温室温度湿度控制.(DOC)

综述

随着大棚技术的普及，温室大棚数量不断增多，对于蔬菜大棚来说，最重要的一个管理因素是温湿度控制。传统的方法是用与湿度表、毛发湿度表、双金属式测量计和湿度试纸等测试器材，通过人工进行检测，对不符合温度和湿度要求的库房进行通风、去湿和降温等工作。这种人工测试方法费时费力、效率低，且测试的温度及湿度误差大，随机性大,温室大棚的温度控制成为一个难题。现在，随着农业产业规模的提高，对于数量较多的大棚，传统的温度控制措施就显现出很大的局限性。

为此，在现代化的蔬菜大棚管理中通常有温湿度自动控制系统，以控制蔬菜大棚温度，适应生产需要。它以先进的技术和现代化设施，人为控制作物生长的环境条件，使作物生长不受自然气候的影响，做到常年工厂化，进行高效率，高产值和高效益的生产。

该设计即是针对这一问题,设计出了能够实现温湿度自动检测,显示,上下限报警等多功能的温湿度监测控制系统。

1.温度、湿度传感器的介绍

1.1温度传感器

温度传感器根据其工作原理、测温范围等可以分为许多种，主要有热电阻测温传感器和热电偶测温传感器。

通常，在温度传感器的选择中应主要考虑以下因素：

(1) 温度范围：具体点使用温度范围、准确度及测量误差是否能达要求。

(2) 使用场合：根据实际工作环境来选择也是重要条件，经常要考虑尺寸、保护套材料、结构、安装条件、耐垫、耐蚀、耐震，防爆等级等方面的问题。

(3) 温度响应：响应速度主要由传感器的质量、材质和体积决定，接触式传感器时间常数愈小，温度响应速度就愈快。

(4) 传输方式：温度信号输出模式、读取、显示、记录、控制、报警等方式的选择。

1.1.1热电阻测温传感器

热电阻温度传感器测温是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的。热电阻温度传感器大都由纯金属材料制成，目前应用最多的是铂和铜，此外，现在已开始采用甸、镍、锰和铑等材料制造。

热电阻温度传感器分为金属热电阻和半导体热敏电阻两大类，用于测量-200-500°C 范围内的温度，少数情况下，低温可测至1K，高温达1000°C。热电阻传感器由热电阻、连接导线及显示仪表组成，热电阻也可以与温度变送器连接，将温度转换为标准电流信号输出。用于制造热电阻的材料应具有尽可能大和稳定的电阻温度系数和电阻率，输出最好呈线性，物理化学性能稳定，复线性好等。

1.1.2热电偶测温传感器

(1)热电偶温度传感器基本原理

将两种不同材料的导体或半导体A和B焊接起来，构成一个闭合回路，当导体A和B 的两个执着点1和2之间存在温差时，两者之间便产生电动势,因而在回路中形成一个大

小的电流,这种现象称为热电效应。热电偶温度传感器就是利用这一效应来工作的。

(2)为了保证热电偶温度传感器可靠、稳定地工作，对它的结构要求如下：

a. 组成温度传感器热电偶的两个热电极的焊接必须牢固；

b. 两个热电极彼此之间应很好地绝缘，以防短路；

c. 补偿导线与温度传感器热电偶自由端的连接要方便可靠；

d. 保护套管应能保证热电极与有害介质充分隔离。

(3)温度传感器热电偶冷端的温度补偿

由于热电偶温度传感器的材料一般都比较贵重(特别是采用贵金属时)，而测温点到仪表的距离都很远，为了节省热电偶材料，降低成本，通常采用补偿导线把热电偶温度传感器的冷端(自由端)延伸到温度比较稳定的控制室内，连接到仪表端子上。必须指出，热电偶温度传感器补偿导线的作用只起延伸热电极，使热电偶温度传感器的冷端移动到控制室的仪表端子上，它本身并不能消除冷端温度变化对测温的影响，不起补偿作用。因此，还需采用其他修正方法来补偿冷端温度t≠0℃时对测温的影响。

1.2湿度传感器

湿敏元件是最简单的湿度传感器。湿敏元件主要有电阻式、电容式两大类。

(1)湿敏电阻

湿敏电阻的特点是在基片上覆盖一层用感湿材料制成的膜，当空气中的水蒸气吸附在感湿膜上时，元件的电阻率和电阻值都发生变化，利用这一特性即可测量湿度。湿敏电阻的种类很多，例如金属氧化特湿敏电阻、硅湿敏电阻、陶瓷湿敏电阻等。湿敏电阻的优点是灵敏度高，主要缺点是线性度和产品的互换性差。

(2)湿敏电容

湿敏电容一般是用高分子薄膜电容制成的，常用的高分子材料有聚苯乙烯、聚酰亚胺、酷酸醋酸纤维等。当环境湿度发生改变时，湿敏电容的介电常数发生变化，使其电容量也发生变化，其电容变化量与相对湿度成正比。湿敏电容的主要优点是灵敏度高、产品互换性好、响应速度快、湿度的滞后量小、便于制造、容易实现小型化和集成化，其精度一般比湿敏电阻要低一些。

2.各电路的设计和论证

2.1温度控制器

图2-1是采用555时基集成电路制作的温度控制器，它具有使用元件少、制作简单等特点，可用于热带鱼池及温室大棚等场所的温度检测与控制。

该温度控制器电路由电源电路和温度检测控制电路组成。

图2-1 温度控制电路

电源电路由电源变压器T、整流二极管VDl-VD4、电阻器Rl、电源指示发光二极管VLl、滤波电容器Cl和稳压二极管VS等组成。

温度检测与控制电路由热敏电阻器RT、时基集成电路IC、电位器RPl-RP4、电阻器

R2-R4、电容器C2-C4、继电器Kl、二极管VD5和发光二极管VL2组成。

交流220V电压经T降压、VDI-VD4整流、Cl滤波及VS稳压后，产生I2V(Vcc)直流电压，作为IC的工作电源。同时，将VLl点亮。

IC的6脚作为基准电压端，2脚作为温度检测控制端，3脚为控制输出端。RPl用来设定温度的下限值，RP2用来设定温度的上限值。RT的阻值随着温度的上升而下降。

当监控场所的温度上升时，RT的阻值变小，使IC的2脚、6脚电压升高。当温度达到设定的上限值，IC的6脚电压将高于2Vcc/3时，3脚输出低电平，VL2熄灭，继电器K 释放，其常开触头将加热器的工作电源切断，监控场所的温度又开始逐渐下降。同时亿的2脚、6脚电压也开始下降，当温度降至设定温度的下限值、IC的2脚电压低于Vcc/3时，IC的3脚又输出高电平，使VL2点亮，K吸合，其常开触头将加热器的工作电源接通。如此周而复始，使监控场所温度维持在设定的温度范围内。