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智慧型溫度、溼度監控系統,全系統方塊圖如下圖五所示,本系統可分成溫 度與溼度部份,搭配相容的資料擷取卡,將訊號傳至個人電腦,進行數據分析,

因此本系統由感測單元、資料擷取卡(DAQ)及個人電腦 PC 所構成,各單元之 結構說明如後。

圖五、系統方塊圖 4.4.1 溫度感測器

本研究選用T-type 熱電偶,測量範圍為-200℃~350℃,由於熱電偶的作 動方式是不需要電力的,而是藉由前端的二條熱電偶線點銲在一起的端點來量 測。因為二條線的材質不同,在遇到溫度變化時會產生電位差,藉由電位差來 換算成溫度值,來完成感測的目的。

4.4.2 溼度感測器

Model 808H5V5 Measuring range 0~100%RH

Signal output 0.8~3.9V@25℃

Accuracy < ±4%RH(at 25 , 5VDC, 30~80%RH)℃ Electrical current (Ic) Typical current: 0.38 mA; max current < 0.5mA

Power supply 5V DC ±5%

Operating environment -40 ~+85℃ ℃ Storing environment -55 ~+125℃ ℃

Responding time <15s Stability <1%RH per year

表五、808H5V5 相對溼度與對應之輸出電壓(25℃, 5.0V DC) 相對溼度(%) 30 40 50 60 70 80

808H5V5(V) 1.73 2.08 2.41 2.72 3.01 3.30

圖七 25℃、5.0V DC 時各相對溼度與輸出電壓之關係圖

圖八、808H5V5 操作精準度範圍

4.4.3 資料擷取卡(DAQ)

本研究使用了NI 公司所生產的資料擷取卡(DAQ),在此選擇型號為 NI USB-9211A 及 NI USB-9201,如圖九至圖十所示。USB-9211A 適用於各型式熱

電偶,可輸入4 個熱電偶,以及 24 位元的解析度與體積小,並且可透過 USB 的隨插即用連結。NI USB-9201 類比輸入訊號,具有 8 個通道,輸入電壓範圍

±10V,為 12 位元的解析度,且具有過電壓保護,以及搭配 NI USB-9162 使其 具有USB 隨插即用之功能。

圖九、NI USB-9211A

圖十、NI USB-9201 4.4.4 個人電腦

PC 端主要執行資料收集與分析,將感測器所測量之訊號,經由 LabVIEW 軟體進行分析及處理,藉由軟體將訊號轉成波形與數值資料,顯示在前置面板 上,此外,將數值資料儲存於電腦中,以便建立資料庫。

4.4.5 電源供應器

電源供應器主要供應溼度感測器(808H5V5) 之工作電源,其優點是完善的安

全保護(過電流、過電壓、低電壓、短路保護) ,提供系統最佳穩定性。

4.4.6 LabVIEW 控制技術

LabVIEW 使用的是一種圖形程序設計語言,採用圖形化的符號來代替文字 的程式語言,而讓使用者在操作時,可依需求來定義,提高工作效率,降低傳 統單件儀器的成本與使用,透過內建許多的副程式及儀器驅動程式,以物件導 向和流程圖觀念構圖,並透過DAQ 卡完成人機介面溝通。本文以 LabVIEW 設 計溫溼度監控系統,藉由虛擬儀表即時顯示溫溼度變化曲線,並可依據環境需 求設定上下限值,當不符合需求時,發出警報,通知維修人員進行修復,此外,

本系統可顯示每分鐘各感測器變化曲線,並加以儲存,以利資料庫建立。系統 程式設計可分為兩部份

4.4.6.1 前置面板(Front Panel)

設計所需的虛擬儀表面板,而本文所設計之前置面板,如圖十一所示;上 下限,定義所測量之溫溼度;歷程曲線,顯示各時間點溫溼度之變化。本面板 功能尚有設置每分鐘溫溼度曲線變化,並顯示其最大、最小及平均值;使用者 可在任何時間停止程式作動;面板尚有設計資料儲存功能,根據使用者來定義 存檔位置,能更方便掌控監測環境。

圖十一、前置面板 4.4.6.2 圖示區(Black Diagram)

為圖形化程式設計環境,每一個前置面板皆對應一個圖示,即為LabVIEW 內的VI 圖形原始程式碼,以圖形化程式語言(G 語言)所撰寫。整個圖示區是由 許多的VI、小圖示(ICON)及 0 節點連結而成,如圖十二所示,整體外觀如同一 個流程圖,透過節點的串聯,便可處理循環、順序和規則等程序控制的結構流 程圖。

圖十二、圖示區

五、結果與討論 分別為620×1075×2000㎜,除濕機則為640×605×1750㎜,其熱通量分別為390w s2

(單一機櫃)、483w s2 (除濕機);機櫃外殼與除濕機使用的材料為鋁,此模組是 由發熱體(兩個機櫃與除濕機)、一組空調系統所組成,然後轉檔使用套裝軟體給 gambit參考,再考慮並重新設定對熱分析有影響的物件及系統排列,在幾何模型 建構完成之後,必須建構網格(mesh),網格大小與形狀對分析結果有很大的影 響,後而進行參數設定、網格之處理。由於FLUENT採用GAMBIT為前處理器,

因此我們先將機房空間的IGES檔輸入到GAMBIT之後,其餘的物件皆在GAMBIT 裡面建立,最後分別在相關的位置定義所需的邊界條件,其網格大小和邊界條件。

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