单片机真空吸着回路结露检测实验系统研究(2)
6.2 温湿度变化简要分析 27
6.3 数据采集 29
结 论 34
致 谢 35
参考文献 36
附录A：温湿度检测系统实物图 38
1 引言
气动是“气动技术”或“气压传动与控制”的简称,它的动力源为空压机，工作介质为压缩空气，能传递能量和信号，可用于实现生产控制、自动化控制的一门重要技术[1,2,3]。近年来，气动技术不断向小型化高速化的方向发展，在此过程中不断展现出来各种问题，结露就是其中一个急需解决的问题。结露现象首次由王祖温在日本SMC的工作中初次提出，指的是气动系统在运行过程当中，气动元件或者管路的里面或是外面产生凝结水滴或冰霜的现象[4]。按其表现形式[5-9]可以分为以下两类：
1. 内部结露:在气缸或管路的内部有水滴出现，多时有积水出现；
2. 外部结露:在气缸、管路或阀的外部有水滴出现，严重时会结冰。
气动系统中，压缩空气在使用前经过后冷却器冷却，使压缩空气中大量的水蒸汽凝结出来，再经过干燥器除去其中的水滴，经过调压和过滤后进入系统。但是，这时的压缩空气中还是含有少量的水蒸汽。气动系统运行时，特别是小型、高速的气动系统，在放气过程中压缩空气的体积急剧膨胀，导致温度降低。如果该温度低于压缩空气的露点温度，里面的水蒸气就会产生凝结，当凝结出来的水滴滞留在系统中并逐渐累积就发生了内部结露[6]。而且因为热传递的作用，气动元件的外表面的温度也会随之下降。当它小于环境空气的露点温度时，就会在元件外部发生凝结。若该温度达到零度以下，甚至还会结冰。
随着结露现象的不断研究，发现有以下影响因素：供气压力、压缩空气和环境的温度及露点温度、气缸和气管的材质、运行负载等。其之间的定性关系为供气压力越高、压缩空气温度越低、露点温度越高、负载越大、气缸和气管材质的热传导率越低、壁面越厚就越容易产生结露现象[10]。
朱冬在研究内部结露原因时提出两个定性指标——系统的进水能力（以凝结水滴的质量密度来代表）和排水能力（以容积比来代表）[11]。系统发生内部结露的条件为前者大于后者，反之发生外部结露, 在凝结水滴的质量密度和容积比平面上给出了内部结露临界线和临界方程,为内部结露的判别提供了依据。
金英子根据大量的实验数据，研究了气动元件的结构参数对结露的影响，并结合流体网络理论，在分析结露现象时物理因素被考虑了进来，实验数据的分布展现出何时会发生内部、外部结露，或是不发生结露[12]。用数学分析的方法来推导气动系统中压缩空气耗尽过程中的状态和运动参数。用量纲分析的方法分析不同因素对气动系统中结露现象的影响。
结露，特别是内部结露，对气动系统的性能和元件的使用寿命都会产生很大的影响。虽然各影响因素和判断依据被不断提出，但是目前为止，结露的原理和机制还没有彻底研究透彻。因此，对气动系统的实时湿度检测和是否发生结露的判断尤为重要。本课题的目的就是要利用温湿度传感器，建立结露检测装置，设计气动负压系统结露自动检测试验台，能够实时采集湿度和判断结露是否产生，并搭建实验装置进行测试。
1.1 设计目标
设计一个温湿度报警系统，能够测量气动负压回路的实时温湿度，并具有报警的功能：
（1）掌握51单片机的编程；
（2）掌握温湿度传感器的应用；
（3）学会PROTUES画图工具并进行仿真；