一种测量与控制露点温度的装置及其实现方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种测量与控制露点温度的装置及其实现方法，包括主控制器、传感器模块、触摸屏、加湿模块、制冷控制电路、压缩机和加热器及其控制电路；所述传感器模块包括温湿度传感器和A/D转换器；一种测量与控制露点温度的实现方法，其包括测量露点温度的方法和以露点温度为控制目标的实现方法；包括以下步骤：采集步骤，计算露点温度步骤，计算露点温度的误差，计算PI控制器的输出，计算湿度执行机构动作时间；本发明专利技术的优点是露点温度测量精度较高，解决了湿度设定值为露点温度时需要将相对湿度转换为露点温度时影响测量精度的问题。

Device for measuring and controlling dew point temperature and realizing method thereof

The invention relates to a device for measuring and controlling the dew point temperature and its realization method, which comprises a main controller, sensor module, touch screen, humidification module, refrigeration compressor and heater control circuit, and control circuit; the sensor module includes temperature and humidity sensor and A/D converter; a method of measurement and control of the dew point temperature. Including the method of measuring the dew point temperature and dew point temperature as the control target realization method; includes the following steps: collecting step, calculate the dew point temperature step, error calculation of dew point temperature, calculate the output of the PI controller to calculate humidity actuator time; the invention has the advantages of high measuring precision dew point temperature, solves the set value of humidity as the dew point temperature when the relative humidity is converted to the dew point temperature affect the accuracy of measurement.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种在湿度试验中测量露点温度和以露点温度为控制对象的装置及其实现方法，适用于湿度环境试验中，属于可靠性与环境工程领域。
技术介绍
当空气中的水汽含量不变且气压一定时,通过降低气温,使空气中的水汽达到饱和时的温度称为露点温度(Td)，简称露点。在气压一定时，露点的高低只与空气中水汽含量有关，水汽含量愈多，露点愈高，因此露点也是反映空气湿度的重要物理量。而露点温度并不便于直接测量。而且，在气候环境的湿度试验箱大多是以相对湿度(RH)来表示的，还没有用露点温度(Td)作为控制目标来表明湿度的，而有一些国军标和航天产品对湿度试验是以露点温度为参数的。现在还没有把露点温度作为控制对象应用到湿度试验中。另外，目前一些测量得到的露点温度误差较大，不适合将这个结果应用到试验中作为控制对象的。在计算露点温度时，饱和水汽压是一个很重要的物理量，戈夫-格雷奇(Goff-Gratch)方程是气象界计算饱和水汽压的权威性方程。我国气象湿度查算表就是根据戈氏方程计算编写的。不过由于其方程形式复杂，计算烦琐，而且有不可逆性，即若已知水汽压，难以从戈夫-格雷奇方程逆算求温度值，为在控制器中进行相应运算带来一定难度。有关名词解释：饱和水汽压：饱和水汽压或称最大水汽压是描述水面、冰面上大气水汽状况的一个特殊气象术语。在某一给定温度下，只有在水汽压恰好处在某一温度值时，水与水汽或冰与水汽问的蒸发与凝结过程才能够保持动态平衡状态。当空气中存在这样的平衡水汽压体系时，称为饱和此时大气中的水汽压力为饱和水汽压。相对湿度：是指空气中水汽压与此温度下饱和水汽压的百分比。干湿球温度计：由两支相同的温度计组成，其中一支温度计感温端套上浸湿的纱布，称为湿球温度计；另一支称为干球温度计，测量的是环境中的温度。通常环境中湿度是不饱和的，湿球纱布上的水会蒸发吸热热量，因此湿球温度计测量出的温度要低于干球温度计测量的温度数值。
技术实现思路
本专利技术针对以上问题而提供了一种进行湿度试验时可以运用在控制器上计算露点温度的方法和以露点温度为控制对象的试验装置。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案：一种测量与控制露点温度的装置，其特征在于它包括主控制器、传感器模块、触摸屏、加湿模块、制冷控制电路、压缩机和加热器及其控制电路；所述传感器模块包括温湿度传感器和A/D转换器；所述温湿度传感器经A/D转换器接到主控制器模拟量扩展端口；所述触摸屏通过通讯端口与主控制器双向连接；所述主控制器的第一输出端接所述加湿模块的输入端，所述主控制器的第二输出端经制冷控制电路接压缩机，所述主控制器的第三输出端接加热器及控制电路。本专利技术的有益效果为：原来计算饱和水气压的戈夫-格雷奇(Goff-Gratch)公式运算烦琐，不利于运用在微控制器上；本专利技术所采用的计算公式，便于在控制器上运算，克服了原来用戈夫-格雷奇(Goff-Gratch)公式计算饱和水汽压运算烦琐，也保证了所得露点温度的精度和可靠性；采用本专利技术中测量露点温度的方法解决了在湿度试验箱的主控制器上运算不方便的问题。将露点温度作为控制对象应用到环境试验中，解决了湿度设定值为露点温度时需要将相对湿度转换为露点温度时影响测量精度的问题。附图说明图1为本专利技术测量与控制露点温度的装置的原理方框图；图2为本专利技术中主控制器、加湿模块、加热器及其控制电路的电路原理图；图3为本专利技术中制冷控制电路的电路原理图；图4为本专利技术中测量露点温度的流程示意图；具体实施方式本专利技术为一种测量与控制露点温度的装置，其特征在于它包括主控制器、传感器模块、触摸屏、加湿模块、制冷控制电路、压缩机和加热器及其控制电路；所述传感器模块包括温湿度传感器和A/D转换器；所述温湿度传感器经A/D转换器接到主控制器模拟量扩展端口；所述触摸屏通过通讯端口与主控制器双向连接；所述主控制器的第一输出端接所述加湿模块的输入端，所述主控制器的第二输出端经制冷控制电路接压缩机，所述主控制器的第三输出端接加热器及控制电路。所述主控制器为西门子公司的PLC226；所述温湿度传感器为由两支规格相同的Pt100热电阻组成的干湿球温度计；所述A/D转换器为西门子公司的模拟量扩展模块EM223。所述加湿模块采用浅水盘加湿法，其包括加热丝及控制电路；所述加热丝及控制电路由固态继电器SSR2和加热丝组EH2组成；所述加热丝组EH2与固态继电器SSR2的负载端串联后接在电源与地之间；所述固态继电器SSR2的控制端接所述主控制器PLC226的输出口Q0.1所述制冷控制电路由继电器K、电磁阀YV3、电磁阀YV4.1组成；所述继电器K接主控制器PLC226的输出口Q0.2；所述继电器K的常开触点K-1与制冷电磁阀YV4.1串联后接在电源与地之间；所述继电器K的常闭触点K-2与液旁电磁阀YV3串联后接在电源与地之间；所述制冷电磁阀YV3、液旁电磁阀YV4.1分别经各自管路接压缩机相应端口；所述加热器及其控制电路由加热丝组EH1与固态继电器SSR1组成，所述加热丝组EH1与固态继电器SSR1的负载端串联后接在电源与地之间；所述固态继电器SSR1的控制端接所述主控制器PLC226的输出口Q0.0；所述触摸屏的型号为西门子公司的SmartIE1000。一种测量与控制露点温度的实现方法，其特征在于：其借助权利要求1-4任一项所述的测量与控制露点温度的装置来实现，其包括测量露点温度的方法和以露点温度为控制目标的实现方法；所述测量露点温度的方法包括以下步骤：(1)采集步骤：利用所述干湿球温度计采集到干球温度T1和湿球温度T2；(2)计算步骤(该步骤为在主控制器PLC中完成的)：a.计算纯水平面的饱和水汽压：利用下述公式(1)计算出湿球温度T2对应的纯水面的饱和水汽压Ew，ew＝ewsexp[13.3185×(1-Ts/T)-1.9760×(1-Ts/T)2-0.6445×(1-Ts/T)3-0.1299×(1-Ts/T)4](1)其中，T为热力学温度，单位为开尔文，符号为K，其数值与摄氏温度关系如关系式T＝t+273.15，t为摄氏温度，单位为摄氏度，符号为℃；ew为湿球温度T2所对应的纯水平面的饱和水汽压，单位为百帕，符号为hPa；Ts为沸点温度，为常数373.15K；ews为沸点温度下的饱和水汽压，常数1013.25hPa；b.计算当前环境水汽压：利用如下述公式(2)计算当前环境水汽压，e＝ew-AP(T1-T2)(2)其中，e为当前本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种测量与控制露点温度的装置，其特征在于它包括主控制器、传感器模块、触摸屏、加湿模块、制冷控制电路、压缩机和加热器及其控制电路；所述传感器模块包括温湿度传感器和A/D转换器；所述温湿度传感器经A/D转换器接到主控制器模拟量扩展端口；所述触摸屏通过通讯端口与主控制器双向连接；所述主控制器的第一输出端接所述加湿模块的输入端，所述主控制器的第二输出端经制冷控制电路接压缩机，所述主控制器的第三输出端接加热器及控制电路。

【技术特征摘要】
1.一种测量与控制露点温度的装置，其特征在于它包括主控制器、传感器模块、触摸
屏、加湿模块、制冷控制电路、压缩机和加热器及其控制电路；
所述传感器模块包括温湿度传感器和A/D转换器；所述温湿度传感器经A/D转换器接到
主控制器模拟量扩展端口；所述触摸屏通过通讯端口与主控制器双向连接；
所述主控制器的第一输出端接所述加湿模块的输入端，所述主控制器的第二输出端经
制冷控制电路接压缩机，所述主控制器的第三输出端接加热器及控制电路。
2.根据权利要求1所述的一种测量与控制露点温度的装置，其特征在于所述主控制器
为西门子公司的PLC226；所述温湿度传感器为由两支规格相同的Pt100热电阻组成的干湿
球温度计；所述A/D转换器为西门子公司的模拟量扩展模块EM223。
3.根据权利要求2所述的一种测量与控制露点温度的装置，其特征在于所述加湿模块
采用浅水盘加湿法，其包括加热丝及控制电路；所述加热丝及控制电路由固态继电器SSR2
和加热丝组EH2组成；所述加热丝组EH2与固态继电器SSR2的负载端串联后接在电源与地之
间；所述固态继电器SSR2的控制端接所述主控制器PLC226的输出口Q0.1；
所述制冷控制电路由继电器K、电磁阀YV3、电磁阀YV4.1组成；所述继电器K接主控制器
PLC226的输出口Q0.2；所述继电器K的常开触点K-1与制冷电磁阀YV4.1串联后接在电源与
地之间；所述继电器K的常闭触点K-2与液旁电磁阀YV3串联后接在电源与地之间；所述制冷
电磁阀YV3、液旁电磁阀YV4.1分别经各自管路接压缩机相应端口；
所述加热器及其控制电路由加热丝组EH1与固态继电器SSR1组成，所述加热丝组EH1与
固态继电器SSR1的负载端串联后接在电源与地之间；所述固态继电器SSR1的控制端接所述
主控制器PLC226的输出口Q0.0。
4.根据权利要求3所述的一种测量与控制露点温度的装置，其特征在于所述触摸屏的
型号为西门子公司的SmartIE1000。
5.一种测量与控制露点温度的实现方法，其特征在于：其借助权利要求1-4任一项所述
的测量与控制露点温度的装置来实现，其包括测量露点温度的方法和以露点温度为控制目
标的实现方法；所述测量露点温度的方法包括以下步骤：
(1)采集步骤：
利用所述干湿球温度计采集到干球温度T1和湿球温度T2；
(2)计算露点温度步骤：
a.计算纯水平面的饱和水汽压：利用下述公式(1)计算出湿球温度T2对应的纯水面的
饱和水汽压Ew，
ew＝ewsexp[13.3185×(1-Ts/T)-1.9760×(1-Ts/T)2-0.6445×(1-Ts/T)3-0.1299×(1-
Ts/T)4](1)
其中，T为热力学温度，单位为开尔文，...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴飒，张倩，叶建华，陈亮，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京;11