تجزیه و تحلیل استفاده از ترموکوپل ها در دستگاه های محافظت از کمبود اکسیژن

بخاری های گازی معمولاً از تجهیزات گرمایش داخلی در خانوارها استفاده می شود که در طول کار به مصرف اکسیژن نیاز دارند. عملکرد طولانی مدت بدون تهویه می تواند باعث کمبود اکسیژن داخلی شود و منجر به ناراحتی و حتی خفگی شود و ایمنی شخصی را به خطر بیندازد. بنابراین ، طراحی حفاظت از کمبود اکسیژن ضروری است. عملکرد دستگاه حفاظت هیپوکسی این است که بلافاصله شیر کنترل را ببندید و زنگ خطر را نشان می دهد که نشان دهنده هیپوکسی در هنگام تشخیص میزان اکسیژن کم در هوای داخلی است و به کاربر یادآوری می کند که تهویه و تبادل هوا باشد. این یک سنسور درجه حرارت بسیار متداول است که به طور گسترده در اندازه گیری دما در زندگی روزمره مورد استفاده قرار می گیرد. اصل آن اتصال دو انتهای دو هادی مختلف به یک مدار بسته است و به دلیل دمای نابرابر در هر دو انتها ، یک پتانسیل ترموالکتریک در مدار ایجاد می شود. به این پدیده پدیده ترموالکتریک در فیزیک گفته می شود. این مقاله به طور عمده از پدیده ترموالکتریک برای طراحی یک دستگاه حفاظت از کمبود اکسیژن استفاده می کند.

1 ، اصل کار دستگاه حفاظت هیپوکسی

اصل کار این حفاظت این است که وقتی تأمین گاز و اکسیژن ثابت است ، دمای احتراق شعله نیز ثابت است. هنگامی که میزان اکسیژن موجود در هوا کافی باشد ، دمای شعله می تواند به حدود 700 درجه برسد. هنگامی که میزان اکسیژن موجود در هوا کاهش می یابد ، دمای شعله نیز کاهش می یابد. طبق استانداردهای آمریکایی ، دمای شعله در یک حالت کمبود اکسیژن نباید از 450 درجه تجاوز کند و پتانسیل ترموالکتریک در دمای نسبی 450 درجه 1815 میلی ولت است. اگر دمای شعله ثابت اندازه گیری شده توسط ترموکوپل کافی نباشد ، می توان مشخص کرد که میزان اکسیژن موجود در هوا کافی نیست و نیاز به زنگ خطر دارد و شیر کنترل باید بسته شود. عملکرد محافظت از هیپوکسی این طرح به شرح زیر اجرا شده است: میکروکنترلر با دمای گسترده AT89C2051 استفاده می شود که با یک مقایسه کننده آنالوگ در داخل همراه است. P110 و P111 پین های ورودی مقایسه کننده هستند. سیگنال بالقوه 1815mV را به پین ​​P111 متصل کنید ، جایی که سیگنال ولتاژ در ترمینال مرجع باید پایدار باشد ، بنابراین یک تنظیم کننده ولتاژ را در VCC وصل کنید. سیگنال دمای شعله اندازه گیری شده توسط ترموکوپل تقویت و به پین ​​P110 متصل می شود و سپس با استفاده از مقایسه کننده آنالوگ داخلی آن با دو سیگنال الکتریکی مقایسه می شود. اگر سیگنال PIN P110 از پین P111 پایین تر باشد ، نشان می دهد که کمبود اکسیژن در اتاق وجود دارد. در این زمان شیر کنترل بسته می شود و زنگ هشدار نمایش داده می شود.

2 ، ترکیب سخت افزار

این دستگاه عمدتاً از میکروکنترلر ، ترموکوپل و پتانسیلومتر تشکیل شده است. میکروکنترلر مورد استفاده میکروکنترلر با راندمان بالا AT89C2051 است که توسط شرکت آمریکایی Atmel راه اندازی شده است. این همراه با یک مقایسه کننده آنالوگ در داخل است و P110 و P111 پین های ورودی مقایسه کننده هستند. این مقایسه کننده آنالوگ می تواند برای دستیابی به عملکرد محافظت از هیپوکسی استفاده شود. دستورالعمل های AT89C2051 کاملاً با میکروکنترلرهای سری MCS {7}}} سازگار است و با یک حافظه قابل خواندن قابل خواندن با یک فلاش 2K قابل تنظیم است. استفاده از این تراشه می تواند طراحی مدار را تا حد زیادی ساده کند ، و همچنین عملکردهای دیگر بخاری را نیز تحقق می بخشد ، که در اینجا توضیح داده نمی شود. ترموکوپل یک ترموکوپل از نوع K را اتخاذ می کند ، و سیگنال بالقوه ترموالکتریک که دریافت می کند قبل از اتصال به میکروکنترلر توسط یک تقویت کننده تقویت و پردازش می شود. این ترموکوپل همچنین در جمع آوری سیگنال های ثابت دمای آتش در بخاری نقش دارد. سیگنال بالقوه پتانسیلومتر 1815mV است و ترمینال مرجع آن به یک تنظیم کننده ولتاژ 358b {13}} متصل می شود.