【文章內(nèi)容簡介】 0PB000001 濕度誤差變化的隸屬函數(shù)賦值表 論域子集3210123NB1000000NS0110000Z0001000PS0000110PB0000001 濕度模糊控制規(guī)則表NBNSZPSPBNBOFFOFFOFFOFFOFFNSOFFOFFOFFOFFONZOFFOFFOFFONONPSOFFOFFONONONPBOFFONONONON濕度誤差的基本論域定為{5%～+5%},濕度誤差變化的基本論域定為{1%～+1%}。濕度誤差及誤差變化的模糊語言變量值都取為{NB，NS，Z，PS，PB}，它們的論域都取為{3，2，1，0, 1, 2, 3}。濕度的控制量是加濕器的開與關(guān)，故語言變量取為{ON，OFF}。,。河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 硬件設(shè)計(jì) 4 硬件設(shè)計(jì) 與其他環(huán)境因子比較，溫度是設(shè)施栽培中相對(duì)容易調(diào)節(jié)控制的環(huán)境因子。溫室內(nèi)溫度的調(diào)節(jié)和控制包括保溫，加溫和降溫3種。溫度調(diào)控要求達(dá)到能維持適宜于植物生育的設(shè)定溫度。溫度的空間分布均勻，時(shí)間變化平緩。(1)保溫，為了提高溫室的保溫能力，常采用各種保溫覆蓋。具體方法就是增加保溫覆蓋的層數(shù)，采用隔熱性能好的保溫覆蓋材料，以提高設(shè)施的氣密性。(2)加溫，我國傳統(tǒng)的單屋面溫室，大多采用爐灶煤火加溫。近年來也有采用鍋爐水加溫或地?zé)崴訙氐?。大型連棟溫室和花卉溫室，則多采用集中供暖方式的水暖加溫，也有部分采用熱水或蒸汽轉(zhuǎn)換成熱風(fēng)的采暖方式，本系統(tǒng)采用電爐水暖加溫。(3)降溫，保護(hù)設(shè)施內(nèi)降溫最簡單的途徑是通風(fēng)，但在溫度過高，依靠自然通風(fēng)不能滿足作物生育要求時(shí)，必須進(jìn)行人工降溫。降溫包括遮光降溫法、屋面流水降溫法、蒸發(fā)冷卻法及強(qiáng)制通風(fēng)法。遮光降溫法是一種在室外與溫室屋頂部相距40cm處張掛遮光幕，對(duì)溫室降溫很有效。另一種在室內(nèi)掛遮光幕，降溫效果比掛在室外差。屋面流水降溫法采用時(shí)須考慮安裝成本，清除玻璃表面的水垢污染問題；蒸發(fā)冷卻法使空氣先經(jīng)過水的蒸發(fā)冷卻降溫后丙送入室內(nèi)，達(dá)到降溫目的。蒸發(fā)冷卻法有濕簾—風(fēng)機(jī)降溫法、細(xì)霧降溫法、屋頂噴霧法。本系統(tǒng)采用室外掛遮光幕除溫。 濕度的調(diào)節(jié)與控制 土壤濕度與空氣相對(duì)濕度協(xié)調(diào)一致才能達(dá)到溫室濕度的有效控制，空氣濕度調(diào)控范圍一般在60%RH～80%RH，精度為177。5%。濕度的調(diào)控影響溫度，要求濕度與溫度的調(diào)控需按一定的程序進(jìn)行。常用的濕度調(diào)節(jié)方式是加濕和去濕。(1)加濕，一股常用的方法是水噴霧法和蒸汽加濕。水噴霧法采用雙位或多位控制來實(shí)現(xiàn)；蒸汽加濕則采用電極加濕器或澆蒸加濕器實(shí)現(xiàn)。本系統(tǒng)采用水噴霧法加濕。(2)去濕,在溫室中去濕常用以下三種方式:加熱控制法、吸附法—化學(xué)除濕器和排濕換氣。在濕度的調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，溫室內(nèi)的加濕和去濕則由溫室內(nèi)的調(diào)節(jié)部件完成，這些部件有天窗、側(cè)窗、濕簾、風(fēng)機(jī)等。本系統(tǒng)采用排濕換氣法去濕。 硬件總體設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)完成以下功能:可對(duì)溫、濕度進(jìn)行多點(diǎn)自動(dòng)檢測、顯示、報(bào)警和調(diào)控。當(dāng)溫、濕度超過上、下限設(shè)定值時(shí)，可自動(dòng)發(fā)出聲光報(bào)警，并進(jìn)行溫、濕度調(diào)節(jié)控制，直到報(bào)警消除，報(bào)警的上下限值可通過觸摸鍵隨時(shí)設(shè)定。系統(tǒng)的硬件組成；（1）信號(hào)采樣電路（2）PLC基本系統(tǒng)（3）A/D轉(zhuǎn)換電路（4）人機(jī)交互界面（5）執(zhí)行電路 硬件整體框圖 信號(hào)采樣電路設(shè)計(jì) 采樣電路在整個(gè)控制裝置中占據(jù)著十分重要的地位，采樣值是PLC主要處理的數(shù)據(jù)，是實(shí)施控制的依據(jù)，所以保證采樣電路的準(zhǔn)確是進(jìn)行良好控制的基礎(chǔ)。 溫度傳感器的選擇傳感器的選用首先應(yīng)考慮安裝使用方便，變換電路簡單等特點(diǎn)。溫度傳感器按測量方式可分為接觸式和非接觸式兩大類，按照傳感器材料及電子元件特性分為熱電阻和熱電偶兩大類。溫度傳感器有四種主要類型：熱電偶、熱敏電阻、電阻溫度檢測器（RTD）和IC溫度傳感器。IC溫度傳感器又包括模擬輸出和數(shù)字輸出兩種類型。溫度傳感器是最早開發(fā)，應(yīng)用最廣的一類傳感器。溫度傳感器的市場份額大大超過了其他的傳感器。現(xiàn)存的溫度傳感器類型很多，性能參數(shù)參差不齊。下面將對(duì)市場上流行的溫度傳感器做一個(gè)性能參數(shù)對(duì)比，選出適合本設(shè)計(jì)的溫度傳感器。 常用溫度傳感器對(duì)比表 性能型號(hào)溫度范圍（℃）控溫穩(wěn)定 度總不確定 度工作電源類型優(yōu)點(diǎn)生產(chǎn)廠家DS18B2055～+125177?！?～5V/DC熱電偶方便多點(diǎn)組網(wǎng)DALLSP10070～500%﹤10mA熱電阻便宜HeraousDHT1120～90%RH， 0～50℃177。1%RH/年177。5%RH， 177。2℃3～5V/DC溫濕度復(fù)合傳感器可同時(shí)對(duì)溫濕度進(jìn)行測量奧松TCN75AVOA55～+125177。3176。C～ V集成電路 (IC)體積小，安裝方便MICROCHIPAD59055～+150177?！? ～ 30 V集成電路 (IC)耐腐蝕，適合遠(yuǎn)距離傳輸ANALOG DEVICES對(duì)比以上傳感器參數(shù)，AD590擁有跟靈活的電壓選擇范圍和更精確的測量精度，其測量范圍也完全滿足溫室溫度測量要求。因此，盡管AD590售價(jià)更高，本設(shè)計(jì)也選擇AD590作為系統(tǒng)溫度測量所需的溫度傳感器。AD590是美國ANALOG DEVICES公司的單片集成兩端感溫電流源，其輸出電流與絕對(duì)溫度成比例。在4 V至30 V電源電壓范圍內(nèi)，該器件可充當(dāng)一個(gè)高阻抗、恒流調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)系數(shù)為1 181。A/K。片內(nèi)薄膜電阻經(jīng)過激光調(diào)整，可用于校準(zhǔn)器件， (25176。C) 181。A電流。AD590適用于150176。C以下、目前采用傳統(tǒng)電氣溫度傳感器的任何溫度檢測應(yīng)用。低成本的單芯片集成電路及無需支持電路的特點(diǎn)，使它成為許多溫度測量應(yīng)用的一種很有吸引力的備選方案。應(yīng)用AD590時(shí)，無需線性化電路、精密電壓放大器、電阻測量電路和冷結(jié)補(bǔ)償。除溫度測量外，還可用于分立器件的溫度補(bǔ)償或校正、與絕對(duì)溫度成比例的偏置、流速測量、液位檢測以及風(fēng)速測定等。AD590可以裸片形式提供，適合受保護(hù)環(huán)境下的混合電路和快速溫度測量。AD590特別適合遠(yuǎn)程檢測應(yīng)用。它提供高阻抗電流輸出，對(duì)長線路上的壓降不敏感。任何絕緣良好的雙絞線都適用，與接收電路的距離可達(dá)到數(shù)百英尺。這種輸出特性還便于AD590實(shí)現(xiàn)多路復(fù)用：輸出電流可以通過一個(gè)CMOS多路復(fù)用器切換，或者電源電壓可以通過一個(gè)邏輯門輸出切換。綜上所述，溫度傳感器AD590是電流輸出型溫度傳感器，以電流輸出量作為溫度指示，其電流溫度靈敏度為1。它的輸出電流精確地正比于絕對(duì)溫度，可以作為精確測溫元件。A0590只需要一個(gè)電源(+4V～+30V),即可實(shí)現(xiàn)溫度到電流源的轉(zhuǎn)換，使用方便。AD590的校準(zhǔn)精度可達(dá)177?！?，當(dāng)其在常溫區(qū)范圍內(nèi)校正后，測量精度可達(dá)177?！妗Ｗ鳛橐环N正比于溫度的高阻電流源，它克服了電壓輸出型溫度傳感器在長距離溫度遙測和遙控應(yīng)用中電壓信號(hào)損失和噪聲干擾等問題，不易受接觸電阻、引線電阻和電壓噪聲的干擾。因此，除適用于多點(diǎn)溫度測量外，特別適用于遠(yuǎn)距離溫度測量和控制。因此，選用溫度AD590傳感器可達(dá)到設(shè)計(jì)要求。 溫度檢測電路的設(shè)計(jì)傳感器系統(tǒng)的主要功能是將傳感器采樣得到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成溫室現(xiàn)場控制器所需要的信號(hào)。溫室環(huán)境參數(shù)的檢測中，傳感器位于作物需要檢測的位置，一般通過雙紋線將檢測的信號(hào)遠(yuǎn)距離傳輸?shù)綔厥铱刂破鲀?nèi)。 要想克服簡單電路的缺陷，就要使得增益調(diào)整和補(bǔ)償調(diào)整相互獨(dú)立。本文設(shè)計(jì)了具有獨(dú)立調(diào)節(jié)功能的測溫電路。傳感器AD590的輸出電流(T為攝氏溫度)，因此測得電壓。但由于AD590的增益有偏差，電阻也有誤差，因此應(yīng)對(duì)電路進(jìn)行調(diào)整。調(diào)整的方法為:把AD590放于冰水混合物中，調(diào)節(jié)電位器R1,使；或者在室溫(25℃)的條件下通過調(diào)節(jié)電位器R2,使電壓,調(diào)整電位R3,使。這種調(diào)整的方法，可以保證在0℃或25℃附近有較高精度。+12VAD590100K10K10K10K10K10K10K20KOUTA1A2A3R1R2R31K 溫度傳感器輸入電路。 AD590溫度與電流關(guān)系表攝氏溫度AD590電流經(jīng)10電壓0℃10℃20℃30℃40℃50℃60℃100℃ 濕度傳感器的選擇 在非電物理量的檢測中，濕度的測量是比較困難的。濕度信號(hào)的傳遞必須靠水對(duì)濕敏元件直接接觸來完成，因此濕敏元件只能直接暴露于待測環(huán)境中，而不能密封，這些都導(dǎo)致濕度傳感器的壽命較短。目前己有幾十種濕敏器件，按感濕材料來分，大致有四類:電解質(zhì)、半導(dǎo)體陶瓷、高分子和其它。本系統(tǒng)需要檢測溫室內(nèi)空氣的相對(duì)濕度，它是絕對(duì)濕度和飽和濕度之比。根據(jù)溫室濕度控制的特點(diǎn)，本設(shè)計(jì)采用電容式濕敏元件作為濕度傳感器。在電容式濕敏元件中，市場上比較多見的是HS1101，因此本設(shè)計(jì)選擇HS1101作為濕度傳感器。濕度傳感器HS1101是基于獨(dú)特工藝設(shè)計(jì)的電容元件，這些相對(duì)濕度傳感器可以大批量生產(chǎn)。可以應(yīng)用于辦公室自動(dòng)化，車廂內(nèi)空氣質(zhì)量控制，家電，工業(yè)控制系統(tǒng)等。它有以下幾個(gè)顯著的特點(diǎn)： 全互換性，在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下不需校正； 長時(shí)間飽和下快速脫濕； 可以自動(dòng)化焊接，包括波峰或水浸； 高可靠性與長時(shí)間穩(wěn)定性； 專利的固態(tài)聚合物結(jié)構(gòu)； 可用于線性電壓或頻率輸出回路； 快速反應(yīng)時(shí)間。 HS1101與HS1100的實(shí)物對(duì)照?qǐng)D相對(duì)濕度在0%～100%RH范圍內(nèi)；電容量由162pF變到200pF,其誤差不大于2%RH；響應(yīng)時(shí)間小于5s；℃?？梢娖渚仁禽^高的。其濕度－。： HS1101常用參數(shù)參數(shù)符號(hào)參數(shù)值單位工作溫度Ta40～100℃儲(chǔ)存溫度Tstg40～125℃供電電壓Vs10Vac濕度范圍RH0～100%RH焊接時(shí)間（260℃）t10S20 40 60 80 100 相對(duì)濕度% 200 190 180 170 電容F HS1101濕度－電容響應(yīng)曲線 濕度檢測電路的設(shè)計(jì)HS1101電容傳感器，在電路構(gòu)成中等效于一個(gè)電容器件，其電容量隨著所測空氣濕度的增大而增大。涉及如何將電容的變化量準(zhǔn)確地轉(zhuǎn)變?yōu)橛?jì)算機(jī)易于接受的信號(hào)時(shí)，使其不受寄生電容的干擾，可采用的方法有兩種:一是將HS1101置于運(yùn)放與阻容組成的橋式振蕩電路中，所產(chǎn)生的正弦波電壓信號(hào)經(jīng)整流、直流放大、再A/D轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。另一種是將HS1101置于555振蕩電路中，將電容值的變化轉(zhuǎn)為與之呈反比的電壓頻率信號(hào)，可直接被計(jì)算機(jī)所采集。本文選用的是NE556芯片，它內(nèi)部含有兩個(gè)NE555定時(shí)器。其中R1, R2,C1, C2和NE556構(gòu)成多諧振蕩器，外接電阻R1, R2與濕敏電容C1構(gòu)成了對(duì)電容C1的充電回路，7端通過芯片內(nèi)部的晶體管對(duì)地短路又構(gòu)成了對(duì)C1的放電回路，井將引腳6端相連引入到片內(nèi)比較器。該振蕩電路兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)的交替過程如下:首先電源通過R R2向C2充電，經(jīng)t1充電時(shí)間后，充至芯片內(nèi)比較器的高觸發(fā)電平，約2/3 ，此時(shí)輸出引腳3端由高電平突降為低電平，然后通過R2放電，經(jīng)t2放電時(shí)問后，下降到比較器的低觸發(fā)電平，約1/3,此時(shí)輸出引腳3端又由低電平躍升為高電平。如此翻來覆去，形成方波輸出。此信號(hào)可直接被計(jì)算機(jī)采集。NE556+5V10K R4OUT100KR115KR2C11MR3HS1101C21u C41234567891112101314C3 濕度測量電路 執(zhí)行機(jī)構(gòu)及電氣控制設(shè)計(jì) 溫室的執(zhí)行機(jī)構(gòu)可分為兩大類:一類是正反轉(zhuǎn)運(yùn)行電機(jī)，如開窗、拉幕等，這些電機(jī)需要正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和停止，必須有限位開關(guān)。另一類是開關(guān)控制設(shè)備，如通風(fēng)機(jī)、嘖水泵等。本設(shè)計(jì)中包括的環(huán)境調(diào)控裝置有:外遮陽幕、保溫被、前后窗、天窗側(cè)窗、通風(fēng)機(jī)、加熱爐和噴水泵。1）電機(jī)選型目前市場上流行的電機(jī)多種多樣，三相異步電動(dòng)機(jī)主要有Y、Y2系列兩種。下面對(duì)Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)做一下參數(shù)對(duì)比。 Y系列電機(jī)參數(shù)對(duì)比表型 號(hào)功率（KW）額定電流（A）額定轉(zhuǎn)速（rpm）效率（%）功率因數(shù)（cos）Tst/TNLst/INTmin/TNTmax/TN同步轉(zhuǎn)速3000轉(zhuǎn)/分Y80M122830Y80M22Y90S22840Y90L2Y100L232870Y112M242890Y132S121129