Termoelementtien käytön analyysi happea puutteen suojauslaitteissa

Kaasukämmittimiä käytetään yleisesti sisätilojen lämmityslaitteita kotitalouksissa, jotka vaativat hapenkulutusta käytön aikana. Pitkäaikainen toiminta ilman ilmanvaihtoa voi aiheuttaa sisähappea puutosta, mikä johtaa epämukavuuteen ja jopa tukehtumiseen, vaarantaen henkilökohtaisen turvallisuuden. Siksi hapen puutteensuojaussuunnittelu on välttämätöntä. Hypoksiasuojauslaitteen tehtävänä on sulkea ohjausventtiili välittömästi ja näyttää hälytys, joka osoittaa hypoksiaa, kun laite havaitsee sisäilman alhaisen happipitoisuuden, muistuttaen käyttäjää tuulettamaan ja vaihtamaan ilmaa. Se on hyvin yleinen lämpötila -anturi, jota käytetään laajasti lämpötilan mittaamisessa jokapäiväisessä elämässä. Sen periaatteena on kytkeä kahden eri johtimen kaksi päätä suljettuun piiriin, ja epätasa -arvoisesta lämpötilasta johtuen molemmissa päissä on termoelektrinen potentiaali. Tätä ilmiötä kutsutaan termoelektriseksi ilmiöksi fysiikassa. Tässä artikkelissa hyödynnetään pääasiassa termoelektristä ilmiötä happea puutteen suojauslaitteen suunnittelussa.

1, hypoksiasuojauslaitteen toimintaperiaate

Tämän suojauksen toimintaperiaatteena on, että kun kaasun syöttö ja hapen tarjonta ovat vakioita, myös liekin palamislämpötila on vakio. Kun ilman happipitoisuus on riittävä, liekin lämpötila voi nousta noin 700 asteeseen; Kun ilman happipitoisuus laskee, myös liekin lämpötila laskee. Amerikkalaisten standardien mukaan liekin lämpötila happea puutteellisessa tilassa ei saisi ylittää 450 astetta, ja termoelektrinen potentiaali suhteellisessa lämpötilassa 450 astetta on 1815 mV. Jos termoelementin mittaaman vakion liekin lämpötila ei riitä, voidaan määrittää, että ilmassa oleva happipitoisuus on riittämätön ja hälytys on käynnistettävä ja ohjausventtiili on suljettava. Tämän kaavion hypoksiasuojausfunktio toteutetaan seuraavasti: käytetään laajaa lämpötilan mikrokontrolleria AT89C2051, joka sisältää analogisen vertailun sisällä. P110 ja P111 ovat vertailun tulotaput. Kytke 1815MV: n potentiaalisignaali nastaan ​​P111, jossa referenssiliittimen jännitesignaalin on oltava stabiili, joten kytke jännitesäädin VCC: hen. Termoelementillä mitattu liekin lämpötilasignaali vahvistetaan ja kytketään nastaan ​​P110 ja verrataan sitten kahteen sähköiseen signaaliin käyttämällä sen sisäistä analogista vertailua. Jos P110: n nastainen signaali on alhaisempi kuin nastan P111, se osoittaa, että huoneessa on happea puute. Tällä hetkellä ohjausventtiili sulkeutuu ja hälytys tulee näkyviin.

2, laitteistokoostumus

Laite koostuu pääasiassa mikrokontrollerista, termoelementtiä ja potentiometriä. Käytetty mikrokontrolleri on American Company Atmelin käynnistämä AT89C2051-mikrokontrolleri. Sen mukana tulee analoginen vertailu, ja P110 ja P111 ovat vertailun tulotaput. Tätä analogista vertailua voidaan käyttää hypoksian suojausfunktion saavuttamiseen. AT89C2051: n ohjeet ovat täysin yhteensopivia Intelin MCS: n -51 -sarjan mikrokontrollerien kanssa, ja sen mukana tulee 2K-tavun flash-ohjelmoitava poistettava vain luku -muisti. Tämän sirun käyttäminen voi yksinkertaistaa huomattavasti piirisuunnittelua, ja se myös toteuttaa lämmittimen muut toiminnot, joita ei tarkenneta tässä. Termoelementti käyttää K-tyyppisen termoelementin, ja sen vastaanottaman termoelektrisen potentiaalisignaalin vahvistetaan ja käsittelee vahvistin ennen kuin se on kytketty mikrokontrolleriin. Tällä termoelementillä on myös rooli keräämään vakiopalon lämpötilan signaaleja lämmittimeen. Potentiometrin potentiaalinen signaali on 1815mV, ja sen vertailupääte on kytketty jännitesäätimeen 358b -25.