Analiza zastosowania termopar w urządzeniach zabezpieczających przed niedoborem tlenu

Nagrzewnice gazowe to powszechnie stosowane urządzenia grzewcze w gospodarstwach domowych, które podczas pracy wymagają zużycia tlenu. W warunkach słabo wentylowanych długotrwała praca może powodować niedotlenienie w pomieszczeniach, powodując dyskomfort, a nawet uduszenie, zagrażając bezpieczeństwu osobistemu. Dlatego musi istnieć plan utrzymania niedotlenienia. Zadaniem sprzętu do konserwacji niedoboru tlenu jest automatyczne zamykanie zaworu sterującego i wyświetlanie alarmu wskazującego niedobór tlenu, gdy urządzenie wykryje niską zawartość tlenu w powietrzu w pomieszczeniu, przypominając użytkownikom o wentylacji i wymianie powietrza. Jest to powszechny czujnik temperatury szeroko stosowany w pomiarze temperatury. Jego zasada polega na połączeniu dwóch końców dwóch różnych przewodów w obwód zamknięty, a ze względu na nierówną temperaturę na obu końcach w obwodzie generowany jest potencjał termoelektryczny. Zjawisko to nazywane jest w fizyce zjawiskiem termoelektrycznym. W artykule omówiono głównie sprzęt do utrzymywania niedotlenienia wykorzystujący zjawiska termoelektryczne.
1, Zasada działania sprzętu konserwacyjnego z niedoborem tlenu
Zasada działania tej konserwacji polega na tym, że gdy dopływ gazu i tlenu są stałe, temperatura spalania w płomieniu jest również stała. Gdy zawartość tlenu w powietrzu jest wystarczająca, temperatura płomienia może osiągnąć około 700 stopni; Kiedy zawartość tlenu w powietrzu spada, temperatura płomienia również spada. Według amerykańskich standardów temperatura płomienia w stanie beztlenowym nie przekracza 450 stopni, a potencjał termoelektryczny wynosi 1815 mV przy temperaturze względnej 450 stopni. Jeżeli temperatura płomienia stałego mierzona termoparą nie jest dobra, można uznać, że zawartość tlenu w powietrzu nie jest wysoka i należy włączyć alarm i zamknąć zawór regulacyjny. Funkcja utrzymywania niedotlenienia w tym schemacie jest realizowana w następujący sposób: wybiera się mikrokontroler o szerokiej temperaturze AT89C2051, który jest wyposażony w wewnętrzny komparator analogowy, a P110 i P111 są pinami wejściowymi komparatora. Podłącz sygnał potencjału 1815mV do pinu P111, gdzie sygnał napięciowy na końcu odniesienia wymaga stabilności. Dlatego należy podłączyć regulator napięcia do VCC. Po wzmocnieniu sygnału temperatury płomienia mierzonego przez termoparę należy podłączyć go do styku P110, a następnie za pomocą wewnętrznego komparatora analogowego porównać te dwa sygnały elektryczne. Jeśli sygnał na pinie P110 jest niższy niż na pinie P111, oznacza to niedotlenienie w pomieszczeniu. W tym momencie zawór regulacyjny jest zamknięty i wyświetlany jest alarm.
2, Skład sprzętu
Urządzenie to składa się głównie z mikrokontrolera, termopary i potencjometru. Wybrany mikrokontroler to AT89C2051, wydajny mikrokontroler wprowadzony na rynek przez firmę ATMEL w Stanach Zjednoczonych. Jest wyposażony w wewnętrzny komparator analogowy, a P110 i P111 to piny wejściowe komparatora. Tego komparatora imitującego można użyć do osiągnięcia funkcji utrzymania niedotlenienia. Instrukcja AT89C2051 jest w pełni kompatybilna z mikrokontrolerem serii MCS-51 firmy INTEL i jest wyposażona w programowalną, kasowalną pamięć flash o wielkości 2K bajtów, tylko do odczytu. Wybór tego chipa może znacznie uprościć planowanie obwodów, a także może łącznie realizować inne funkcje grzejnika. Nie będzie to tutaj powtarzane. Jako termoparę wybiera się termoparę typu K, a odebrany sygnał potencjału termoelektrycznego jest wzmacniany i przetwarzany przez wzmacniacz przed podłączeniem do mikrokontrolera. Termopara ta odgrywa również rolę w zbieraniu sygnału temperatury stałego otwartego płomienia w grzejniku. Sygnał potencjalny potencjometru wynosi 1815 mV, a jego zacisk odniesienia jest podłączony do źródła stabilizującego napięcie 358B-25.

3, Podsumowanie
Sprzęt konserwacyjny z niedoborem tlenu działa normalnie w codziennych grzejnikach gazowych i był testowany przez dwa kolejne miesiące bez żadnych usterek. Ze względu na zastosowanie termopar jako czujników, które są tańsze niż inne czujniki i mają stabilne funkcje, urządzenie to charakteryzuje się również wysokim współczynnikiem wydajności kosztowej.