家用電磁灶能效自動(dòng)化檢測(cè)系統(tǒng)的研發(fā)_第1頁(yè)
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第一章緒論進(jìn)入21世紀(jì),隨著自然資源的日漸枯竭、環(huán)境不斷惡化,全球?qū)Ξa(chǎn)品節(jié)能環(huán)保的關(guān)我國(guó)實(shí)施家電能效標(biāo)準(zhǔn)、能效標(biāo)識(shí)較晚,直到2004年8月,國(guó)家發(fā)改委、國(guó)家質(zhì)檢總局家庭”,管理辦法從2005年3月1日開(kāi)始正式施行,到現(xiàn)在已經(jīng)13個(gè)年頭了,我國(guó)能效標(biāo)識(shí)如圖1-1所示。圖1-1家用電磁灶能效標(biāo)識(shí)的“虛標(biāo)”的現(xiàn)象),因此消費(fèi)者對(duì)能效標(biāo)識(shí)存在懷疑心態(tài)、不重視、不關(guān)注也是有情可小家電(如電磁灶、電風(fēng)扇、吸塵器等)不同于大家電(如電冰箱、電視、空調(diào)等),割成無(wú)數(shù)小渦流,從而促使鍋具底面內(nèi)的自由電子進(jìn)行交變運(yùn)動(dòng)6,達(dá)到加熱的目的,這1.2能效檢測(cè)國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀能效標(biāo)識(shí),全方位地提高產(chǎn)品自身品質(zhì)和消費(fèi)者環(huán)保節(jié)能的購(gòu)物理念,那么在2020年,排放量將減少1.10億噸;硫氧化物的減排量將達(dá)1833萬(wàn)噸;氮氧化物的減排量將達(dá)170。率計(jì)、玻璃水銀溫度計(jì)及計(jì)時(shí)器(電子表)等;測(cè)量及計(jì)算的量值包括:用于加熱的標(biāo)準(zhǔn)會(huì)相對(duì)較高,大概高出200~300元,因此一些不良商家為牟取暴利,以次充好,將能效第二章系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)及硬件選型利用數(shù)字多用表(溫度采集儀)和溫度傳感器代替水銀溫度計(jì),提高檢測(cè)精度;(2)用LabVIEW控制功率分析儀和數(shù)字多用表(溫度采集儀),實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè);(3)通過(guò)對(duì)2.2工控機(jī)系統(tǒng) (meantimetofailure,平均失效前時(shí)間)在10萬(wàn)小時(shí)以上,而普通PC的MTTF僅為深;支持14插槽后面板,雙前置USB3.0端口,無(wú)頂蓋,易于維護(hù);內(nèi)置智能系統(tǒng)模塊,動(dòng)器托架,支持1個(gè)內(nèi)存2.5",和兩個(gè)前置訪問(wèn)3.5"驅(qū)動(dòng)和1個(gè)薄型光驅(qū)。2.3數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)流和信號(hào)的變化十分敏銳;基本測(cè)量精度為±(讀數(shù)的0.001%+量程的0.02%);直接測(cè)量電壓量程從3V到1000V/3200Vpeak,電流從20mA到32A/120Apesk,不需要改變接線;電流和電壓測(cè)量輸入之間延遲時(shí)間小于3ns,且它的測(cè)量通道擁有較高頻寬,因此在低功2.3.2數(shù)字多用表Fig.3-3Model2700Multimeter2700型數(shù)字多用表(溫度采集儀)是一種將多通道綜合測(cè)試和數(shù)據(jù)采集融為一體的智能化儀器。它是六位半(即量程為±1999999)的高2.3.3溫度傳感器的,那么在水銀溫度計(jì)的采樣周期內(nèi),水溫地變化可達(dá)到0.2℃~0.5℃,因此無(wú)法真正捕第三章軟件部分的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)(LaboratoryVirtualInstrumentEngineeringWorkench)是基于G語(yǔ)言 (GraphiceLanguage,圖形化編程語(yǔ)言)面向儀器與測(cè)控工程的一種虛擬儀器開(kāi)發(fā)平臺(tái),是虛擬儀器開(kāi)發(fā)平臺(tái)中程序開(kāi)發(fā)效率最高的,它可以和多種主流的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線進(jìn)行通語(yǔ)言代碼類(lèi)軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)效率高出大約10倍;并且LabVIEW與各種數(shù)據(jù)采集硬件的集成3.2數(shù)據(jù)庫(kù)3.2.1數(shù)據(jù)庫(kù)簡(jiǎn)介及常用的數(shù)據(jù)庫(kù)沒(méi)有接觸過(guò)的新人,也能在短時(shí)間內(nèi)運(yùn)用地得心應(yīng)手。它主要有以下幾方面的特點(diǎn):3.2.2建立Access數(shù)據(jù)庫(kù)格式);并選擇數(shù)據(jù)庫(kù)的存儲(chǔ)路徑,將數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)于E盤(pán)。(二)創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)點(diǎn)擊“創(chuàng)建”,選擇“表設(shè)計(jì)”,根據(jù)本套本、數(shù)字、日期/時(shí)間等),設(shè)置好之后,點(diǎn)擊“保存”,根據(jù)實(shí)際情況為各個(gè)表命名,3.3.1訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)的方法Node),從而達(dá)到訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)的目的;4.利用第三方開(kāi)發(fā)的免費(fèi)地、源代碼開(kāi)放的工具包3.3.2與數(shù)據(jù)庫(kù)建立連接的,主要執(zhí)行的內(nèi)容包括更新數(shù)據(jù)庫(kù)信息、從數(shù)據(jù)庫(kù)中提取數(shù)據(jù)等操作54。(二)數(shù)據(jù)庫(kù)名為NMG.udl,雙擊此文件,打開(kāi)“數(shù)據(jù)鏈接屬性(Datalinkproperties)”對(duì)話(huà)框,OLEDBProvider”,點(diǎn)擊“下一步”。在“鏈接(connection)”選項(xiàng)卡界面中“選擇后再單擊“測(cè)試連接”,如圖3-1所示,在程序框圖中會(huì)提醒連接成功。1.指定數(shù)據(jù)源:連接字符串C)□空白密碼B)□允許保存密碼(S)刷新R)圖3-1數(shù)據(jù)連接屬性的連接選項(xiàng)卡界面3.3.3數(shù)據(jù)讀取程序設(shè)計(jì)底層驅(qū)動(dòng),然后配合驅(qū)動(dòng)程序來(lái)識(shí)別并操作測(cè)量?jī)x器數(shù)字多用表(溫度采集儀)。下面主要介紹如何實(shí)現(xiàn)把數(shù)字多用表(溫度采集儀)中測(cè)量數(shù)據(jù)讀取到上位機(jī),以及如何將讀取到的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)存入數(shù)據(jù)庫(kù)的方法。本套系統(tǒng)中選用的吉時(shí)利2700數(shù)字多用表(溫度采集儀)提供LabVIEW驅(qū)動(dòng)程序:(1)驅(qū)動(dòng)程序通過(guò)IN(產(chǎn)品識(shí)別號(hào))和VID(廠商識(shí)別號(hào))識(shí)別測(cè)量設(shè)備56;(2)通過(guò)VISAWrite節(jié)點(diǎn),將Writebuffer端口輸入的字符3.3.4數(shù)據(jù)添加程序設(shè)計(jì)下面介紹如何向已經(jīng)建立好的數(shù)據(jù)庫(kù)中名為“試驗(yàn)中數(shù)據(jù)庫(kù)”的表中添加數(shù)據(jù)。1.首先是選擇路徑和數(shù)據(jù)庫(kù),并通過(guò)“連接字符串”控件將所有字符串轉(zhuǎn)換成新的字符串輸出;再通過(guò)ADO(訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)的編程接口)的Connection對(duì)象中的ADOConnectionCreate.vi(創(chuàng)建數(shù)據(jù)連接)、ADOConnectionconnection.vi(或存儲(chǔ)過(guò)程)、ADOConnection最后通過(guò)ADOConnection對(duì)象的ADOConnectionconnection.vi、ADOCon-nectionExecute.vi(執(zhí)行相關(guān)查詢(xún))、ADOConnectionclo第四章實(shí)驗(yàn)過(guò)程及結(jié)果分析4.1實(shí)驗(yàn)過(guò)程(1)將電磁灶電源連接在穩(wěn)壓轉(zhuǎn)化插頭上,點(diǎn)擊“數(shù)據(jù)采集”按鈕后,數(shù)字多用表□□法時(shí)待溫度曲線變化平穩(wěn)之后(即已采集到標(biāo)準(zhǔn)鍋中水的初始溫度T?),點(diǎn)擊“開(kāi)始試驗(yàn)”(2)當(dāng)溫差T達(dá)到之前設(shè)置的值(即利用最大加熱功率將水加熱到一定溫度Tz,溫差當(dāng)溫度曲線出現(xiàn)最高點(diǎn)后(即按規(guī)程要求實(shí)驗(yàn)結(jié)束后的1min鐘后)點(diǎn)擊“停止采集”存到數(shù)據(jù)庫(kù)中,此時(shí)就表示一次試驗(yàn)結(jié)束;(3)重復(fù)以上步驟三次,即完成一組完整的實(shí)驗(yàn),停止數(shù)字多用表(溫度采集儀)和功率分析儀的通訊。系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)計(jì)算出三次實(shí)驗(yàn)的平均值,這也就是該被測(cè)電磁灶的熱效率值(單次測(cè)量的熱效率計(jì)算公式見(jiàn)下式,三次熱效率測(cè)量的平均值,如公式所示:的電磁灶熱效率,T?——第三次測(cè)量的電磁灶熱效率,%。4.1.2待機(jī)狀態(tài)功率的測(cè)量待機(jī)狀態(tài)功率測(cè)量采用平均功率法。被測(cè)電磁灶以額定電壓供電,并處于功耗最大的待機(jī)狀態(tài),數(shù)字功率計(jì)讀數(shù)穩(wěn)定之后(大約1.5小時(shí))開(kāi)始測(cè)量,測(cè)量時(shí)間t為半個(gè)小時(shí),系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)記錄下所用時(shí)間和消耗的電能量WE,并由下面的公式計(jì)算出被測(cè)電磁灶待機(jī)狀態(tài)下的功率值P。4.1.3能效等級(jí)的確定能源效率標(biāo)識(shí)標(biāo)注的能效等級(jí)應(yīng)符合GB21456—2014對(duì)能效等級(jí)的要求,電磁灶能效等級(jí)指標(biāo)具體情況如表1,表2所示。表1額定功率大于1200W的加熱單元能效等級(jí)指標(biāo)能效等級(jí)待機(jī)狀態(tài)功率(W)12級(jí)13級(jí)2表2額定功率小于或等于1200W的加熱單元能效等級(jí)指標(biāo)能效等級(jí)熱效率(%)待機(jī)狀態(tài)功率(W)1級(jí)113級(jí)24.2不同等級(jí)家用電磁灶比較產(chǎn)品型號(hào)能效等級(jí)加熱線圈線圈纏繞方式額定功率最大功率擋1一級(jí)雙線制較緊密“火鍋”2二級(jí)雙線制較緊密“火鍋”3三級(jí)單線制疏松“火鍋”從表3中可以看出,三臺(tái)被測(cè)電磁灶的加熱線圈直徑、額定功率以及最大功率檔位均4.2.2實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.07%;當(dāng)實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,標(biāo)準(zhǔn)鍋內(nèi)蒸餾水水溫在(90±2)℃,因此熱交換率大大增加,從而會(huì)影引起的熱效率偏差約為0.1%。第五章測(cè)量不確定度評(píng)定第一、家用電磁灶熱效率重復(fù)測(cè)量產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)不確定度(A類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)不確定度);第二、質(zhì)量測(cè)量(水的質(zhì)量測(cè)量和標(biāo)準(zhǔn)鍋的質(zhì)量測(cè)量)引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度(B類(lèi));能效等級(jí)是評(píng)判家用電磁灶熱效率性能和能源利用率的一個(gè)重要指標(biāo),而能效檢測(cè)是件開(kāi)發(fā)平臺(tái),對(duì)傳統(tǒng)家用電磁灶能效檢測(cè)系統(tǒng)做了改進(jìn)與提升,開(kāi)發(fā)了一套擁有人機(jī)交互功能的家用電磁灶能效自動(dòng)化檢測(cè)系統(tǒng)。針對(duì)傳統(tǒng)家用電磁灶能效檢測(cè)步驟繁瑣、測(cè)量誤差大、檢測(cè)數(shù)據(jù)不可溯源等問(wèn)題,本文主要完成了以下幾方面內(nèi)容;1.根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)家用電磁灶能效檢測(cè)各項(xiàng)技

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