一种基于LPC1768的温湿度控制器制造技术

本发明专利技术公开了一种基于LPC1768的温湿度控制器，其包括采集单元、控制单元、输入输出单元；其中，采集单元：用于采集环境中的温度和湿度；控制单元：根据采集单元传输过来的实时运行状态，向输入输出单元发出动作指令，其包括人机交互显示单元、LPC1768控制器和通信接口单元，所述LPC1768控制器通过通信接口单元与人机交互显示单元连接；输入输出单元：根据控制单元的执行指令操控执行机构工作，输入输出单元包括控制继电器、SSR以及伺服阀；所述控制单元通过通信接口单元与采集单元和输入输出单元连接。本发明专利技术信号稳定，温度和湿度采集精度高，输出稳定，且反应迅速，无卡顿延迟现象，具有较高的温湿度控制精度和较佳的控制品质，且适应性广，成本低。

A temperature and humidity controller based on LPC1768

The invention discloses a temperature and humidity controller based on LPC1768, which comprises a acquisition unit, a control unit and an input and output unit, wherein the acquisition unit is used to collect temperature and humidity in the environment, and the control unit sends an action instruction to the input and output unit according to the real-time operation state transmitted from the acquisition unit. It consists of a man-machine interactive display unit, an LPC1768 controller and a communication interface unit. The LPC1768 controller is connected with a man-machine interactive display unit through a communication interface unit; an input and output unit controls an actuator according to the execution instructions of the control unit; and an input and output unit includes a control relay, a SSR, and a servo valve. The control unit is connected with the acquisition unit and the input and output unit through the communication interface unit. The invention has stable signal, high temperature and humidity acquisition precision, stable output, rapid response, no Carton delay, high temperature and humidity control precision and better control quality, wide adaptability and low cost.

【技术实现步骤摘要】
一种基于LPC1768的温湿度控制器
本专利技术涉及测试计量
，尤其涉及一种温度和湿度采集精度高、温湿度范围控制精准、输出稳定、反应迅速的基于LPC1768的温湿度控制器。
技术介绍
从工业温湿度控制器的发展过程看，大致可分为三代：第一代温湿度控制器为定值开关控制模式，其基本方法是利用传感器检测系统中的湿度和湿度，当达到事先设定的温度和湿度值时，控制器会断开机械和电气开关，对加热源和加湿器进行通断控制。目前，这种控制器在对一些控制精度要求不高的场合仍有使用的价值。由于这类控制器无法克服温湿度变化过程的滞后性，致使系统参数波动较大，控制精度低，完全不适用于高精度的温湿度控制。第二代温湿度控制器是采用PID方式控制的设备，其开发环境包括单片机，PLC或者计算机软件这三种。采用高精度模数转换电路采集系统中的湿度和湿度，通过PID算法，进行控制调节，由于PID调节模型中考虑了系统的误差、误差变化及误差积累三个因素，因此，其控制性能大大地优越于第一代控制式。但是PID控制的品质的好坏，主要取决于比例值、积分值、微分值三个参数的整定，只要这三个参数整定的正确，其控制精度是令人满意的。但是，它的不足之处也恰在于此，一旦当三个参数改变，或者受控条件发生较大的变化，其控制品质就难以得到保证。为了克服PID调节方式的这一弱点，人们提出一系列自动调整参数的方法，即参数的自学习、自整定方法。这种基于具有自适应的PID算法研制的温控仪，就是目前的第三代温控仪表。目前市场上恒温恒湿试验机所采用的控制器多以第二代控制器为主，少数标称的自整定控制器其控制效果并不能尽如人意。厂家会过高地宣传自己产品的性能指标，有时仅仅给出短期指标，或最优指标，或没有经过长期验证就给出了很好的测量不确定度。更有甚者，有些厂家的控制器会采用加大滤波系数的方式，显示虚假的控制结果。同时现有的控制器由于技术老化，更新换代速度慢，不重视人机交互体验，难以满足实际生产中客户多样的需求。目前国内温湿度控制器相对国外温湿度控制器而言在性能方面还存在一定的差距，它们之间最大的差别主要还是在控制算法方面，具体表现为国内温湿度控制器在全量程内温度控制精度低，自适应性较差。这种不足的原因是多方面造成的，如针对不同的控制对象，由于控制算法的不足导致控制精度不稳定。针对以上这些不足，目前需要一种新型的温湿度控制器，来解决控制精度低、适应性差、反应迟钝、人机交互体验性差等缺点，满足市场需求。
技术实现思路
为了解决现有技术中的问题，本专利技术的目的是提供一种基于LPC1768的温湿度控制器，其信号稳定，温度和湿度采集精度高、范围控制精准，输出稳定，且反应迅速，无卡顿延迟现象，用户体验上优于决大部分市面上在售的控制器，具有较高的温湿度控制精度和较佳的控制品质。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：本专利技术提供了一种基于LPC1768的温湿度控制器，其包括采集单元、控制单元、输入输出单元，其中，采集单元：用于采集环境中的温度和湿度；控制单元：根据采集单元传输过来的实时运行状态，向输入输出单元发出动作指令；其包括人机交互显示单元、LPC1768控制器和通信接口单元，所述LPC1768控制器通过通信接口单元与人机交互显示单元连接；输入输出单元：根据控制单元的执行指令操控执行机构工作；输入输出单元包括控制继电器、SSR以及伺服阀；所述控制单元通过通信接口单元与采集单元和输入输出单元连接。优选的方案，所述采集单元包括依序连接的干湿球温湿器、A/D转换器和STM32微控制器。进一步优选的方案，所述干湿球温湿器包括第一PT100铂电阻、第一模拟电路、第二PT100铂电阻、第二模拟电路和开关电路；所述第一PT100铂电阻与第一模拟电路连接后与开关电路连接，所述第二PT100铂电阻与第二模拟电路连接后也与开关电路连接；所述第一PT100铂电阻的球部包有纱布且纱布一端浸入水槽中作为湿球，用于采集湿度；所述第二PT100铂电阻裸置于空气中作为干球，用于采集温度。更进一步优选的方案，所述控制单元的通信接口单元包括一路232接口，一路485接口，两路CAN总线，一路232/485可切换接口，一路以太网接口。再进一步优选的方案，所述LPC1768控制器设有USBHOST接口和SD卡接口。所述输入输出单元还包括光耦隔离器。所述伺服阀采用L298作为驱动芯片。通信接口单元采用隔离芯片ADUM1201对外部信号和LPC1768信号进行隔离。所述控制单元的LPC1768控制器采用PID模糊控制自动选择相应的PID算法和参数进行控制。输入输出单元采用EPM240T100C5控制芯片。通过采用以上技术方案，本专利技术一种基于LPC1768的温湿度控制器与现有技术相比，其有益效果为：1、本专利技术在温度和湿度采集方面采用恒流源测电阻法，使用24位A/D转换芯片，并采用专用的温度采集单元，使采集单元独立于控制单元流程之外，腾出了大量的资源去采集温度和湿度信号，从而对温度、湿度的数值采集更精确，从而保证得到更好的控制效果。2、由于温度和湿度之间存在强耦合关系，任一物理量的变化都会对另一物理量造成极大的扰动，而本专利技术在控制过程中首先对其进行解耦，然后通过模糊PID算法，将控制过程模糊化，然后通过PID算法得出精确的动作机构输出量，从而获得了较高的温湿度控制精度和较佳的控制品质。3、通过实际测试，本专利技术各种不同的控制条件下，温度范围可以稳定在±0.1℃，湿度范围可以稳定在±2%。系统运行平稳，稳定速度快，达到同类产品中优秀水准。4、本专利技术开机速度快，只需要一到二秒的时间，系统就可以完成初始化操作。人机交互界面反应迅速，无卡顿延迟等现象，在用户体验上优于决大部分市面上在售的控制器。5、经过实际测试和运用，本专利技术可以完整的实现已设计的功能，达到预想中的效果：同时采集多路温度和湿度信号时，信号稳定，采集精度高，其中温度精度可达±0.02℃，湿度精度可达±2%。6、CPLD强大的逻辑电路处理能力，有效分担了LPC1768接口不足的压力，并使得输入输出模块响应迅速，有着更加稳定的输出。7、本专利技术将系统的采集单元，控制单元以及输入输出单元分开设计，增强了系统的可扩展性，方便用户使用和安装。用户可以根据自己的需求，自由选择采集单元和输入输出单元的组合。对不同机型的适应性广，可以充分满足不同用户的需求。8、本专利技术具有强大的扩展性和共用性，除了用作恒温恒湿试验机的控制器外，还可以用于快速温变，冷热冲击，盐雾机等各种类型的环境试验机。在以后的控制器开发中，减少了新项目的开发周期，降低了硬件成本和时间成本。附图说明图1为本专利技术一种基于LPC1768的温湿度控制器的结构框图；图2为本专利技术的LPC1768控制器和通信接口单元的连接图；图3为本专利技术一种基于LPC1768的温湿度控制器的工作流程示意图；图4为ADUM1201电路原理图；图5为B0505S电路原理图；图6为AT24C256电路原理图；图7为W25Q256电路原理图；图8为光耦电路图；图9为伺服阀驱动电路。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实例，对本专利技术进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本专利技术的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于LPC1768的温湿度控制器，其特征在于，其包括采集单元、控制单元、输入输出单元，其中，采集单元：用于采集环境中的温度和湿度；控制单元：根据采集单元传输过来的实时运行状态，向输入输出单元发出动作指令；其包括人机交互显示单元、LPC1768控制器和通信接口单元，所述LPC1768控制器通过通信接口单元与人机交互显示单元连接；输入输出单元：根据控制单元的执行指令操控执行机构工作；输入输出单元包括控制继电器、SSR以及伺服阀；所述控制单元通过通信接口单元与采集单元和输入输出单元连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于LPC1768的温湿度控制器，其特征在于，其包括采集单元、控制单元、输入输出单元，其中，采集单元：用于采集环境中的温度和湿度；控制单元：根据采集单元传输过来的实时运行状态，向输入输出单元发出动作指令；其包括人机交互显示单元、LPC1768控制器和通信接口单元，所述LPC1768控制器通过通信接口单元与人机交互显示单元连接；输入输出单元：根据控制单元的执行指令操控执行机构工作；输入输出单元包括控制继电器、SSR以及伺服阀；所述控制单元通过通信接口单元与采集单元和输入输出单元连接。2.根据权利要求1所述的一种基于LPC1768的温湿度控制器，其特征在于，所述采集单元包括依序连接的干湿球温湿器、A/D转换器和STM32微控制器。3.根据权利要求2所述的一种基于LPC1768的温湿度控制器，其特征在于，所述干湿球温湿器包括第一PT100铂电阻、第一模拟电路、第二PT100铂电阻、第二模拟电路和开关电路；所述第一PT100铂电阻与第一模拟电路连接后与开关电路连接，所述第二PT100铂电阻与第二模拟电路连接后也与开关电路连接；所述第一PT100铂电阻的球部包有纱布且纱布一端浸入水槽中作为湿球，用于采集湿度；所述第二PT100铂...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁华，
申请(专利权)人：铁木真电子科技昆山有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32