1、第一章 虚拟仪器课程设计的意义及任务 1 1.1 课程设计的意义 . 1 1.2 课程设计任务说明 . 2 第二章 虚拟电子秤的设计 . 3 2.1 虚拟电子秤的设计思想 3 2.2 硬件设计 . 3 2.2.1 全桥测量电路. 4 2.2.2 三运放电路 5 2.2.3 数据采集卡 6 2.3 软件设计 . 7 2.3.1 标定. 8 2.3.2 称重. 9 2.3.3 查看历史记录10 2.4 系统运行调试 .11 第三章 流量控制系统的设计 基于虚拟网络控制器13 3.1 系统总体设计方案 .13 3.2 硬件设计 14 3.2.1 虚拟网络控制器 14 3.2.2CFP-AIO-610
2、 模拟量输入输出模块 .15 3.2.3 流量控制对象15 3.3 软件设计 16 3.3.1 系统监控界面17 3.3.2 控制算法设计19 3.4 系统调试 23 第四章 收获与体会 .25 参考文献.27 1 第一章第一章 虚拟仪器课程设计的意义及任务虚拟仪器课程设计的意义及任务 1.1 课程设计的意义课程设计的意义 虚拟仪器技术在国外已经比较熟了，由于其很强的灵活性，使得该技术非常 适用于现代复杂的测试测量系统中。 虚拟仪器是多媒体计算机的一个重要应用 领域，是多学科交叉、渗透的产物，其中浓缩了许多高、精、尖的科学技术。虚 拟仪器不是仪器却高于仪器，它大大缩短了新型仪器的开发周期，节省
3、了仪器开 发的费用，它不仅是开发仪器的工具，而且也是进行科学研究的有力手段。虚拟 仪器是仪器计算机化的产物，是集成化仪器的基础，是仪器行业的一场革命，它 的研制与开发具有深远的意义。近几年，虚拟仪器技术在国内的发展势也越来越 受到重视。成熟的虚拟仪器技术由三大部分组成：高效的软件编程环境、模块化 仪器和一个支持模块化 I/O 集成的开放的硬件构架，该课程设计的目的就是，通 过一些功能简单的仪表系统的设计，要在这三个方面上有更深一步的了解。 2 1.2 课程设计任务说明课程设计任务说明 本课程设计分为两部分，其一为一个虚拟电子秤的设计，其二为流量控制 系统的设计。这两部分的具体要求如下： 一、电
4、子秤 在 LabVIEW 8.5 的软件环境下，应用 NI 数据采集卡、压力传感器和一些运 放电路设计一个电子秤，其功能要求如下： 1）可以现场标定； 2）可以连续称量物品，并对称量结果进行记录，以便以后查看； 3）物品超重时可以报警。 二、流量控制系统 在 LabVIEW 8.5 的软件环境下,应用网络虚拟控制器 CFP-2120、流量控制对 象和以太网设计一个流量实时监控系统，可实现以下功能: 1）可实现手动、自动控制； 2）至少应有 3 种 PID 控制算法并可实现 PID 参数在线整定； 3）有监控界面可实时显示流量控制曲线。 3 第二章第二章 虚拟电子秤的设计虚拟电子秤的设计 2.1
5、 虚拟电子秤的设计思想虚拟电子秤的设计思想 电子秤的称重原理是，重物放在称重托盘上，压力传感器将重物的压力信 号转换秤电压信号，电压信号经过前端放大器、滤波器之后，通过 NI 数据采集 卡采集并转换成数字信号输入到计算机里，称重 VI 子程序对采集到的信号进行 处理， 完成电压重量的量程变换， 最终在显示控件上将实际重量值显示出来。 电压重量的变换关系可用下式表示： baxy 其中 y表示物品重量，x表示采集到的压力信号 关系式中的 a 和 b 可通过标定 VI 子程序确定，其方法是将采集到的压力信号值 和相应的实际重量值通过线性拟合，求出 a、b。 2.2 硬件设计硬件设计 电子秤的硬件结构
6、包括测量传感器电路、数据采集和数据处理三部分。 图 2-1 为电子秤的硬件结构图。 图 2-1 电子秤硬件结构图 下面分别介绍图 2-1 中各个部分 4 2.2.1 全桥测量电路全桥测量电路 在测量电路中使用了电阻应变式传感器， 它是将被测量的力，通过它产生的 金属弹性变形转换成电阻变化的元件。由电阻应变片和测量线路两部分组成。常 用的电阻应变片有两种：电阻丝应变片和半导体应变片，本设计中采用的是电阻 丝应变片，为获得高电阻值，电阻丝排成网状，并贴在绝缘的基片上，电阻丝两 端引出导线，线栅上面粘有覆盖层，起保护作用。 电阻应变片也会有误差，产生的因素很多，所以测量时我们一定要注意，其 中温度的影响最重要，环境温度影响电阻值变化的原因主要是： （1）电阻丝温度系数引起的。 （2）电阻丝与被测元件材料的线膨胀系数的不同引起的。 对于因温度变化对桥接零点和输出， 灵敏度的影响， 即使采用同一批应变片， 也会因应变片之间稍有温度特性之差而引起误差， 所以对要求精度较高的传感器， 必须进行温度补偿， 解决的方法是在被粘贴的基片上采用适当温度系数的自动补 偿片，
