熱電偶在缺氧保護裝置中的應(yīng)用

　　摘要：缺氧保護裝置是燃氣取暖器*的安全裝置。本文介紹了熱電偶在燃氣取暖器中實現(xiàn)缺氧保護功能的應(yīng)用。該裝置使用方便、性能優(yōu)良,而且降低了燃氣取暖器的制造成本。
　　　　
　　燃氣取暖器是室內(nèi)使用的取暖設(shè)備，工作時需要耗氧，在不通風(fēng)的情況下超長時間工作會造成室內(nèi)缺氧，引起人體不適，甚至窒息,危及人身安全，所以必須有缺氧保護設(shè)計。缺氧保護裝置的功能是：當系統(tǒng)測得室內(nèi)空氣含氧量偏低時會自動關(guān)閉控制閥，并報警顯示缺氧標示，提醒使用者通風(fēng)換氣。熱電偶是一種常見的傳感器，廣泛應(yīng)用于溫度測量中。其原理是:將兩根不同導(dǎo)體的兩端接成閉合回路，由于兩端溫度不等，因而在回路中產(chǎn)生熱電勢。這種現(xiàn)象在物理學(xué)上稱為熱電現(xiàn)象。本文利用熱電偶的熱電現(xiàn)象設(shè)計了一種缺氧保護裝置。
　　
　　一、缺氧保護裝置的工作原理
　　
　　該項保護的工作原理是:當燃氣供給量和供氧量一定時,火焰燃燒溫度也是一定的,當空氣中含氧量充足時,火焰溫度可達700℃左右;當空氣中的含氧量降低時,火焰溫度也降低。根據(jù)美國標準,在缺氧狀態(tài)火焰的溫度不超過450℃,K型熱電偶在相對溫度450℃時的熱電勢為1815mV。如果熱電偶測得常明火火焰的溫度不夠,即可認定為空氣中的含氧量不夠,需要報警并關(guān)閉控制閥。本方案的缺氧保護功能是這樣實現(xiàn)的:采用寬溫型單片機AT89C2051,它內(nèi)部自帶一個模擬比較器,P110和P111是該比較器輸入管腳。將1815mV的電位信號接入P111管腳,其中參考端的電壓信號要求穩(wěn)定,故在VCC處接一穩(wěn)壓器件。將熱電偶測得的火焰溫度信號經(jīng)放大處理后接入P110管腳,然后利用其內(nèi)部模擬比較器比較這兩個電信號。如果P110管腳信號低于P111管腳信號,則說明室內(nèi)缺氧,這時控制閥關(guān)閉,并報警顯示。其電路圖如圖1。　　
　　二、硬件組成
　　
　　該裝置主要由單片機、熱電偶、電位器組成。單片機采用是美國ATMEL公司推出的單片機AT89C2051,它內(nèi)部自帶模擬比較器,P110和P111是該比較器輸入管腳。利用此模擬比較器可實現(xiàn)缺氧保護功能。AT89C2051的指令與IN公司的MCS-51系列單片機*兼容,本身帶有2K字節(jié)閃速可編程可擦除只讀存儲器,采用此芯片可大大簡化電路的設(shè)計,采用該芯片同時也實現(xiàn)了取暖器的其它功能,在此不贅述。熱電偶采用K型熱電偶,它接收的熱電勢信號經(jīng)放大器放大處理后接入單片機,該熱電偶在取暖器中還起著采集常明火溫度信號的作用。電位器的電位信號為1815mV,其參考端接一穩(wěn)壓源358B-25。
　　
　　三、結(jié)束語
　　
　　該缺氧保護裝置在燃氣取暖器中運行正常,經(jīng)測試連續(xù)工作兩個月*。由于傳感器采用熱電偶,比其它傳感器價格低,而且性能也穩(wěn)定,該裝置具有較高的性價比。