基于LabVlEW太陽能路燈充放電監(jiān)測系統(tǒng)

4.2面板設計

在圖5所示的面板圖中，設置兩個開關(guān)以選擇是監(jiān)測電流、電壓還是同時監(jiān)測。分別顯示電流實時采集曲線和電壓實時采集曲線，并配以數(shù)字顯示。在采集周期設置窗口，以秒為單位設置采樣周期。開始采集按鈕同時具有暫停功能。全部采集結(jié)束后，選擇退出并回放按鈕，在回放波形窗將顯示采集電流波形，并計算其曲線下面積值作為電流充放電的安時數(shù)(能量值)。在面板的右下方同時顯示帶有日期、時間信息的全部數(shù)據(jù)列表，并顯示電流、電壓最大最小值。

圖5虛擬儀器面板圖

4.3程序結(jié)構(gòu)描述

總體采用兩幀組成的平鋪順序結(jié)構(gòu)(Flat Sequence)，第一幀完成的是數(shù)據(jù)采集及顯示、存儲;第二幀完成數(shù)據(jù)計算、回收及顯示運算結(jié)果。圖6給出的是第一幀圖形化程序。

圖6第一幀圖形化程序框圖

該幀采用定時循環(huán)結(jié)構(gòu)(Timed Loop)，在進入循環(huán)結(jié)構(gòu)之前，利用OpetdCreate/Replace File VI建立要存儲的數(shù)據(jù)文件(.txt)的路徑及文件名，并調(diào)用iUSBDAQ_0penDevice函數(shù)打開采集設備。當選擇開始采集分支結(jié)構(gòu)時，將打開采集設備的兩個輸入通道輪流采集數(shù)據(jù)，得到二維數(shù)組。通過Delete From Array函數(shù)分離該數(shù)組，并分別通過兩個分支結(jié)構(gòu)做為電流、電壓選擇開關(guān)，經(jīng)數(shù)值標度變換送至波形?Chart.將Format Date/TimeString的日期時間信息輸出和兩數(shù)組通過Number To FractionalString轉(zhuǎn)化成的字符串輸出，由Concatenate Dtrings合并，經(jīng)Write File VI送入指定的磁盤數(shù)據(jù)文件中，以備分析、調(diào)用。

當選擇暫停采集或退出采集按鈕時，無論采集周期設置的是多少，都應迅速退出循環(huán)。為此，采用判斷循環(huán)次數(shù)和采集次數(shù)的算法。

采集次數(shù)=循環(huán)次數(shù)/采集周期。

以整除的結(jié)果為采集次數(shù)，并以余數(shù)為零做為一次采集結(jié)束的判斷條件。利用兩個分支結(jié)構(gòu)可累計多次間斷的采集次數(shù)，直到選擇退出定時循環(huán)。由于設定的定時循環(huán)周期為1秒，無論是否在采集狀態(tài)，循環(huán)始終以1秒的周期運行。當按下退出采集按鈕時，最多等待時間為1秒即退出，而不是等待用戶設定的一個采樣周期。

采集數(shù)據(jù)結(jié)束，退出第一幀結(jié)構(gòu)之前，通過Close File VI關(guān)閉文件，并通過iUSBDAQ-Release Defice關(guān)閉設備。圖7給出的是第二幀圖形化程序。

圖7第二幀圖形化程序框圖

該幀首先由Read Characters From File VI函數(shù)讀出磁盤數(shù)據(jù)文件中的數(shù)據(jù)。由于讀出的是字符串，要經(jīng)Spreadsheet StringTo Arrary函數(shù)將其轉(zhuǎn)為三維數(shù)組，再經(jīng)兩個Delete From Array將三維分離為三個一維數(shù)組。將電流信息數(shù)據(jù)送人BuildWaveform生成波形，由Chart顯示。同時將該組數(shù)據(jù)經(jīng)NumericIntegration.vi求積分，得曲線下面積值，在輸出能量窗顯示充放電的安時數(shù)。

在回放電流曲線的同時，在屏幕的String窗列表顯示每一次的采樣數(shù)據(jù)。電流和電壓信息數(shù)組再經(jīng)Reshape Array和Array maxmin找出最大值和最小值并顯示。

5結(jié)束語

利用LabVlEW軟件和USB采集模塊結(jié)合所開發(fā)的虛擬儀器，較好地完成了對太陽能路燈的蓄電池充放電的全程監(jiān)測。

操作簡單、界面友好、測量數(shù)據(jù)精度高。得到了電流表和電壓表單次測量而很難得到的數(shù)據(jù)。提高了測量效率、節(jié)約了儀器開支。依此測得的數(shù)據(jù)可合理匹配太陽能電池的輸出功率與蓄電池容量和負載的大小，發(fā)揮最大效益。同時，對延長蓄電池的使用壽命、提高路燈的亮度和預算連續(xù)陰雨天的儲備能量都有實際意義。

該系統(tǒng)對其它電充蓄電池同樣有應用價值。在此基礎上可進一步開發(fā)控制單元，利用LabVlEW的PID工具包可對蓄電池的過充、過放、短路、反充及定時開關(guān)等均可實現(xiàn)自動化控制。