)境監(jiān)控和轉(zhuǎn)子臺監(jiān)控兩種界面，用戶可通過點擊選項卡直接切換功能。左側(cè)可看到監(jiān)控參數(shù)和控制按鈕，右側(cè)是遠程圖像的實時畫面。圖46 實驗室環(huán)境監(jiān)控用戶界面實驗室環(huán)境監(jiān)控用戶界面可看到溫度、濕度、消防、紅外、門狀態(tài)等各監(jiān)控參數(shù)的實時變化，同時可通過空調(diào)和照明開關遠程控制房間空調(diào)和照明的開與關。同時右側(cè)可實時觀察實驗室圖像。圖47 轉(zhuǎn)子臺監(jiān)控用戶界面轉(zhuǎn)子臺監(jiān)控用戶界面提供了稱重、渦流、轉(zhuǎn)速、振動四個遠程實驗按鈕，當用戶按下其中一個實驗按鈕時將打開相應程序并運行，同時可在右側(cè)觀察轉(zhuǎn)子臺運行情況。 程序結(jié)構(gòu)設計程序流程采用了基于隊列和事件管理的生產(chǎn)者消費者多線程編程框架。所有事件均由一個事件循環(huán)統(tǒng)一管理，每個功能模塊則在一個基于隊列的狀態(tài)機循環(huán)中處理。在無事件觸發(fā)時，系統(tǒng)按圖48的流程運行： 圖48 無事件觸發(fā)時的系統(tǒng)流程圖所有前面板控制器（即：用戶可操作的控件）的值改變時，均被定義成一個相應事件，并在狀態(tài)隊列中及時插入相應狀態(tài)，從而保證了程序的及時響應。l 照明開關、空調(diào)開關被觸發(fā)時：在狀態(tài)隊列中插入開關量輸出狀態(tài)，進入圖48的A循環(huán)（環(huán)境監(jiān)控）；l 稱重實驗、渦流實驗、轉(zhuǎn)速實驗、振動實驗按鈕被觸發(fā)時：在狀態(tài)隊列中插入相應實驗狀態(tài)，進入圖48的B循環(huán)（轉(zhuǎn)子臺監(jiān)控）；l 選項卡被改變時：則轉(zhuǎn)向圖48流程圖C處，從而進入新的程序流程運行；l 攝像控制被按動時：在狀態(tài)隊列中加入圖像采集狀態(tài)；l 停止按鈕被按下時：控制程序停止。相關事件及其處理程序如圖49所示。圖49 事件處理程序程序的每個功能模塊，即狀態(tài)在一個基于隊列的狀態(tài)機循環(huán)中處理，每當狀態(tài)被處理時均會出隊列，因此隊列中始終只有一到兩個最近要處理的狀態(tài)，通過生產(chǎn)者/消費者程序結(jié)構(gòu)完成不同狀態(tài)的自由轉(zhuǎn)移，保證程序能及時響應用戶需求。同時也方便了將來功能的擴展。圖410 生產(chǎn)者/消費者程序結(jié)構(gòu) 數(shù)據(jù)采集模塊設計本系統(tǒng)除圖像通過計算機USB攝像頭單獨采集外，其他所有信號均通過PCI6251數(shù)據(jù)采集卡實現(xiàn)采集與輸出。 信號采集與顯示模塊設計圖411 溫度、濕度信號采集與顯示程序模塊設計溫度傳感器根據(jù)其輸出特性采取差值計算的方法將電壓值換算成溫度并顯示。 開關信號采集與顯示模塊設計圖412 開關量讀取程序模塊 空調(diào)與照明開關輸出模塊設計圖413 空調(diào)與照明開關輸出程序模塊設計 稱重實驗模塊設計該實驗項目主要完成稱重傳感器的特性測定，通過PCI6251數(shù)據(jù)采集卡模擬輸入通道A4對傳感器電橋的輸出電壓進行信號采集，程序設計了人機交互的界面，通過砝碼的自動或手動加載和卸載，逐點測定傳感器在不同載荷時的輸出電壓，并將所有測量數(shù)據(jù)進行線性分析、回差分析，最終獲得傳感器的靈敏度和特性曲線。實驗結(jié)束后可將數(shù)據(jù)進行自動存盤。圖414 稱重實驗系統(tǒng)組成框圖圖415 稱重實驗程序流程圖圖416 稱重實驗子程序框圖圖417 稱重實驗前面板設計程序開始運行后，可以選擇加載或卸載測試，系統(tǒng)實時顯示測試電壓與質(zhì)量值，并描繪出特性曲線，測試結(jié)束后可看到擬合直線，測試結(jié)束數(shù)據(jù)自動存盤至C:\，測試數(shù)據(jù)文件見圖418所示。圖418 稱重實驗存盤數(shù)據(jù) 渦流實驗模塊設計該實驗項目主要利用兩個渦流傳感器對轉(zhuǎn)子臺轉(zhuǎn)軸進行軸心軌跡測試，幫助學生學習渦流傳感器。圖419渦流實驗子程序框圖圖420渦流實驗子程序前面板 轉(zhuǎn)速測控實驗模塊設計該實驗項目主要完成直流伺服電機的轉(zhuǎn)速PID控制實驗，通過光電傳感器輸出脈沖的頻率分析檢測電機轉(zhuǎn)速，學生可以通過程序前面板PID調(diào)節(jié)器參數(shù)整定控件和給定轉(zhuǎn)速控件的調(diào)節(jié)控制電機轉(zhuǎn)速，從而在學習光電傳感器應用的同時了解相關控制理論知識。圖421