Analiza upotrebe termoparova u uređajima za zaštitu od nedostatka kiseonika

Plinski grijači su najčešće korištena oprema za grijanje u kućanstvima koja zahtijevaju potrošnju kisika tokom rada. U uslovima loše ventilacije, dugotrajan rad može izazvati hipoksiju u zatvorenom prostoru, izazivajući nelagodu, pa čak i gušenje, ugrožavajući ličnu bezbednost. Stoga mora postojati plan održavanja hipoksije. Funkcija opreme za održavanje nedostatka kiseonika je da automatski zatvori kontrolni ventil i prikaže alarm koji ukazuje na nedostatak kiseonika kada oprema detektuje nizak sadržaj kiseonika u unutrašnjem vazduhu, podsećajući korisnike da provetravaju i razmenjuju vazduh. To je uobičajen temperaturni senzor koji se široko koristi u mjerenju temperature. Njegov princip je da spoji dva kraja dva različita vodiča u zatvoreno kolo, a zbog nejednake temperature na oba kraja u kolu se stvara termoelektrični potencijal. Ovaj fenomen se u fizici naziva termoelektrični fenomen. Ovaj članak uglavnom planira opremu za održavanje hipoksije korištenjem termoelektričnih fenomena.
1, Princip rada opreme za održavanje s nedostatkom kisika
Princip rada ovog održavanja je da kada su dovod gasa i kiseonik konstantni, temperatura spaljivanja plamena je takođe konstantna. Kada je sadržaj kiseonika u vazduhu dovoljan, temperatura plamena može dostići oko 700 stepeni; Kada se sadržaj kiseonika u vazduhu smanji, smanjuje se i temperatura plamena. Prema američkim standardima, temperatura plamena u anaerobnom stanju ne prelazi 450 stepeni, a termoelektrični potencijal je 1815mV pri relativnoj temperaturi od 450 stepeni. Ako temperatura konstantnog plamena izmjerena termoelementom nije dobra, može se smatrati da sadržaj kisika u zraku nije visok, te je potrebno aktivirati alarm i zatvoriti kontrolni ventil. Funkcija održavanja hipoksije ove šeme je završena na sljedeći način: odabran je mikrokontroler široke temperature AT89C2051, koji dolazi sa internim analognim komparatorom, a P110 i P111 su ulazni pinovi komparatora. Povežite potencijalni signal od 1815mV na pin P111, gdje signal napona na referentnom kraju zahtijeva stabilnost. Stoga spojite regulator napona na VCC. Nakon pojačanja signala temperature plamena izmjerenog termoelementom, spojite ga na pin P110, a zatim koristite njegov interni analogni komparator da uporedite ova dva električna signala. Ako je signal pina P110 niži od signala pina P111, to ukazuje na hipoksiju u zatvorenom prostoru. U ovom trenutku, kontrolni ventil je zatvoren i prikazuje se alarm.
2, Sastav hardvera
Ovaj uređaj se uglavnom sastoji od mikrokontrolera, termoelementa i potenciometra. Izbor mikrokontrolera je AT89C2051, efikasan mikrokontroler koji je lansirao ATMEL u Sjedinjenim Državama. Dolazi sa internim analognim komparatorom, a P110 i P111 su ulazni pinovi komparatora. Ovaj imitacijski komparator može se koristiti za postizanje funkcije održavanja hipoksije. Uputstvo za AT89C2051 je u potpunosti kompatibilno sa INTEL-ovim mikrokontrolerom serije MCS-51 i dolazi sa 2K byte flash programabilnom memorijom koja se može izbrisati samo za čitanje. Odabirom ovog čipa može se uvelike pojednostaviti planiranje strujnog kruga, a može zajedno dovršiti i druge funkcije grijača. Neće se ponavljati ovdje. Termopar tipa K je odabran kao termoelement, a primljeni signal termoelektričnog potencijala se pojačava i obrađuje u pojačalu prije povezivanja na mikrokontroler. Ovaj termoelement takođe igra ulogu u prikupljanju temperaturnog signala konstantnog otvorenog plamena u grejaču. Potencijalni signal potenciometra je 1815mV, a njegov referentni terminal je povezan na izvor za stabilizaciju napona 358B-25.

3, Rezime
Oprema za održavanje nedostatka kisika radi normalno u dnevnim plinskim grijačima i testirana je dva uzastopna mjeseca bez ikakvih kvarova. Zbog upotrebe termoelementa kao senzora, koji su jeftiniji od ostalih senzora i imaju stabilne funkcije, ovaj uređaj ima i visok odnos troškova i performansi.