酸素欠乏保護装置での熱電対の使用の分析

ガスヒーターは、一般的に使用されている家庭で屋内暖房装置であり、動作中に酸素消費を必要とします。換気のない長期操作は、屋内の酸素欠乏を引き起こす可能性があり、不快感や窒息さえもたらし、個人の安全性を危険にさらします。したがって、酸素欠乏保護設計が必要です。低酸素保護装置の機能は、コントロールバルブを直ちに閉じて、デバイスが屋内空気の低い酸素含有量を検出したときに低酸素を示すアラームを表示し、ユーザーに空気を換気して交換するように思い出させることです。これは、日常生活の温度の測定に広く使用されている非常に一般的な温度センサーです。その原則は、2つの異なる導体の両端を閉回路に接続することであり、両端が不等に温度があるため、回路で熱電位が生成されます。この現象は、物理学における熱電現象と呼ばれます。この記事では、主に熱電現象を利用して、酸素欠乏保護装置を設計しています。

1、低酸素保護装置の動作原理

この保護の実用的な原則は、ガス供給と酸素供給が一定の場合、火炎燃焼温度も一定であるということです。空気中の酸素含有量が十分である場合、火炎温度は約700度に達する可能性があります。空気中の酸素含有量が減少すると、火炎温度も低下します。アメリカの基準によれば、酸素欠乏状態の火炎の温度は450度を超えてはならず、450度の相対温度での熱電位は1815mVです。熱電対で測定された一定の炎の温度で十分でない場合、空気中の酸素含有量が不十分であり、アラームをトリガーする必要があり、コントロールバルブを閉じる必要があると判断できます。このスキームの低酸素保護機能は、次のように実装されています。89C2051の広い温度マイクロコントローラーが使用され、内部にアナログコンパレータが付属しています。 P110とP111は、コンパレータの入力ピンです。 1815MV電位信号をP111に接続します。P111をピン留めします。ここでは、参照端子の電圧信号が安定している必要があるため、VCCの電圧レギュレーターを接続します。熱電対で測定された火炎温度信号は増幅され、ピンP110に接続され、その内部アナログコンパレータを使用して2つの電気信号と比較されます。ピンP110の信号がピンP111の信号よりも低い場合、部屋に酸素欠乏があることを示します。この時点で、コントロールバルブが閉じ、アラームが表示されます。

2、ハードウェア構成

このデバイスは、主にマイクロコントローラー、熱電対、ポテンショメータで構成されています。使用されているマイクロコントローラーは、アメリカの会社Atmelが発売した高効率AT89C2051マイクロコントローラーです。内部にはアナログコンパレータが付属しており、P110とP111はコンパレータの入力ピンです。このアナログコンパレータは、低酸素保護機能を実現するために使用できます。 AT89C2051の指示は、IntelのMCS -51シリーズマイクロコントローラーと完全に互換性があり、2K Byte Flash Programmable Erasable Readのみのメモリが付属しています。このチップを使用すると、回路設計を大幅に簡素化でき、ヒーターの他の機能も実現しますが、ここでは詳しく説明されません。熱電対はK型熱電対を採用し、受信する熱電位信号は、マイクロコントローラーに接続される前に増幅器によって増幅および処理されます。この熱電対は、ヒーター内の一定の火温信号を収集する役割も果たします。ポテンショメータの潜在的な信号は1815mVであり、その参照端子は電圧レギュレータ358b -25に接続されています。