人工氣候箱模擬氣候環(huán)境監控系統的設計方案

人工氣候箱把無(wú)法控制的大自然環(huán)境搬進(jìn)實(shí)驗室，實(shí)現人為地通過(guò)計算機實(shí)施模擬自然環(huán)境中與生物生長(cháng)發(fā)育有關(guān)的溫度，濕度和光照三大主要因素，創(chuàng )造局部人工氣候，尋求 各種農作物的最佳生長(cháng)條件，探索其生長(cháng)發(fā)展的規律，培養新品種，獲取優(yōu)質(zhì)穩產(chǎn)，高產(chǎn)的新技術(shù)。在計算機輔助農業(yè)生產(chǎn)技術(shù)中，人工氣候箱是農業(yè)科學(xué)研究的有效工具。
本文介紹的人工氣候模擬系統由傳感系統、測控電路和軟件系統構成。在研制人工氣候箱的過(guò)程中，廣泛的應用到了傳感技術(shù)和單片機技術(shù)。
氣候箱內的環(huán)境主要由溫度、濕度、光照三個(gè)參數來(lái)衡量。由各自的傳感器來(lái)獲取這三個(gè)參數，通過(guò)傳感器將非電量溫度、濕度和光照轉換成連續變化的模擬量。這樣在系統的信號采集部分設計了三個(gè)探測環(huán)境參數的探頭：
1.1 溫度探頭
根據實(shí)際情況選用了NTH5D153A熱敏電阻，它的性能參數如下：
標稱(chēng)電阻-15 000歐 B常數-4 100
溫度系數--4.6 最大允許功率-0.56W
熱時(shí)間常數-20秒 使用環(huán)境溫度--30~+125℃
1.2 濕度探頭
采用不用電熱清洗的氧化鋅-五氧化二鉻陶瓷濕敏元件。該濕敏元件的電阻率幾乎不隨溫度改變，老化現象很小，長(cháng)期使用后電阻變化只有百分之幾。元件的響應速度快，（0~100）%RH時(shí)，約10秒，濕度變化±20%時(shí)，響應時(shí)間僅2秒；吸濕和脫濕時(shí)幾乎沒(méi)有濕滯現象。
1.3 光照探頭
采用硅光電池，將光照參數轉換成光電流。該元件靈敏度高，穩定性好，輸出電流與光亮度成線(xiàn)性關(guān)系。在自然光條件下，其光電流約為0.1~10mA,可經(jīng)前置放大器輸出完成放大和I/U轉換。
2 測控電路
由于所用到的熱敏電阻和濕敏電阻的電阻值相對溫度變化是對數關(guān)系。為了軟件設計的方便，應用對數二極管使其等間隔表示，因此，輸出端都需要與對數二極管 相連。然后通過(guò)前置放大電路輸出。而硅光電池的輸出本身是線(xiàn)性度好，可直接連接前置放大器。再通過(guò)零點(diǎn)調節電路和靈敏度調節電路送ADC0809進(jìn)行 A/D轉換。通過(guò)主控芯片8031,測得的數據在這里分兩路輸出：一路送顯示器，采用三片三位半LED顯示，分別顯示當前的溫度、濕度、光照參數。另一路 數據通過(guò)與存儲器的標準預設值比較，如果超過(guò)誤差范圍則反饋到控制設備如加濕器、加熱管等，調節環(huán)境參數以適應實(shí)際需要。