熱電偶在燃?xì)馊∨髦袘?yīng)用
2017-05-24 20:09:54 點擊：
燃?xì)馊∨魇鞘覂?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(dāng)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(biāo)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。
1、缺氧保護裝置的工作原理 該項保護的工作原理是：當(dāng)燃?xì)夤┙o量和供氧量一定時，火焰燃燒溫度也是一定的，當(dāng)空氣中含氧量充足時，火焰溫度可達(dá)700℃左右;當(dāng)空氣中的含氧量降低時，火焰溫度也降低。根據(jù)美國標(biāo)準(zhǔn)，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(rèn)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。
2、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公司推出的高效單片機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INTEL公司的MCS-51系列單片機完全兼容，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。
3、結(jié)束語 該缺氧保護裝置在燃?xì)馊∨髦羞\行正常，經(jīng)測試連續(xù)工作兩個月無故障。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。
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