随着现代科技的发展,恒温恒湿箱的应用越来越广,对它的要求也越来越高。本设计对恒温恒湿培养箱温湿度自动控制器进行了总体方案设计。采用温湿度集成测量器件,设计温湿度控制器的硬件电路。硬件设计可以由温湿度控制以及数据采集等两大部分组成。数据采集以及信号调理主要通过数据采集来实现,其具体的实现方式为数据采集以及信号调理电路来进行控制板;温湿度调节控制可以根据相关的驱动执行机构来实现[1]。以此同时,设计了基于BP神经网络的温湿度控制算法,并使用Matlab对其进行了仿真。

近年来,随着恒温恒湿培养箱的应用越来越广泛,发展也极为迅速。其主要应用为热电偶测温原理进行温度测量。现在我们生活中常用的热电偶温度传感器也具有自身的一些优势和相关缺点,由于其灵敏程度不高,对于外界环境的抵抗能力较差,其前置的温度放大装置也会对其造成一定的影响,所以对于某些细小的温度变化测量不够精确[2]。所以,这就促使了温度传感器的研发,这是多种电子传感器的其中之一,目前的温度传感装置形态较小,这对于该装置的实际运用有很大的意义,所以其应用的范围较为广泛,这对于我们的日常生活也有很多便利和帮助[3]。

现在科技发展的速度突飞猛进,很多类型的温度传感装置被不断的研发出来,因此被广泛的运用到各个领域,同时开始由模拟式向着数字式、单总线式、双总线式和三总线式等方向进行发展。对于数字温度传感装置而言,其优点在于适用范围较广,主要用于微处理装置的温度控制器,因为它可以很好地与微处理装置接口与模拟处理器的电路融合,以及克服A/D转换器的相关缺点等,所以,在电子测温计、工业控制以及相关的医疗仪器都可以进行相关温度控制。在此当中,数字温度传感器DS1722是其中代表性的装置之一,它能够收到较宽电压范围的低功率的数字逻辑信号以及模拟信号,所以,这对于混合以及便携的多电压需求能够满足。设计人员能够利用SPI串行接口以及增加的标准三线通过嵌入式系统中,在不同的网络协定方面更为灵活。

本课题主要工作是设计恒温恒湿培养箱的温度、湿度控制系统。在了解恒温恒湿培养箱及温湿度自动控制器的发展,以及熟悉温度湿度控制原理与方法的基础上,对控制器的总体方案进行了设计。

1 温湿度自动控制器的总体方案设计

恒温恒湿培养箱的核心部件是温湿度自动控制器。本文联系恒温恒湿培养箱的研究现状,在整个是温度自动控制的相关指标下面,可以制定出整个温度自动控制方案的构架。对整个温度控制系统的相关指标进行分析,对信号显示及处理、温湿度数据的收集、对时温度的监控是其主要实现的功能,其具体包括对信号采集及显示、处理及控制的系统。总的方案主要有软件及硬件方案组成[4]。

1.1 硬件方案

对于整个温湿度控制系统而言,对传感器的电压信号展开放大及滤波等操作是整个硬件部分的核心功能,依靠数据采集卡把信号送往控制平台;根据实践的相关要求,通过控制系统来发出控制的信号,数据采集卡来负责驱动执行,这样可以对温度进行调控。

温湿模块能够完成对温湿度信号的采集,利用温湿模块能够将温湿度信号转换为电容值以及电压信号;测量信号的放大以及滤波等步骤这需要利用信号调理电路来完成,每个调理电路负责每个独立的信号,这样其抗干扰的能力增强;多通道数据卡要对数据信号进行分配,这样能够实现多组信号的同步而实时的传送,信号间的串扰也降低。温湿度数据采集硬件组成如图1所示。