某室內(nèi)植物園溫濕度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 摘要 摘要隨著工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化程度的不斷提高，模糊控制技術(shù)已得到了廣泛的推廣和應(yīng)用。這種建立在模糊控制理論基礎(chǔ)上的控制技術(shù)為工業(yè)控制、家用電器和儀器儀表智能化的應(yīng)用提供了一種全新的、有效的控制方法，并具有很大的實(shí)用意義和前景。本設(shè)計(jì)根據(jù)室內(nèi)植物園環(huán)境控制的特點(diǎn)，應(yīng)用模糊控制理論，對(duì)植物園內(nèi)的溫度、濕度環(huán)境因子進(jìn)行自動(dòng)控制，完成了整個(gè)控制系統(tǒng)的軟、硬件設(shè)計(jì)。第一章對(duì)室內(nèi)植物園智能控制系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀作了一個(gè)簡(jiǎn)單介紹，并確定了本設(shè)計(jì)的研究目標(biāo)；第二章對(duì)三菱FX2N系列PLC做了簡(jiǎn)單介紹，并設(shè)計(jì)了PLC的接口電路；第三章應(yīng)用模糊控制理論，介紹了室內(nèi)植物園溫度、濕度模糊控

2、制器的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)；第四章介紹了系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)；第五章介紹了系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)；最后對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的完成作出了總結(jié)。關(guān)鍵詞：室內(nèi)植物園,模糊控制技術(shù),PLC河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） Abstract AbstractWith industrial production increasing the degree of automation, fuzzy control technology has been widely promoted and applied. This built on the fuzzy control theory based on the control techno

3、logy for industrial control, home appliances and instrumentation intelligent application provides a new, effective control method, and has great practical significance and prospects.The design according to the characteristics of indoor environmental control Botanic Gardens, the application of fuzzy

4、control theory, the Botanical Garden of the temperature and humidity automatic control of environmental factors, the completion of the entire control system software and hardware design.The first chapter of the indoor botanical garden intelligent control system development status made a brief introd

5、uction, and to determine the design of the research objectives; second chapter Mitsubishi FX2N Series PLC madea brief introduction, and the design of the PLC interface circuit; Third Chapter fuzzy control theory, introduced the indoor botanical garden temperature and humidity fuzzy controller design

6、 and implementation; fourth chapter describes the system hardware design; fifth chapter describes the system software design; final completion of the entire system to make a summary .Keywords: Indoor Botanical Garden; fuzzy control technology; PLCI河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 目錄 目錄摘要IAbstractII目錄III1 緒論11.1 設(shè)計(jì)背

7、景11.2 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)11.2.1 確定系統(tǒng)的控制任務(wù)11.2.2 輸入輸出接口設(shè)計(jì)22 微型計(jì)算機(jī)選擇52.1 三菱FX2N-48MR PLC 介紹52.2 三菱FX2N-48MR PLC技術(shù)參數(shù)62.3 三菱FX2N-48MR PLC開(kāi)發(fā)環(huán)境62.4 三菱FX2N-48MR PLC規(guī)格參數(shù)73 控制算法設(shè)計(jì)83.1 溫室溫度模糊控制器及系統(tǒng)設(shè)計(jì)83.1.1 模糊控制器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)83.1.2 溫度對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育的影響93.1.3 精確量的模糊化103.1.4 模糊控制規(guī)則113.1.5 模糊控制算法設(shè)計(jì)123.2 空氣濕度模糊控制器設(shè)計(jì)133.2.1 濕度對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育的影響133.2

8、.1 濕度模糊控制144 硬件設(shè)計(jì)164.1調(diào)控方式選擇及硬件總體設(shè)計(jì)164.1.1溫度的調(diào)節(jié)與控制164.1.2 濕度的調(diào)節(jié)與控制164.1.3 硬件總體設(shè)計(jì)174.2 信號(hào)采樣電路設(shè)計(jì)174.2.1 溫度傳感器的選擇184.2.2 溫度檢測(cè)電路的設(shè)計(jì)194.2.3 濕度傳感器的選擇214.2.4 濕度檢測(cè)電路的設(shè)計(jì)224.3 執(zhí)行機(jī)構(gòu)及電氣控制設(shè)計(jì)234.3.1執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選型234.3.2電氣控制電路設(shè)計(jì)274.4 PLC輸入輸出接線(xiàn)圖295 軟件設(shè)計(jì)315.1 PLC輸入輸出地址分配325.2 程序編寫(xiě)335.2.1 程序流程圖335.2.2 程序中用到的指令介紹345.2.3 源程序設(shè)

9、計(jì)356 總結(jié)41參考文獻(xiàn)42致謝44附錄A45附錄B46附錄C47河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 緒論1 緒論1.1 設(shè)計(jì)背景PLC (Programmable Logic Controller)是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專(zhuān)為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作指令，并通過(guò)數(shù)字式、校擬式的輸入和輸出，控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)外部設(shè)備，都應(yīng)按易于使工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。原始的植物園濕溫度的控制系統(tǒng)是應(yīng)用手動(dòng)控制，后來(lái)又發(fā)展到機(jī)械設(shè)備，到20世紀(jì)70年代計(jì)算

10、機(jī)的應(yīng)用替代了原始的機(jī)械設(shè)備的控制，使溫室控制進(jìn)入了一個(gè)新的時(shí)期。美國(guó)、以色列、日本、荷蘭等國(guó)均致力干該項(xiàng)技術(shù)的研究，并取得了公認(rèn)的成就。國(guó)外的高檔溫室已達(dá)到了工廠(chǎng)化管理的程度，對(duì)多種環(huán)境因子能夠進(jìn)行集中調(diào)控。我國(guó)植物園的整體水平與世界上發(fā)達(dá)國(guó)家相比差距較大，表現(xiàn)在設(shè)施結(jié)構(gòu)、配套設(shè)備、環(huán)境調(diào)控、管理技術(shù)等方面。高檔溫室基本上靠進(jìn)口，價(jià)格昂貴，其自動(dòng)化控制與監(jiān)控系統(tǒng)更是如此。目前智能溫室的發(fā)展趨勢(shì)是采用各種傳感器檢測(cè)溫室環(huán)境參數(shù)，自動(dòng)調(diào)節(jié)各個(gè)設(shè)備的工作狀況，從而達(dá)到全天氣候無(wú)人監(jiān)控條件下的植物園控制系統(tǒng)能正常運(yùn)行，并且能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理。1.2 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)1.2.1 確定系統(tǒng)的控制任務(wù)

11、 本設(shè)計(jì)實(shí)例的對(duì)象是包括兩個(gè)展覽區(qū)的室內(nèi)植物園，每個(gè)展覽區(qū)包括一個(gè)獨(dú)立的溫室，分別是熱帶雨林區(qū)、沙生植物區(qū)。各溫室的溫濕度既可自行設(shè)定，也可以人工設(shè)定，并能夠自動(dòng)調(diào)節(jié)。要求系統(tǒng)能夠?qū)χ参飯@內(nèi)的溫濕度進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)量和有效的控制，要求系統(tǒng)能夠自動(dòng)關(guān)窗、給水、送風(fēng)等。所要控制的設(shè)備主要有水泵、三相異步電機(jī)等。本系統(tǒng)不僅要考慮對(duì)空氣溫濕度的控制，還要考慮對(duì)土壤溫濕度的控制，不考慮對(duì)光照、CO2濃度等參數(shù)的控制。綜上所述，本系統(tǒng)應(yīng)完成的主要任務(wù)有：1) 兩個(gè)溫室的溫濕度數(shù)據(jù)采集和閉環(huán)控制。2）電機(jī)和水泵的啟?？刂?。3）溫濕度的顯示和人機(jī)交互的實(shí)現(xiàn)。此外，還要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的越限和故障報(bào)警等功能。對(duì)于溫室內(nèi)溫濕

12、度控制，溫濕度必須進(jìn)行多點(diǎn)采樣?？紤]在溫室內(nèi)各處安裝溫濕度傳感器，對(duì)溫室內(nèi)各參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，選用數(shù)據(jù)采集器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集及通訊，通過(guò)485總線(xiàn)傳輸數(shù)據(jù)。通過(guò)監(jiān)測(cè)程序?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理。溫室常用設(shè)備有雙向天窗、側(cè)窗、內(nèi)/外遮陽(yáng)幕、內(nèi)保溫幕、多級(jí)風(fēng)扇、濕簾、濕簾外翻窗、微霧降溫加濕系統(tǒng)、環(huán)流風(fēng)扇、補(bǔ)光燈、空調(diào)、熱風(fēng)機(jī)、C02補(bǔ)氣、水暖混水閥、水暖循環(huán)泵、負(fù)壓變頻調(diào)速風(fēng)機(jī)(用于檢疫隔離溫室)、灌溉閥、灌溉水泵等。對(duì)溫室內(nèi)各參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，同時(shí)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備(如風(fēng)機(jī)、噴淋、溫控)進(jìn)行自動(dòng)控制。根據(jù)以上分析，可初步畫(huà)出系統(tǒng)構(gòu)成粗框圖如圖1.1所示。下面根據(jù)圖1.1再逐步進(jìn)行系統(tǒng)的分析、設(shè)計(jì)。溫度傳感器采樣保持器

13、AD轉(zhuǎn)換器CPU溫濕度設(shè)定人機(jī)交互界面繼電器保溫被噴水泵通風(fēng)機(jī)濕簾遮陽(yáng)幕側(cè)窗雙向天窗加熱爐多路切換器濕度傳感器圖1.1 系統(tǒng)構(gòu)成框圖1.2.2 輸入輸出接口設(shè)計(jì)（一）溫濕度檢測(cè)模擬輸入接口設(shè)計(jì) 一個(gè)溫室里面使有多個(gè)傳感器采集點(diǎn)，通過(guò)RS485將采集數(shù)據(jù)統(tǒng)一匯聚到集采設(shè)備，工業(yè)集采設(shè)備采用232/485通信方式與無(wú)線(xiàn)通信模塊進(jìn)行連接，對(duì)傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行集中輪詢(xún)后將數(shù)據(jù)通過(guò)串口送往無(wú)線(xiàn)通訊模塊。采用標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)串口通信，即插即用，使用高規(guī)格的模具設(shè)計(jì)，方便維護(hù)，工程人員無(wú)需太多的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，在短時(shí)間內(nèi)即可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的安裝與運(yùn)行。并且可以靈活解決項(xiàng)目點(diǎn)不斷增多的需求，可隨時(shí)對(duì)現(xiàn)有的系統(tǒng)新增監(jiān)控點(diǎn)而且對(duì)現(xiàn)有系

14、統(tǒng)無(wú)任何影響。RS232/485接口如圖1.2所示。 1RXD 2TXD 3 4GND 5 6 7 8 912 RXD3 TXD45 GND678912345A 678B 9A (紅線(xiàn))B (黑線(xiàn)) 接口：RS232 接口：RS485圖1.2 RS232/485接口電路（二）人機(jī)交互接口設(shè)計(jì)人機(jī)界面（Human Machine Interface）又稱(chēng)為人機(jī)接口，簡(jiǎn)稱(chēng)為HMI。從廣義上說(shuō)，HMI泛指計(jì)算機(jī)與操作人員交換信息設(shè)備。在控制領(lǐng)域，HMI一般特指用于操作人員與控制系統(tǒng)之間進(jìn)行對(duì)話(huà)和相互作用的專(zhuān)用設(shè)備。人機(jī)界面是按工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境應(yīng)用來(lái)設(shè)計(jì)的，正面的防護(hù)等級(jí)為IP65，背面的防護(hù)等級(jí)為IP2

15、0，堅(jiān)固耐用，其穩(wěn)定性和可靠性與PLC相當(dāng)，能在惡劣的工業(yè)環(huán)境中長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)運(yùn)行，因此人機(jī)界面是PLC的最佳搭檔。綜上所述，本設(shè)計(jì)擬采用HMI觸摸屏系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互。PLC與HMI觸摸屏之間用串口連接線(xiàn)連接。如圖1.3所示。PLCHMI串口連接線(xiàn) 圖1.3 人機(jī)交互界面通信線(xiàn)路設(shè)計(jì)HMI觸摸屏系統(tǒng)包括兩個(gè)部分：檢測(cè)裝置和控制器。觸摸屏檢測(cè)裝置安裝在顯示器的顯示表面，用于檢測(cè)用戶(hù)的觸摸位置，在將該處的信息傳送給觸摸屏控制器?？刂破鹘邮諄?lái)自觸摸點(diǎn)檢測(cè)裝置的觸摸信息，并將它轉(zhuǎn)換成觸點(diǎn)坐標(biāo)，判斷出觸摸的意義后送給PLC。他同時(shí)能接收PLC發(fā)來(lái)的命令并加以執(zhí)行，如動(dòng)態(tài)的顯示開(kāi)關(guān)量和模擬量等。PLC工作時(shí)，

16、將采集到的輸入信號(hào)狀態(tài)存放在輸入映像區(qū)對(duì)應(yīng)的位上，將運(yùn)算的結(jié)果存放到輸出映像區(qū)對(duì)應(yīng)的位上。PLC在執(zhí)行用戶(hù)程序時(shí)所需輸入繼電器、輸出繼電器的數(shù)據(jù)取自于IO映像區(qū)，而不直接與外部設(shè)備發(fā)生關(guān)系。 在運(yùn)行工作模式時(shí)，PLC要進(jìn)行內(nèi)部處理、通信服務(wù)、輸入處理、程序處理、輸出處理，然后按上述過(guò)程循環(huán)掃描工作。PLC通過(guò)反復(fù)執(zhí)行反映控制要求的用戶(hù)程序來(lái)實(shí)現(xiàn)控制功能。為了使PLC的輸出及時(shí)的響應(yīng)隨時(shí)可能變化的輸入信號(hào)，用戶(hù)程序不只是執(zhí)行一次，而是不斷的重復(fù)執(zhí)行。通過(guò)HMI觸摸屏上按鍵與變量建立連接，按下觸摸屏上的按鍵，觸摸屏控制器做出反應(yīng)，給PLC發(fā)出信號(hào)，然后PLC做出反應(yīng)，驅(qū)動(dòng)各自控制的內(nèi)部繼電器動(dòng)作。

17、3河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 微型計(jì)算機(jī)選擇 2 微型計(jì)算機(jī)選擇計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)各主機(jī)有各自的特點(diǎn)： ·PLC專(zhuān)為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)，可靠性高，編程容易，功能完善，擴(kuò)展靈活，安裝調(diào)試方便。 ·工控機(jī)是一種面向工業(yè)控制、采用標(biāo)準(zhǔn)總線(xiàn)技術(shù)和開(kāi)放式體系結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)，配有豐富的外圍接口，具有可靠性高，可維修性好，環(huán)境適應(yīng)力強(qiáng)，控制實(shí)時(shí)性強(qiáng),輸入輸出通道完善等優(yōu)點(diǎn)。 ·單片機(jī)體積小、功能全、價(jià)格低、軟件豐富、面向控制、開(kāi)發(fā)應(yīng)用方便。 ·DSP采用改進(jìn)型的哈佛結(jié)構(gòu)，具有專(zhuān)門(mén)的硬件乘法器，光泛采用流水線(xiàn)操作，提供特殊指令，可以用來(lái)快速地實(shí)現(xiàn)各種數(shù)字信號(hào)處理。 &

18、#183;智能調(diào)節(jié)器是一利數(shù)字化的智能儀表，以微處理器或單片微型計(jì)算機(jī)為核心。具有數(shù)據(jù)通信功能，能完成生產(chǎn)過(guò)程1-4個(gè)回路直接數(shù)字控制任務(wù)，在DCS的分散過(guò)程控制級(jí)中得到廣泛應(yīng)用口 考慮成本、開(kāi)發(fā)周期、應(yīng)用、安裝調(diào)試和擴(kuò)展性等方面，在本設(shè)計(jì)中采用PLC來(lái)作為控制系統(tǒng)主機(jī)。目前生產(chǎn)PLC的廠(chǎng)家較多，但能配套生產(chǎn)，大、中、小、微型均能生產(chǎn)的不算太多。較有影響的，在中國(guó)市場(chǎng)占有較大份額的公司有： 德國(guó)西門(mén)子公司、日本OMRON公司、美國(guó)莫迪康公司(施奈德)、美國(guó)AB（AlienBradley）公司、日本三菱公司等。其中日本三菱公司的PLC也是較早推到我國(guó)來(lái)的。其小型機(jī)FI前期在國(guó)內(nèi)用得很多

19、，后又推出FXZ機(jī)，性能有很大提高。在國(guó)內(nèi)有很好的使用基礎(chǔ)，并且有較高的性?xún)r(jià)比?？紤]到雙棟溫室開(kāi)關(guān)量輸入的點(diǎn)數(shù)以及必要的點(diǎn)數(shù)冗余，本設(shè)計(jì)選用三菱FX2N型號(hào)的PLC。FX2N是FX系列中功能址強(qiáng)、速度最快的微型可編程序控制器，它的基本指令執(zhí)行時(shí)問(wèn)高達(dá)0.O8us每條指令，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了很多大型可編程序控制器。PLC具體配置：FX2N-48MR(控制單元)和FX2N-485-BD(通訊板)。這款PLC具有控制能力強(qiáng)、操作靈活方便、可靠鈴高、適宜長(zhǎng)期連續(xù)工作的特點(diǎn)，非常適合高效溫室的控制。2.1 三菱FX2N-48MR PLC 介紹1)靈活的配置 除了具有滿(mǎn)足特殊需求的大量特殊模塊外,6個(gè)基本單元中的

20、每個(gè)單元可擴(kuò)展至256I/O接點(diǎn)。 2)高速運(yùn)算 基本指令:0.08us/指令,應(yīng)用指令:1.52至幾百u(mài)s/指令。3)突出的寄存器容量 FX2N系列包括8K步內(nèi)置RAM寄存器,用一個(gè)寄存器盒可擴(kuò)展到16RAM或EEPROM。 4)豐富的元件資源 3072點(diǎn)輔助繼電器,256點(diǎn)計(jì)時(shí)器,235點(diǎn)計(jì)數(shù)器,8000數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。2.2 三菱FX2N-48MR PLC技術(shù)參數(shù)FX2N系列是小型化，高速度，高性能和所有方便都是相當(dāng)于FX系列中最高檔次的超小形程序裝置。除輸入出1625點(diǎn)的獨(dú)立用途外，還可以適用于在多個(gè)基本組件間的連接，模擬控制，定位控制等特殊用途，是一套可以滿(mǎn)足多樣化廣泛需要的PLC。系統(tǒng)

21、配置既固定又靈活：在基本單元上連接擴(kuò)展單元或擴(kuò)展模塊，可進(jìn)行16256點(diǎn)的靈活輸入輸出組合。備有可自由選擇，豐富的品種可選用16/32/48/64/80/128點(diǎn)的主機(jī)，可以采用最小8點(diǎn)的擴(kuò)展模塊進(jìn)行擴(kuò)展?？筛鶕?jù)電源及輸出形式，自由選擇。令人放心的高性能程序容量：內(nèi)置800步RAM（可輸入注釋?zhuān)?，可使用存?chǔ)盒，最大可擴(kuò)充至16K步。2.3 三菱FX2N-48MR PLC開(kāi)發(fā)環(huán)境可編程控制器的產(chǎn)生和發(fā)展與繼電器有很大的的關(guān)系。繼電器室一種用弱電信號(hào)控制強(qiáng)電信號(hào)的電磁開(kāi)關(guān)，雖有上百年的歷史，但在復(fù)雜的繼電器控制系統(tǒng)中，故障的查找和排除是非常困難的，可能會(huì)花大量時(shí)間，嚴(yán)重地影響生產(chǎn)。如果工藝要求發(fā)生

22、變化，就得重新設(shè)計(jì)線(xiàn)路連線(xiàn)安裝，不利于產(chǎn)品的更新?lián)Q代。顯然，需要尋求一種新的控制裝置來(lái)取代老式的繼電器控制系統(tǒng)，使電氣控制系統(tǒng)的工作更可靠，更容易維護(hù)，更能適應(yīng)經(jīng)常變動(dòng)的工藝條件，因此在1969年，美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司根據(jù)要求研制出世界上第一臺(tái)可編程控制器。在20世紀(jì)70年代后期，隨著微電子技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)字控制技術(shù)的迅速發(fā)展，人們?yōu)榱伺c電腦區(qū)分，就把可編程控制器稱(chēng)為PLC。2.4 三菱FX2N-48MR PLC規(guī)格參數(shù)產(chǎn)品名稱(chēng)：三菱PLC型號(hào)規(guī)格：FX2N-48MR-001最大的輸入/輸出點(diǎn)數(shù): 48 點(diǎn)電源電壓: 100240 V AC輸入點(diǎn)數(shù): 24 點(diǎn)輸出點(diǎn)數(shù): 24 點(diǎn)輸出類(lèi)型: 繼

23、電器耗電量: 50VA重量(kg): 0.85尺寸 (W x H x D)mm: 182 x 90 x 87三菱FX2N-48MR PLC實(shí)物圖如下：圖2.1 三菱FX2N-48MR PLC實(shí)物圖產(chǎn)品單價(jià)：1400元人民幣（來(lái)自淘寶網(wǎng)店49河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 控制算法設(shè)計(jì) 3 控制算法設(shè)計(jì)A/D模糊控制器執(zhí)行機(jī)構(gòu)D/A被控對(duì)象傳感器給定值 +對(duì)于溫室內(nèi)的溫濕度這一對(duì)被控對(duì)象，由于兩個(gè)參量間的非線(xiàn)性耦合關(guān)系，使得被控對(duì)象的精確數(shù)學(xué)模型難以建立。如果采用模糊控制系統(tǒng)，卻可以取得令人滿(mǎn)意的控制效果。而且模糊控制器對(duì)被控對(duì)象參數(shù)的變化有較強(qiáng)的魯棒性，對(duì)干擾有較強(qiáng)的抑制能力，因此本設(shè)計(jì)將基

24、于模糊控制理論，設(shè)計(jì)出以智能性的模糊控制器為核心的微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。模糊控制器的基本結(jié)構(gòu)如圖3.1所示。圖3.1 模糊控制系統(tǒng)框圖3.1 溫室溫度模糊控制器及系統(tǒng)設(shè)計(jì)模糊控制器(Fuzzy Controller)在模糊自動(dòng)控制系統(tǒng)中占有舉足輕重的地位，因此在模糊控制系統(tǒng)中，設(shè)計(jì)和調(diào)整模糊控制器的工作是很重要的。 模糊控制器的設(shè)計(jì)包括以下幾項(xiàng)內(nèi)容: 1）確定模糊控制器的輸入變量和輸出變量； 2）設(shè)計(jì)模糊控制器的控制規(guī)則； 3）建立模糊化和反模糊化的方法； 4）選擇模糊控制器的輸入變量及輸出變量的論域并確定模糊控制器的參數(shù)(如量化因子、比例因子)； 5）編制模糊控制算法的應(yīng)用程序；6）合理選擇模

25、糊控制算法的采樣時(shí)間。3.1.1 模糊控制器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模糊控制器有兩種組成方式，一種是由模糊邏輯芯片組成的硬件專(zhuān)用模糊控制器，它是用硬件芯片來(lái)直接實(shí)現(xiàn)模糊控制算法；另一種是用微處理器組成硬件系統(tǒng)，用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)模糊控制算法，這種模糊控制器的特點(diǎn)是資源開(kāi)銷(xiāo)小、靈活性高、通用性強(qiáng)、應(yīng)用范圍廣。在本設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)中，模糊控制器采用第二種方式實(shí)現(xiàn)。 模糊控制器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是指確定模糊控制器的輸入變量和輸出變量。模糊控制器的輸入一般有三個(gè):偏差、偏差的變化及偏差變化的變化，輸出變量選擇控制量的變化。本設(shè)計(jì)采用的是二維模糊控制器，控制器的輸入變量選偏差及偏差的變化，以控制量的變化為輸出變量。 根據(jù)本系統(tǒng)的特點(diǎn)

26、及控制要求，模糊控制器選用二維結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)如圖3.2所示。輸出給定輸入R +模糊控制器被控對(duì)象圖3.2 二維模糊控制器結(jié)構(gòu)框圖根據(jù)本系統(tǒng)的特點(diǎn)及控制要求，模糊控制器采用雙輸入單輸出結(jié)構(gòu)，分別用偏差和偏差的變化率。作為輸入變量，以控制量u作為輸出變量。3.1.2 溫度對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育的影響 溫度是影響植物生長(zhǎng)發(fā)育的最敏感的環(huán)境因素。植物的光合作用，呼吸作用等各種生理活動(dòng)都需要適宜的溫度條件才能順利進(jìn)行。每一種植物的生長(zhǎng)發(fā)育對(duì)溫度都有一定的要求，都有溫度的“三基點(diǎn)”:即最低溫度，最適宜溫度和最高溫度。超出最高溫度或最低溫度的范圍，生理活動(dòng)就會(huì)停止，甚至?xí)晁劳觥２煌参?，不同生長(zhǎng)發(fā)育階段都有其適宜

27、溫度和界限溫度，溫帶植物三基點(diǎn)溫度如表3.1所示。表3.1溫帶植物三基點(diǎn)溫度溫度功能生長(zhǎng)發(fā)育呼吸作用光合作用最高 （）40503540適宜 （）253536462025最低 （）-10-10053.1.3 精確量的模糊化在溫室溫度模糊控制器里，將觸摸屏輸入的溫度值作為給定值T，由傳感器測(cè)量得到的溫度值記為，則誤差及誤差的變化為: 式（3.1） 式（3.2）將和作為溫度模糊控制器的輸入變量，輸出變量為加熱器及風(fēng)機(jī)等的通斷狀態(tài)。根據(jù)溫室的實(shí)際工作情況，從溫帶植物三基點(diǎn)溫度如表3.1所示，可以看出其適宜溫度變化值在10左右，考慮到實(shí)際檢測(cè)條件和適當(dāng)?shù)目刂凭?，將溫度誤差的基本論域定為一5+5，溫度誤

28、差變化的基本論域定為-1+1。 為提高控制精度和響應(yīng)速度，將溫度的控制范圍分為模糊控制區(qū)和確定控制區(qū)，以溫度設(shè)定值的±5為界。溫度在設(shè)定值的±5以?xún)?nèi)為模糊控制區(qū)，以外為確定控制區(qū)。在確定控制區(qū)，系統(tǒng)將進(jìn)行強(qiáng)制冷卻或加熱，并發(fā)出溫度超標(biāo)報(bào)警信號(hào)。而在模糊控制區(qū)，將溫度偏差、偏差變化率的模糊集合分為7個(gè)模糊子集，分別為PB(正大)，PM(正中)，PS(正小)，Z(零)，NS(負(fù)小)，NM(負(fù)中)，NB(負(fù)大)。選取語(yǔ)言變量、的論域均為: = -4，-3，-2，-1，0, 1 ，2, 3, 4。溫度偏差、偏差變化率的隸屬函數(shù)賦值表如表3.2所示。表3.2 、的隸屬函數(shù)賦值表 論域

29、子集-4-3-2-101234NB10.50000000NM0.20.610.60.20000NS000.510.50000Z0000.510.2000PS00000.510.500PM00000.20.610.60.2PB00000000.51 控制量的隸屬函數(shù)形狀可以是三角形、梯形、單點(diǎn)或其它形狀。采用單點(diǎn)為控制量在實(shí)際處理時(shí)較為方便，因?yàn)檫@時(shí)只要知道控制量的模糊量也就知道了實(shí)際用于控制的論域元素。本系統(tǒng)控制量的模糊劃分采用單點(diǎn)，分為7個(gè)模糊子集，分別為PB(正大)，PM(正中)，PS(正小)，Z(零)，NS(負(fù)小)，NM(負(fù)中)，NB(負(fù)大)。選取語(yǔ)言變量的論域?yàn)?-3，-2，-1, 0

30、, 1, 2, 3。控制量的隸屬函數(shù)如圖3.3所示。 -3 -2 -1 0 1 2 3NB NM NS PS PM PBZ圖3.3 的隸屬函數(shù)3.1.4 模糊控制規(guī)則 模糊控制規(guī)則實(shí)際上是總結(jié)有經(jīng)驗(yàn)的操作者或?qū)＜业目刂浦R(shí)和經(jīng)驗(yàn)制定出的一條條模糊條件語(yǔ)句的集合，通常簡(jiǎn)寫(xiě)成一個(gè)表，即模糊控制規(guī)則表。確定模糊控制規(guī)則的原則必須是系統(tǒng)輸出響應(yīng)的動(dòng)靜態(tài)特性達(dá)到最佳。當(dāng)誤差大或較大時(shí)，選擇控制量以盡快消除誤差為主；而當(dāng)誤差較小時(shí)，選擇控制量要注意防止超調(diào)，以系統(tǒng)的穩(wěn)定性為主要出發(fā)點(diǎn)。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)過(guò)總結(jié)和歸納可以得到溫室溫度的模糊控制規(guī)則表如表3.3所示。表3.3 模糊控制規(guī)則表 NBNMNSZPSPMP

31、BNBPBPBPBPBPMZZNMPBPBPBPBPMZZNSPMPMPMPMZNSNSZPMPMPSZNSNMNMPSPSPSZNMNMNMNMPMZZNMNBNBNBNBPBZZNMNBNBNBNB3.1.5 模糊控制算法設(shè)計(jì)控制算法是模糊控制的關(guān)鍵，通?？筛鶕?jù)不同的系統(tǒng)情況選用不同的控制算法，常用的有查表法和公式法。本設(shè)計(jì)采用查表法實(shí)現(xiàn)模糊控制算法。 查表法是根據(jù)模糊控制規(guī)則表，求出輸入量論域元素和輸出量論域元素之間的關(guān)系，形成一個(gè)表格，這個(gè)表格稱(chēng)為控制表。產(chǎn)生控制表的方法有兩種，一種是間接法，首先求出模糊關(guān)系R，再根據(jù)輸入的偏差和偏差變化率求出控制量，最后把控制量精確化，由此得到控制表

32、；另一種是直接法，直接從控制規(guī)則即推理語(yǔ)句中求取控制量，由此產(chǎn)生控制表。本文采用直接法。 本系統(tǒng)中，由于偏差和偏差變化率的離散論域都有9個(gè)元素-4，-3，-2，-1，0，1，2，3，4，在輸入時(shí)或的精確值都會(huì)量化到9個(gè)元素之中的任何一個(gè)。這樣和的輸入組合就有種。求出這81種輸入組合及其對(duì)應(yīng)的輸出控制量，即可形成相應(yīng)的模糊控制表。例如:根據(jù)表3.2和表3.3可知，當(dāng)，對(duì)于偏差有:NB=1，NM=0.2,其余的隸屬度為0。當(dāng)，對(duì)于偏差變化率有：NB=1，NM=0.2，有4條控制規(guī)則有效，它們分別是： 對(duì)于第一條第一條規(guī)則，控制量 式（3.3）對(duì)于第一條第一條規(guī)則，控制量 式（3.4）同理， 式（3

33、.5），式（3.6）所以總控制量 式（3.7）在式（3.7）中，是的0.2截集，根據(jù)圖3.3，由于PB是單點(diǎn)，其對(duì)應(yīng)元素為3，所以。根據(jù)上述方法，求出其它控制量，列出模糊控制表如表3.4所示。表3.4 模糊控制輸出表-4-3-2-101234-433331.671.67100-433331.671.67100-22.52.52.52.5110.33-0.5-0.5-12.52.522.50.50.4-0.25-1-101.51.50.80.20-0.2-0.8-1.5-1.51110.25-0.4-0.5-1.5-2-2.5-2.520.50.5-0.33-1-1-2.5-2.5-2.5-2.

34、5300-1-1.67-1.67-3-3-3-3400-1-1.67-1.67-3-3-3-3查詢(xún)表可以事先離線(xiàn)計(jì)算好，將其存于ROM存儲(chǔ)器的某一位置。在實(shí)際控制過(guò)程中，可以對(duì)該表進(jìn)行優(yōu)化，根據(jù)查表的結(jié)果求出控制量，去控制或驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫室溫度的智能控制。3.2 空氣濕度模糊控制器設(shè)計(jì)3.2.1 濕度對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育的影響 濕度也是溫室環(huán)境控制中一個(gè)相當(dāng)重要的參數(shù)。溫室內(nèi)植物對(duì)水分的要求也就是對(duì)空氣濕度和土壤濕度的要求?？諝鉂穸却?，會(huì)減少植物蒸騰量，植物不易缺水，光合作用也會(huì)增強(qiáng)，有利于植物的生長(zhǎng)發(fā)育；但空氣濕度過(guò)大，則會(huì)使植物的莖葉生長(zhǎng)過(guò)旺，造成瘋長(zhǎng)，影響植物的開(kāi)花結(jié)果。此外，濕度過(guò)高

35、還易促成病蟲(chóng)害的發(fā)生，并可能發(fā)生某些生理障礙，而過(guò)低的濕度將使作物生長(zhǎng)受阻。土壤濕度對(duì)植物的影響也很大，如果溫室中排水不良，或者灌水不當(dāng)，土壤滲水性不好，造成土壤水分過(guò)剩，濕度過(guò)高，使土壤中的氧氣減少，植物根部呼吸困難，從而危害作物的生長(zhǎng)發(fā)育。 多數(shù)作物光合作用的適宜空氣相對(duì)濕度為60%85%，當(dāng)空氣相對(duì)濕度低于40%或高于90%時(shí)，光合作用受到阻礙，從而使作物生長(zhǎng)發(fā)育受到不良影響。當(dāng)然不同植物種類(lèi)，或同一種類(lèi)不同品種以及不同發(fā)育階段的植物對(duì)空氣相對(duì)濕度的要求不盡相同。有關(guān)方面如表3.5所示。植物病蟲(chóng)害的發(fā)生與空氣相對(duì)濕度有密切的關(guān)系，大多數(shù)植物病蟲(chóng)害的發(fā)生要求空氣相對(duì)濕度在80%以上。因此，

36、作物適宜的空氣相對(duì)濕度為60%80%。表3.5 植物對(duì)空氣相對(duì)濕度的基本要求類(lèi) 型較高濕型 中等濕型 較低濕型較干濕型適宜相對(duì)濕度85907080556545553.2.1 濕度模糊控制表3.6 濕度誤差的隸屬函數(shù)賦值表 論域子集-3-2-10123NB10.500000NS00.510000Z000.510.500PS000010.50PB000000.51表3.7 濕度誤差變化的隸屬函數(shù)賦值表 論域子集-3-2-10123NB1000000NS0110000Z0001000PS0000110PB0000001表3.8 濕度模糊控制規(guī)則表NBNSZPSPBNBOFFOFFOFFOFFOFFN

37、SOFFOFFOFFOFFONZOFFOFFOFFONONPSOFFOFFONONONPBOFFONONONON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(yǔ)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(kāi)與關(guān)，故語(yǔ)言變量取為ON，OFF。濕度誤差和濕度誤差變化的隸屬函數(shù)賦值表見(jiàn)表3.6,3.7所示，濕度的模糊控制表見(jiàn)表3.8所示。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)4.1調(diào)控方式選擇及硬件總體設(shè)計(jì)4.1.1溫度的調(diào)節(jié)與控制 與其他環(huán)境因子比較，

38、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(guó)傳統(tǒng)的單屋面溫室，大多采用爐灶煤火加溫。近年來(lái)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(jiǎn)單的途徑是通風(fēng)，但在溫度過(guò)高，依靠自

39、然通風(fēng)不能滿(mǎn)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(wèn)題；蒸發(fā)冷卻法使空氣先經(jīng)過(guò)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。4.1.2 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%RH80%RH，精度為±5%。濕度

40、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(lái)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。4.1.3 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(cè)、顯示、報(bào)警和調(diào)控。當(dāng)溫、濕度超過(guò)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、

41、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(guò)觸摸鍵隨時(shí)設(shè)定。為實(shí)現(xiàn)以上功能需安排以下五個(gè)部分組成整個(gè)控制系統(tǒng)如圖4.1所示。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)行電路圖4.1 硬件整體框圖4.2 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)。4.2.1 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(jiǎn)單等特點(diǎn)。溫度傳感器按測(cè)量方式可分為接觸式和非接觸式兩大類(lèi)，按照傳感器材料及電子元件特性分為熱電阻和熱電偶

42、兩大類(lèi)。溫度傳感器有四種主要類(lèi)型：熱電偶、熱敏電阻、電阻溫度檢測(cè)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(lèi)型。溫度傳感器是最早開(kāi)發(fā)，應(yīng)用最廣的一類(lèi)傳感器。溫度傳感器的市場(chǎng)份額大大超過(guò)了其他的傳感器?，F(xiàn)存的溫度傳感器類(lèi)型很多，性能參數(shù)參差不齊。下面將對(duì)市場(chǎng)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。如表4.1所示。表4.1 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(lèi)型優(yōu)點(diǎn)生產(chǎn)廠(chǎng)家DS18B20-55+125±0.535V/DC熱電偶方便多點(diǎn)組網(wǎng)DALLSP100-705000.04%10mA熱電阻便

43、宜HeraousDHT112090%RH， 050±1%RH/年±5%RH， ±235V/DC溫濕度復(fù)合傳感器可同時(shí)對(duì)溫濕度進(jìn)行測(cè)量奧松TCN75AVOA-55+125±3°C2.75.5 V集成電路 (IC)體積小，安裝方便MICROCHIPAD590-55+150±0.34 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(cè)量精度，其測(cè)量范圍也完全滿(mǎn)足溫室溫度測(cè)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(cè)量所需

44、的溫度傳感器。AD590是美國(guó)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 µA/K。片內(nèi)薄膜電阻經(jīng)過(guò)激光調(diào)整，可用于校準(zhǔn)器件，使該器件在298.2K (25°C)時(shí)輸出298.2 µA電流。AD590適用于150°C以下、目前采用傳統(tǒng)電氣溫度傳感器的任何溫度檢測(cè)應(yīng)用。低成本的單芯片集成電路及無(wú)需支持電路的特點(diǎn)，使它成為許多溫度測(cè)量應(yīng)用的一種很有吸引力的備選方案。應(yīng)用AD590時(shí)，無(wú)需線(xiàn)性化電路、精密電壓放大器、電阻測(cè)量電路和冷結(jié)補(bǔ)

45、償。除溫度測(cè)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(cè)量、液位檢測(cè)以及風(fēng)速測(cè)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(cè)量。AD590特別適合遠(yuǎn)程檢測(cè)應(yīng)用。它提供高阻抗電流輸出，對(duì)長(zhǎng)線(xiàn)路上的壓降不敏感。任何絕緣良好的雙絞線(xiàn)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A(yíng)D590實(shí)現(xiàn)多路復(fù)用：輸出電流可以通過(guò)一個(gè)CMOS多路復(fù)用器切換，或者電源電壓可以通過(guò)一個(gè)邏輯門(mén)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(cè)溫元件

46、。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)±0.3，當(dāng)其在常溫區(qū)范圍內(nèi)校正后，測(cè)量精度可達(dá)±0.1。作為一種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(zhǎng)距離溫度遙測(cè)和遙控應(yīng)用中電壓信號(hào)損失和噪聲干擾等問(wèn)題，不易受接觸電阻、引線(xiàn)電阻和電壓噪聲的干擾。因此，除適用于多點(diǎn)溫度測(cè)量外，特別適用于遠(yuǎn)距離溫度測(cè)量和控制。因此，選用溫度AD590傳感器可達(dá)到設(shè)計(jì)要求。4.2.2 溫度檢測(cè)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(chǎng)控制器所需要的信號(hào)。溫室環(huán)境參數(shù)的檢測(cè)中，傳感器位于作

47、物需要檢測(cè)的位置，一般通過(guò)雙紋線(xiàn)將檢測(cè)的信號(hào)遠(yuǎn)距離傳輸?shù)綔厥铱刂破鲀?nèi)。 要想克服簡(jiǎn)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(cè)溫電路，具體如圖4.1所示。傳感器AD590的輸出電流(T為攝氏溫度)，因此測(cè)得電壓。但由于A(yíng)D590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(guò)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。9.5K+12VAD590100K10K10K10K10K10K10K20KOUTA1A2A3R1R

48、2R31K圖4.2 溫度傳感器輸入電路AD590溫度與電流的關(guān)系如表4.2所示。表4.2 AD590溫度與電流關(guān)系表攝氏溫度AD590電流經(jīng)10電壓0273.2273.210283.2283.220293.2293.230303.2303.240313.2313.250323.2323.260333.2333.2100373.2373.24.2.3 濕度傳感器的選擇 在非電物理量的檢測(cè)中，濕度的測(cè)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(lái)完成，因此濕敏元件只能直接暴露于待測(cè)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(lái)分，大致有四類(lèi):電

49、解質(zhì)、半導(dǎo)體陶瓷、高分子和其它。本系統(tǒng)需要檢測(cè)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(chǎng)上比較多見(jiàn)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)?？梢詰?yīng)用于辦公室自動(dòng)化，車(chē)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)：1、 全互換性，在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下不需校正；2、 長(zhǎng)時(shí)間飽和下快速脫濕；3、 可以自動(dòng)化焊接，包括波峰或水浸；4、 高可靠性與長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定性；5、 專(zhuān)利的固態(tài)聚合物結(jié)構(gòu)；6、 可用于線(xiàn)性電壓或頻率輸出回路；7、 快速反應(yīng)時(shí)間。HS1101的簡(jiǎn)單實(shí)物對(duì)照?qǐng)D如圖4.3所示。圖4.3 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；溫度系統(tǒng)為0.04pF/?？梢?jiàn)其精度是較高的。其濕度電容響應(yīng)曲線(xiàn)如圖4.4所示。HS1101的一些常用參數(shù)如表4.3：表4.3 HS1101常用參