基于实验平台的温度/光照控制电路实验优化

1.平台简介

（1）硬件平台。

本课程可采用NEWLab物联网传感器实验平台。NEWLab传感器实验的硬件平台主要由平台和实验模块组成，如图2-39所示。实验平台上的实验模块安装采用了磁吸方式。

图2-39　NEW Lab的硬件平台

（2）NEWLab的云实验平台。

NEWLab的云实验平台界面如图2-40所示。云平台可实现传感器的实验场景模拟。

图2-40　NEW Lab的云实验软件

2.实验模块

（1）NEWLab温度/光照传感模块。

NEWLab光照传感实验与温度传感实验共用一个温度/光照传感模块，模块结构如图2-41所示。

模块中各端口标识的含义如下。

①热敏或光敏电阻传感器。

②基准电压调节电位器。

③电压比较器电路。

④基准电压测试接口J10。测试温度感应的阈值电压，即比较器1反相输入端（3脚）电压。

⑤模拟量输出接口J6。测试热敏电阻两端的电压，即比较器1同相输入端（2脚）电压。

图2-41　NEWLab温度/光照传感模块

⑥数字量输出接口J7。测试比较器1输出电平电压。

⑦接地GND接口J2。

（2）继电器模块电路。

NEWLab传感实验的继电器模块电路如图2-42所示。其J2用于接收传感电路中信号处理模块的信息，该信息控制端口CTRL0通过集成或门74VHC1G32进行或运算后，加在NPN型晶体管的基极，控制其导通或截止。在J2和CTRL0无信号输入时，或门的两输入端因接地均为低电平。晶体管VT1是一个开关器件，用于控制继电器线圈的通断状态，当其导通时，继电器线圈得电，继电器常开触点闭合，J8与J9接通，常闭触点断开，J8与J10断开。电路中二极管VD1为续流二极管。

图2-42　NEWLab继电器模块电路

3.实验原理

（1）光照传感电路原理。

图2-43所示为NEWLab光照传感电路原理，其原理与图1-37所示电路基本相同，当光线亮度较大时，光敏电阻阻值小，则RT上的电压即加到LM393的3脚（同相输入端），电压小于基准电压，LM393的1脚输出为低电平至D0端，LED1不亮。当光线变暗时，光敏电阻阻值变大，RT电压增大，当RT电压大于基准电压时，1脚输出为高电平至D0端，LED1点亮。

图2-43　NEW Lab光照传感电路原理(www.xing528.com)

（2）温度传感电路原理。

NEWLab温度传感实验与光照传感实验模块共享，其传感电路如图2-43所示，继电器模块如图2-42所示，电路的整机工作电路与图2-37所示环境温度控制电路基本相同。

由图2-43所示的传感电路可知，电阻器R2、R6与电位器VR1构成基准温度设定电路；热敏电阻RT与电阻器R1构成温度检测转换电路；集成电压比较器LM393作为信号处理器件；红色发光二极管LED1是电路的执行器件。

（3）整机工作原理。

当温度高于基准温度时，图2-43所示的光照传感电路中热敏电阻RT阻值减小，电压比较器A的1脚输出低电平，图2-42所示的继电器模块电路中晶体管Q1截止，继电器线圈不得电，其常闭触点闭合，风扇通电工作；

当温度低于基准温度时，图2-43所示的光照传感电路中热敏电阻RT阻值增大，电压比较器A的1脚输出高电平，图2-42所示的继电器模块电路中晶体管VT导通，继电器线圈得电，其常闭触点断开，常开触点闭合，风扇断电停止工作，加热器通电工作。

4.实验步骤

（1）实验准备。

①运行“物联网开发实验平台（1.0.0.5）.exe”，按操作向导安装物联网开发实验平台软件。

②导入光照传感实验和温度传感实验的实验包。

③将NEWLab实验硬件平台通电并与计算机连接。

（2）硬件装接。

①将温度/光照传感模块放置在NEWLab实验平台的一个实验模块插槽上。

②将指示灯放置在平台的侧架上。

③将模拟加热器的LED灯和风扇放置在平台的侧架上。

④按图2-44所示进行光照传感电路装接，操作如下。

·将温度/光照传感模块的数字量输出端口J7与继电器模块的J2连接。

·将温度/光照传感模块的接地端口J2与继电器模块的接地端口J3连接。继电器模块的J10口接风扇的正极，风扇负极接电源地线。

·继电器模块的J9口接LED灯的阳极，LED的阴极接电源地线。

·继电器模块的J8口接电源正极。

图2-44　NEWLab光照/温度传感实验接线

（3）启动实验。

①将光敏电阻装接到传感器接口。

②将实验平台的“模式选择”调整到自动模式，按下电源开关，改变光照强度，观察LED灯状态。

③启动NEWLab实验上位机软件平台，选择光照传感实验。

④选择硬件连接说明，进行上位机软件平台检测，通过检测观察模拟运行场景。

⑤取下光敏电阻，将热敏电阻装接到传感器接口。

⑥再次启动NEWLab实验上位机软件平台，选择温度传感实验。

⑦选择硬件连接说明，进行上位机软件平台检测，通过检测观察模拟运行场景。