淺析熱電偶在缺氧保護(hù)裝置中的實(shí)際應(yīng)用

　　燃?xì)馊∨魇鞘覂?nèi)使用的取暖設(shè)備，工作時(shí)需要耗氧，在不通風(fēng)的情況下超長(zhǎng)時(shí)間工作會(huì)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(hù)設(shè)計(jì)。缺氧保護(hù)裝置的功能是：當(dāng)系統(tǒng)測(cè)得室內(nèi)空氣含氧量偏低時(shí)會(huì)自動(dòng)關(guān)閉控制閥，并報(bào)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(jiàn)的傳感器，廣泛應(yīng)用于溫度測(cè)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(shì)。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(jì)了一種缺氧保護(hù)裝置。
　　
　　一、缺氧保護(hù)裝置的工作原理
　　
　　該項(xiàng)保護(hù)的工作原理是：當(dāng)燃?xì)夤┙o量和供氧量一定時(shí)，火焰燃燒溫度也是一定的，當(dāng)空氣中含氧量充足時(shí)，火焰溫度可達(dá)700℃左右;當(dāng)空氣中的含氧量降低時(shí)，火焰溫度也降低。根據(jù)美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)，在缺氧狀態(tài)火焰的溫度不超過(guò)450℃，K型熱電偶在相對(duì)溫度450℃時(shí)的熱電勢(shì)為1815mV。如果熱電偶測(cè)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(bào)警并關(guān)閉控制閥。本方案的缺氧保護(hù)功能是這樣實(shí)現(xiàn)的：采用寬溫型單片機(jī)AT89C2051，它內(nèi)部自帶一個(gè)模擬比較器，P110和P111是該比較器輸入管腳。將1815mV的電位信號(hào)接入P111管腳，其中參考端的電壓信號(hào)要求穩(wěn)定，故在VCC處接一穩(wěn)壓器件。將熱電偶測(cè)得的火焰溫度信號(hào)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(gè)電信號(hào)。如果P110管腳信號(hào)低于P111管腳信號(hào)，則說(shuō)明室內(nèi)缺氧，這時(shí)控制閥關(guān)閉，并報(bào)警顯示。其電路圖如圖1。
　　
　　二、硬件組成
　　
　　該裝置主要由單片機(jī)、熱電偶、電位器組成。單片機(jī)采用是美國(guó)ATMEL公司推出的單片機(jī)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(shí)現(xiàn)缺氧保護(hù)功能。AT89C2051的指令與IN公司的MCS-51系列單片機(jī)*兼容，本身帶有2K字節(jié)閃速可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器，采用此芯片可大大簡(jiǎn)化電路的設(shè)計(jì)，采用該芯片同時(shí)也實(shí)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(shì)信號(hào)經(jīng)放大器放大處理后接入單片機(jī)，該熱電偶在取暖器中還起著采集常明火溫度信號(hào)的作用。電位器的電位信號(hào)為1815mV，其參考端接一穩(wěn)壓源358B-25。
　　
　　三、結(jié)束語(yǔ)
　　
　　該缺氧保護(hù)裝置在燃?xì)馊∨髦羞\(yùn)行正常，經(jīng)測(cè)試連續(xù)工作兩個(gè)月*。由于傳感器采用熱電偶，比其它傳感器價(jià)格低，而且性能也穩(wěn)定，該裝置具有較高的性價(jià)比。