浅析热电偶在缺氧保护装置中的实际应用

浅析热电偶在缺氧保护装置中的实际应用燃气取暖器是室内使用的一种取暖设备，工作运行时需要耗氧，在不通风的情况下超长时间工作会造成室内缺氧，引起人体不适，甚至导致窒息，危及人身安全，所以必须有缺氧保护设计。缺氧保护装置的功能是：当系统测得室内空气含氧量偏低时会自动关闭控制阀，并报警显示缺氧标示，提醒用者通风换气。热电偶是一种常见的传感器，广泛的应用于温度测量中。其原理是：将两根不同导体的两端连接成闭合回路，由于两端温度不等，因而在回路中产生热电势。这种现象在物理学上称为热电现象。本章利用热电偶的热电现象设计了一种缺氧保护装置。一、缺氧保护装置的工作原理该项保护的工作原理是：当燃气供给量和供氧量一定时，火焰燃烧温度也是一定的，当空气中的含氧量充足时，火焰温度可达700℃左右;当空气中的含氧量降低时，火焰温度也随之降低。依于美国标准，在缺氧状态火焰的温度不超过450℃，K型热电偶在相对温度450℃时的热电势为1815mV。如果热电偶测得常明火火焰的温度不够的话，即可认定为空气中的含氧量不够，需要报警并关闭控制阀。此方案的缺氧保护功能是这样实现的：采用宽温型单片机AT89C2051，它的内部自带一个模拟比较器，P110和P111是该比较器输入管脚。将1815mV的电位信号接入P111管脚，其中参考端的电压信号要求稳定，故在VCC处接一稳压器件。将热电偶测得的火焰温度信号经放大处理后接入P110管脚，然后利用其内部模拟比较器比较这两个电信号。如果P110管脚信号低于P111管脚信号，既说明室内缺氧，这时控制阀关闭，并报警显示。二、硬件组成该装置主要由单片机、热电偶、电位器组成。单片机采用是美国ATMEL公司推出的高效单片机AT89C2051，它的内部自带模拟比较器，P110和P111是该比较器输入管脚。利用此模拟比较器可实现缺氧保护功能。AT89C2051的指令与INTEL公司的MCS-51系列单片机完全兼容，本身带有2K字节闪速可编程可擦除只读存储器，采用此类芯片可大大简化电路的设计，采用该芯片同时也实现了取暖器的其它功能，在此不多述。热电偶采用K型热电偶，它接收的热电势信号经放大器放大处理后接入单片机，该热电偶在取暖器中还起到采集常明火温度信号的作用。电位器的电位信号为1815mV，其参考端接一稳压源358B-25。三、结束语此缺氧保护装置在燃气取暖器中运行正常，经测试连续工作两个月无故障。由于传感器采用热电偶，相比其它的传感器价格低，而且性能也稳定，该装置具有较高的性价比。