利用LabVIEW和数据采集股监测和控制台式空水热泵.doc

利用LabVIEW和数据采集监测和控制台式空水热泵一 设计过程为了让台式空水源热泵作为一个有用的实验室设备，下面的要求和规格需要满足.这些要求包括使热泵揭示出热科学和流体动力学原理，以及确保热泵将安全运行。1 。热泵必须配备机载仪器，以便它可以证明其原则，而无需将连接到外部的计算机。2 。虽然它可无需外部计算机，热泵也必须配备数据采集总线，可连接到外部数据采集卡和软件系统。这种总线必须能够供应外部数据采集系统的测量，将显示在机载仪器。此外，测量必须通过数据采集卡登录登陆安全-设计需要大量的电气和液体，出于这个原因以下是需要的电气设计方案： （1）剩余电流断路器。（2）结合双极主开关和过度负荷削减了。 （3）所有的组件连接到共同的地球导体。二实验装置一台式空水热泵如图1 ，为教学和示范，用来设计，开发和建造。这个热泵设计围绕蒸气压缩-术式制冷循环。这个热泵有一个直观的用户界面，可靠，安全供学生使用，便于携带。该接口能通过数据采集卡连接到实验室的计算机。 该单元能使装置中的水达到10摄氏度如果需要还可以冷却回落。该系统能够完全控制和监控制冷剂和水循环中流体的性能。使用LabVIEW和数据采集单元图1实验装置三.一体化电气/电子元件电机/电子部分的建设进程包括5个主要阶段。这些阶段如下：1 .测试低电压电力系统。 2 .高压电线的机械系统。 3 .一体化的电气系统和机械系统。 4 .测试数据采集功能。所有低压电器元件需要被测试它们各自的电路。这样做是运用每个芯片的电压来检查输出正确性。在这些测试后，每个电路暂时建立在面板，测试它们如预期那样工作，这是通过分析实验设备上输入电压和频率以及测量输出电压来实现的微处理器也能够编程和测试。在第二阶段中，低压电器系统将建立。所有电路一起建立，和焊接在穿孔原局电路，然后重新测试实验室设备，以确认是建设和焊接 正确完成。一旦电路建成焊接做更多的测试以确定准确性和百分比误差。第四个阶段组成高压 线机械系统。所有高压线共同接地， 地面故障灭（ GFI） 放置在 高压线后墙上的插座 以防止大电流，并 双杆单掷（ DPST ）断路器是 直接接在地面故障灭弧（ GFI ）。除了这些 原来规格，增加了两个灯显示 高压状态。第一盏灯 表明，该系统已连接到 高压电源，第二盏灯确认 系统运行。 四 温度测量温度数据需要在九个监测系统中收集;四点在制冷循环， 为了收集这些数据，选用了热电偶，因为它们的成本低和可用性。 但是，非线性特点是热电偶的重大的缺点。 ADI公司生产成本低热电偶空调（ P /否AD597 ） ，产生一个线性电压。每个节点放热电偶。输出的调理电路将产生10 mV/8C.这些信号将会直接显示在面板上也直接进入数据采集卡。如果面板和数据采集卡有很搞的阻抗，每个器件的损失为负。如果任何时候都存在LED将会亮用来报警。那个发光二极管位于引脚9，是一个开放的热电偶。每个信号将输入到模拟多路复用（P/NADG408 ） ，再由复用器送到微处理器（ P/NPIC12F675 ） 。这个微处理器将接受用户输入的两个瞬间on/off开关。微处理器将给予相应的BC输出微处理器的的BCD输出也将被送往CD4511BC ;这种芯片可以转换BCD输入，直接驱动7段LCD 显示，用来指示热电偶的信号。每一个信号将会在多路复用之前传给DAQ。五压力测量压力只能在制冷剂环中测量。它也只测4个点。压力传感器选用德州仪器的2CP5 - 50 - 1 。这种压力传感器将测量范围从0到300 psig ，信号输出在直流0.5到4.5V之间 。信号可以直接反馈给数据采集卡;因为LabVIEW只允许信号在存储和显示之前映射。 在信号灯在面板上显示之前它需要通过网络的运算放大器，并调整为0 - 3V的DC为了完成这一任务， 放大器将增加0.5VDC的信号，这将抵消信号。六流量测量两个流量传感器选用涡轮式流量传感器。因为不同的预期流量，制冷循环需要不同的传感器比水环。用来测量制冷循环的传感器流量范围为0.37to4.0 GPM，频率信号37至550赫兹。水测量传感器流量从0.26至2.6， 频信号从55到550赫兹由于这些传感器输出的频率信号，他们必须转换频率为线性，需选用AD650，这是一个低成本的电压频率转换器具有广泛的应用说明及设计工具可在网上查到。由于有两个流量计（一水和一个用于制冷剂） ，以及他们每个人都有自己的空调电路，决定每个应显示在显示器面板。当条件满足时，每一个信号输入数据采集以及面板单元。七控制系统控制要求该系统应包括监测两个压力（冷凝器压力和蒸发压力）和开关压缩机和蒸发器风扇和关闭， 根据级别的压力传感器，为了控制这一制度有几个积分组成部分; （ 1 ） PIC16F687 ，微处理器将阅读运行控制程序。 （ 2 ）两固态继电器（ P /否4062RL ） ，用于开关和关闭发动机。 （ 3 ）两个压力传感器产出（ P /否2CP5 - 50 - 1 ） 。这个利用10位模拟数字转换器转换压力传感器转换到一个可用的数字值。该微处理器根据比较，产生压力传感器的一些预设值，然后输出控制信号，以固态继电