小型人工氣候箱PRX-250C昆蟲(chóng)飼養(yǎng)箱150升技術(shù)參數(shù)

型號(hào)：PRX-250C

容積：250L

控溫范圍℃：0-50

分辨率：0.1℃ 1RH

溫度準(zhǔn)確性偏差：≤1℃

溫度均勻度：≤1℃

溫度波動(dòng)度：≤0.5

濕度范圍：50-95％RH（可擴(kuò)增到 40%-95%RH） 濕度波動(dòng)：≤7%RH（國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)）

光照強(qiáng)度：0~22000LX

光源：LED燈標(biāo)配白光，出廠前可選配紅藍(lán)等光源(波長(zhǎng)、顏色根據(jù)使用自行搭配)

觀察窗：4個(gè)角度（上下左右）

參數(shù)顯示：液晶顯示

風(fēng)流速度：包含（0~2）m/s，線性可調(diào)

電源：220V，50Hz

工作環(huán)境：溫度（5～45）℃，濕度≤80%RH

人工氣候箱把無(wú)法控制的大自然環(huán)境搬進(jìn)實(shí)驗(yàn)室，實(shí)現(xiàn)人為地通過(guò)計(jì)算機(jī)實(shí)施模擬自然環(huán)境中與生物生長(zhǎng)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(nóng)作物的最佳生長(zhǎng)條件，探索其生長(zhǎng)發(fā)展的規(guī)律，培養(yǎng)新品種，獲取優(yōu)質(zhì)穩(wěn)產(chǎn)，高產(chǎn)的新技術(shù)。在計(jì)算機(jī)輔助農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)中，人工氣候箱是農(nóng)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(tǒng)由傳感系統(tǒng)、測(cè)控電路和軟件系統(tǒng)構(gòu)成。在研制人工氣候箱的過(guò)程中，廣泛的應(yīng)用到了傳感技術(shù)和單片機(jī)技術(shù)。
氣候箱內(nèi)的環(huán)境主要由溫度、濕度、光照三個(gè)參數(shù)來(lái)衡量。由各自的傳感器來(lái)獲取這三個(gè)參數(shù)，通過(guò)傳感器將非電量溫度、濕度和光照轉(zhuǎn)換成連續(xù)變化的模擬量。這樣在系統(tǒng)的信號(hào)采集部分設(shè)計(jì)了三個(gè)探測(cè)環(huán)境參數(shù)的探頭：
1.1 溫度探頭
根據(jù)實(shí)際情況選用了NTH5D153A熱敏電阻，它的性能參數(shù)如下：
標(biāo)稱電阻-15 000歐 B常數(shù)-4 100
溫度系數(shù)--4.6 最大允許功率-0.56W
熱時(shí)間常數(shù)-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(xiàn)象很小，長(zhǎng)期使用后電阻變化只有百分之幾。元件的響應(yīng)速度快，（0~100）%RH時(shí)，約10秒，濕度變化±20%時(shí)，響應(yīng)時(shí)間僅2秒；吸濕和脫濕時(shí)幾乎沒(méi)有濕滯現(xiàn)象。
1.3 光照探頭
采用硅光電池，將光照參數(shù)轉(zhuǎn)換成光電流。該元件靈敏度高，穩(wěn)定性好，輸出電流與光亮度成線性關(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(zhuǎn)換。
2 測(cè)控電路
由于所用到的熱敏電阻和濕敏電阻的電阻值相對(duì)溫度變化是對(duì)數(shù)關(guān)系。為了軟件設(shè)計(jì)的方便，應(yīng)用對(duì)數(shù)二極管使其等間隔表示，因此，輸出端都需要與對(duì)數(shù)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性度好，可直接連接前置放大器。再通過(guò)零點(diǎn)調(diào)節(jié)電路和靈敏度調(diào)節(jié)電路送ADC0809進(jìn)行 A/D轉(zhuǎn)換。通過(guò)主控芯片8031,測(cè)得的數(shù)據(jù)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(dāng)前的溫度、濕度、光照參數(shù)。另一路 數(shù)據(jù)通過(guò)與存儲(chǔ)器的標(biāo)準(zhǔn)預(yù)設(shè)值比較，如果超過(guò)誤差范圍則反饋到控制設(shè)備如加濕器、加熱管等，調(diào)節(jié)環(huán)境參數(shù)以適應(yīng)實(shí)際需要。

小型人工氣候箱PRX-250C昆蟲(chóng)飼養(yǎng)箱150升人工氣候箱的溫濕度控制方法
      人工氣候箱跟光照箱一樣，能夠提供模擬的自然環(huán)境，如合適的溫度、濕度、光照度等等，為植物的生長(zhǎng)提供的環(huán)境。另外，人工氣候箱的各個(gè)參數(shù)可以由人工自由設(shè)置，免去了自然環(huán)境不可控制的煩惱。溫濕度控制是人工氣候箱系統(tǒng)的有利，溫濕度控制的同時(shí)，我們可以用溫濕度自記儀進(jìn)行測(cè)定，隨時(shí)了解人工氣候箱內(nèi)的溫度以及濕度變化。
      當(dāng)溫度低而加熱的時(shí)候,水分蒸發(fā),氣候箱里面以前制冷或者除濕凝結(jié)的水分會(huì)蒸發(fā)而增加內(nèi)部的濕度;當(dāng)溫度高而制冷的時(shí)候又會(huì)使經(jīng)過(guò)制冷器的氣流濕度下降而使整個(gè)箱體的濕度下降;同樣當(dāng)濕度低而加濕的時(shí)候,外部的冷或者熱濕氣又會(huì)改變內(nèi)部的溫度,而濕度高除濕時(shí)又必然會(huì)導(dǎo)致溫度下降。所以溫度和濕度的控制是強(qiáng)耦合的。而且不同規(guī)格的箱體溫度和濕度的耦合程度是不一樣的。另外有時(shí)候氣候箱要求溫濕度多段循環(huán)控制,前后兩段溫濕度是不一樣的,而氣候箱溫濕度控制的數(shù)學(xué)模型又表明它們具有教大的延遲滯后特性,要達(dá)到上升速度快、過(guò)渡時(shí)間短、且超調(diào)小的目的,一般的控制方法很難奏效。
      由上述分析可知人工氣候箱溫度和濕度的控制是相互耦合的。這樣,溫濕度的控制實(shí)質(zhì)上就是一個(gè)大滯后、強(qiáng)耦合系統(tǒng)的控制問(wèn)題。這些特點(diǎn)決定了溫濕度控制要獲得較高精度有的難度。一般人工氣候箱采用單獨(dú)的溫控儀和濕度控制儀來(lái)實(shí)現(xiàn)溫濕度控制,而他們的控制方法也大部分是PID類控制方法,對(duì)于純滯后參數(shù)時(shí)變的系統(tǒng)控制效果也不理想,并且使用起來(lái)也不方便,而模糊控制器是不依賴于系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型的,免去了辨識(shí)系統(tǒng)的麻煩,具有很好的魯棒性和自適應(yīng)性,很適合模型不確定、參數(shù)變化等控制場(chǎng)合,正好可以適應(yīng)人工氣候箱溫度濕度控制,所以本人工氣候箱控制器采用模糊控制的方法來(lái)控制箱體氣流的溫濕度,同時(shí)也使用模糊解耦的方法來(lái)解決溫度和濕度強(qiáng)耦合的問(wèn)題。