国家职业资格全省统一鉴定
维修电工 论文
（国家职业资格二级）
论文题目：大棚自动加湿系统的设计
姓 名: 周 彬
身份证号：320305199101111337
准考证号：
所在省市： 江苏省徐州市 所在单位： 徐州技师学院
摘要: 大棚容易建造和造形，可就地取格，建筑投资较少，经济效益较高。并能抵抗自然灾害，防寒保温，抗旱、涝，提早栽培，延后栽培，延长作物的生长期，达到早熟、晚熟、增产稳产的目的。大棚薄膜的气密性较强，因此土壤水分蒸发和作物蒸腾造成棚内空气高温，棚内相对湿度很高。当棚温升高时，相对湿度降低，棚温降低相对湿度升高。晴天、风天时，相对温度低，阴、雨（雾）天时相对温度增高。在不通风的情况下，棚内白天相对湿度可达60－80%，夜间经常在90%左右，最高达100%。 棚内适宜的空气相对湿度依作物种类不同而异，一般白天要求维持在50－60%，夜间在80－90%。为了减轻病害的危害，夜间的湿度宜控制在80%左右。棚内相对湿度达到饱和时，提高棚温可以降低湿度，如湿度在5℃时，每提高1℃气温，约降低5%的湿度，当温度在10℃时，每提高1℃气温，湿度则降低3－4%。在不增加棚内空气中的水汽含量时，棚温在15℃时，相对湿度约为7%左右；提高到20℃时，相对湿度约为50%左右。 由于棚内空气温度大，土壤的蒸发量小，因此在冬春寒季要减少灌水量。但是，大棚内温度升高，或温度过高时需要通风，又会造成湿度下降，加速作物的蒸腾，致使植物体内缺水蒸腾速度下降，或造成生理失调。因此，棚内必须按作物的要求，保持适宜的湿度。由于作物的生长对棚内相对湿度有着较高的要求，故设计自动加/控湿系统。极有效地解决了温室大棚人工控制测试的温度及湿度误差大，且费时费力、效率低等问题。该系统运行可靠，成本低。系统通过对大棚内的湿度参量的采集，并根据获得参数实现对湿度的自动调节，达到了大棚自动控湿的目的。促进了农作物的生长，从而提高大棚的产量，带来很好的经济效益和社会效益。
关键词：大棚、DS-18B20数字温度传感器、FX1N PLC、电磁阀。
一、传感器的概述
1、传感器及湿度传感器的分类及发展现状
国家标准GB7665-87对传感器下的定义是：“能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成”。
传感器是能感受到规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件和装置。他们的共性是感受某种信号，并转换成可用输出的信号，将非电量转换为电量。如今传感器技术渗透带了各个领域， 传感器技术在发展经济、推动社会进步方面起着非常重要的作用。
传感器按用途分为：雷达传感器、电阻式传感器、电阻应变式传感器、压阻式传感器、热电阻传感器、温度传感器、光敏传感器、湿度传感器、生物传感器、位移传感器、压力传感器、超声波测距离传感器等，本文所涉及的传感器是湿度传感器。
1 湿度传感器的分类及感湿特点
湿度传感器，分为电阻式和电容式两种，产品的基本形式都为在基片涂覆感湿材料形成感湿膜。空气中的水蒸汽吸附于感湿材料后，元件的阻抗、介质常数发生很大的变化，从而制成湿敏元件。
国内外各厂家的湿度传感器产品水平不一，质量价格都相差较大，用户如何选择性能价格比最优的理想产品确有一定难度，需要在这方面作深入的了解。湿度传感器具有如下特点： 1.1 精度和长期稳定性
湿度传感器的精度应达到±2%~±5%RH，达不到这个水平很难作为计量器具使用，湿度传感器要达到±2%~±3%RH 的精度是比较困难的，通常产品资料中给出的特性是在常温（20℃±10℃）和洁净的气体中测量的。在实际使用中，由于尘土、油污及有害气体的影响，使用时间一长，会产生老化，精度下降，湿度传感器的精度水平要结合其长期稳定性去判断，一般说来，长期稳定性和使用寿命是影响湿度传感器质量的头等问题，年漂移量控制在1%RH水平的产品很少，一般都在±2%左右，甚至更高。 1.2 湿度传感器的温度系数
湿敏元件除对环境湿度敏感外，对温度亦十分敏感，其温度系数一般在0.2~0.8%RH/ ℃范围内，而且有的湿敏元件在不同的相对湿度下，其温度系数又有差别。温漂非线性，这需要在电路上加温度补偿式。采用单片机软件补偿，或无温度补偿的湿度传感器是保证不了全温范围的精度的，湿度传感器温漂曲线的线性化直接影响到补偿的效果，非线性的温漂往往补偿不出较好的效果，只有采用硬件温度跟随性补偿才会获得真实的补偿效果。湿度传感器工作的温度范围也是重要参数。多数湿敏元件难以在40℃以上正常工作。 1.3 湿度传感器的供电
金属氧化物陶瓷，高分子聚合物和氯化锂等湿敏材料施加直流电压时，会导致性能变化，甚至失效，所以这类湿度传感器不能用直流电压或有直流成份的交流电压。必须是交流电供电。 1.4 互换性
目前，湿度传感器普遍存在着互换性差的现象，同一型号的传感器不能互换，严重影响了使用效果，给维修、调试增加了困难，有些厂家在这方面作出了种种努力，（但互换性仍很差）取得了较好效果。
1.5 湿度校正
校正湿度要比校正温度困难得多。温度标定往往用一根标准温度计作标准即可，而湿度的标定标准较难实现，干湿球温度计和一些常见的指针式湿度计是不能用来作标定的，精度无法保证，因其要求环境条件非常严格，一般情况，（最好在湿度环境适合的条件下）在缺乏完善的检定设备时，通常用简单的饱和盐溶液检定法，并测量其温度。
2、主要应用元器件及基本要求
本系统是以FX1N PLC为控制核心，通过湿度度传感器DS18B20感受湿度，比较感受湿度与设定湿度，当感受湿度 〉设定湿度时，PLC驱动风扇通风；当感受湿度〈 设定湿度时，PLC驱动电磁阀加湿。
2.1、 FX1N PLC 简介
STC89C52是一种带8K字节闪烁可编程可檫除只读存储器（FPEROM-Flash Programable and Erasable Read Only Memory ）的低电压，高性能COMOS8的微处理器，俗称单片机。该器件采用ATMEL搞密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。
单片机总控制电路如下图1：
图4—1单片机总控制电路
（图1）
其性能指标为：
工作电压：5.5v ~3.3v(5v单片机)/3.8v ~2.0v(3v单片机)
工作频率范围：0~40MHZ,相当于8051的0~80MHZ,实际工作频率可大48MHZ。 用户应用程序空间为8K字节 片上集成512字节RAM
通用I/O口（32个）,复位后为：P1/P2/P3/P4是准双向口/弱上拉，P0是漏极开路输出，作为总线扩展用时，不用加上拉电阻，作为I/O口使用时，需加上拉电阻。
具有EEPROM功能与看门狗功能
具有3个16位的定时器/计数器。及定时器T0.T1.T2。