基于LabVIEW的可报警温度计设计与仿真
2017-12-14蔡新梅
蔡新梅
基于LabVIEW的可报警温度计设计与仿真
蔡新梅
（辽宁省葫芦岛市渤海船舶职业学院，辽宁葫芦岛125005）
在工业环境中，很多情况下需要对温度信号进行采集，本设计是基于labview仿真的温度计，目的是实现使用虚拟仪器及相应设备完成测量现实环境中的温度数据，达到温度显示、温度报警的功能。通过数据采集卡得到温度的模拟数据，在将此数据通过数据传输线传入计算机，在计算机中通过设计的程序完成温度数据的动态显示及记录。
Labview 温度计 报警电路 虚拟仿真
0 引言
在一些工业环境中，需要对温度进行控制，本文利用labview软件设计温度采集可视化界面，采用NI-ELVIS数据采集板采集温度数据，可以实现远程温度显示，及温度超范围报警，本设计结构简单，可以采取多个数据点，在船舶企业、化工企业等需要温度控制的领域有很好的应用。
1 温度计硬件电路设计
1.1 电路原理
本电路采用的热敏电阻103AT，对环境温度进行采集，并显示，如果环境温度超出预设范围则报警。
1)电源模块
如图2所示V1与V2为整个电路提供电能，本电路所用到的集成运算放大器为LM358，芯片采用直流15 V供电，因此直流供电模块设计如图2所示。
2)滤波稳压模块
滤波稳压模块主要由TL431BCD为主的稳压电路向电路提供约为2.5 V的直流电压，此电路中加入电容C1对电源进行滤波，经过R1分压后的电压加到稳压芯片上，稳压芯片输出电压为2.5 V。
3)温度采集及变换电路
如图4所示电流经过滤波稳压模块分别有R2与R3两条路径。
R3路径：电压经过R3由R4分压导致流向U1A的电流电压为1V，经过U1A的跟随特性，使得U1A输出为1V（如图5）。然后该1V电压连接到热敏电阻R5（103AT热敏电阻，电阻在不同温度下存在一定误差，不过0/50/100摄氏度时较为准确）由于热敏电阻的特性，温度越高阻值越低的原理，使热敏电阻上的分压随温度产生变化，而传递到U2B的电压是分在R16电阻上的电压。U2B的作用为使电压稳定，经过R2B传递与温度有函数关系的电压到达U1B的正输入端。
图1可报警温度计整体电路
图2电源模块
图3滤波稳压模块
R2路径：电压经过R2，由R7分压产生一个抵消电压，（抵消电压的作用：将热敏电阻的零温度时，阻值所产生的电压抵消，从而使模拟零温度电压时最终输出电压没有误差。当然不会影响后续不同温度情况下的输出）流向U1B的负输入端。流向U1B的两路电压在U1B进行减法运算，然后将结果输出到下一级在U2A进行放大处理，以达成相应的理想电压值。
图4温度采集及变换电路
图5万用表2（XMM2）
4)报警电路
在报警电路中使用的是同款的LM358P来完成比较功能，当温度高于报警温度，就会产生高于报警电压的电压，LM358P将正输入的电压与5 V比较，如果温度高于报警温度，LM358P就会输出正电压否则输出负电压，输出的电压经过D1的作用只能经过正电压从而点亮LED1灯。
图6报警电路
1.2 利用multisim对电路进行仿真
图7 0℃时各处电压值
（通道A为 U2B输入电压、通道B 为U1B输出电压、通道C为 U2A输出电压、通道D为U3A输出电压）
图8 50℃时各处电压
当把热敏电阻调到0摄氏度对应的阻值时，对电路进行仿真，输出电压为0.002615V可近似为0，LED1灯不亮；
当把热敏电阻调到大于50摄氏度对应的阻值时，对电路进行仿真，输出电压为5.078V，LED1灯被点亮，电路进行报警。
2 利用labview进行可视化界面设计及仿真
本设计的设计思想是把硬件电路输出电压值为信号，用采集卡将温度信号利用软件显示出对应的温度值，同时有拥有报警指示、最长工作时间设定与工作时间显示。可视化界面与程序如图9、图10所示。
图9前面板
搭接好硬件电路后对其进行仿真，如图11所示。
当温度小于50℃时，电路不报警，报警灯为绿色，如图12所示，当温度大于50℃时，电路发出报警，报警灯为红色，如图13所示。
图10 后面板
图11温度采集仿真波形
图12温度小于50℃时的报警灯状态
图13温度大于50℃的报警灯状态
3 结论
本设计是基于美国NI公司的数据采集卡NI-EVILS设备，利用Labview软件进行可视化编辑，信号精度高，这个软硬件结合的设计可以完成温度采集的任务，并且还可以实现报警预设等功能。
[1] 吕井勇, 孙胜春, 董兴泰. 基于NI ELVIS的串联谐振电路实验设计[J].实验室研究与探索, 2014(02).
[2] 原腾飞, 文伟. 基于Labview数据采集系统误差校准的设计[J].船电技术, 2017(1)
[3] 杨乐平. Lab VIEW程序设计与应用[M].北京:电子工业出版社, 2001.
[4] 梁忠仔, 黄丹羽等. 虚拟仪器技术综述. 中国计量, 2004: 4-5.
[5] 徐晴，孙杰. 基于LabVIEW的振动测试数据采集分析软件平台设计与实现[J]. 国外电子测量技术, 2017(7).
Design and Simulation of Alarming Thermometer Based on LabVIEW
Cai Xinmei
(Bohai Shipbuilding Vocational College, Huludao 125005, Liaoning, China)
A
1003-4862（2017）11-0070-04
2017-09-22
蔡新梅（1979-），女，，副教授。研究方向：电子与通信技术的教学与研究。
