ניתוח השימוש בצמד תרמי במכשירי הגנת מחסור בחמצן

מחממי גז משמשים בדרך כלל בציוד חימום מקורה במשקי בית, הדורשים צריכת חמצן במהלך הפעולה. פעולה ארוכת טווח ללא אוורור עלולה לגרום למחסור בחמצן מקורה, מה שמוביל לאי נוחות ואפילו חנק, ולסכן את הבטיחות האישית. לפיכך, יש צורך בתכנון הגנת מחסור בחמצן. פונקציית מכשיר ההגנה על היפוקסיה היא לסגור מייד את שסתום הבקרה ולהציג אזעקה המציינת היפוקסיה כאשר המכשיר מגלה תוכן חמצן נמוך באוויר המקורה, ומזכיר למשתמש לאוורר ולהחליף אוויר. זהו חיישן טמפרטורה נפוץ מאוד הנמצא בשימוש נרחב במדידת טמפרטורה בחיי היומיום. העיקרון שלה הוא לחבר בין שני הקצוות של שני מוליכים שונים למעגל סגור, ובשל הטמפרטורה הלא שוויונית בשני הקצוות, נוצר פוטנציאל תרמו -אלקטרוני במעגל. תופעה זו נקראת תופעה תרמו -אלקטרית בפיזיקה. מאמר זה משתמש בעיקר בתופעה התרמו -אלקטרונית כדי לתכנן מכשיר להגנת מחסור בחמצן.

1, עקרון עבודה של מכשיר הגנת ההיפוקסיה

העיקרון העובד של הגנה זו הוא שכאשר אספקת הגז ואספקת החמצן קבועה, טמפרטורת הבעירה הלהבה היא גם קבועה. כאשר מספיק תכולת החמצן באוויר, טמפרטורת הלהבה יכולה להגיע לכ- 700 מעלות; כאשר תכולת החמצן באוויר פוחתת, גם טמפרטורת הלהבה פוחתת. על פי הסטנדרטים האמריקאים, הטמפרטורה של להבה במצב חסר חמצן לא צריכה לעלות על 450 מעלות, והפוטנציאל התרמו -אלקטרוני בטמפרטורה יחסית של 450 מעלות הוא 1815MV. אם אין די בטמפרטורת הלהבה הקבועה הנמדדת על ידי הצמד התרמי, ניתן לקבוע כי תכולת החמצן באוויר אינה מספיקה, ויש להפעיל אזעקה ולהתסגר על שסתום הבקרה. פונקציית ההגנה על היפוקסיה של תוכנית זו מיושמת כדלקמן: משתמשים בבקר מיקרו טמפרטורה רחב AT89C2051, שמגיע עם משווה אנלוגי בפנים. P110 ו- P111 הם סיכות הקלט של המשווה. חבר את האות הפוטנציאלי של 1815mV ל- PIN P111, בו האות המתח בטרמינל ההתייחסות צריך להיות יציב, לכן חבר רגולטור מתח ב- VCC. אות טמפרטורת הלהבה שנמדד על ידי הצמד התרמי מוגבר ומחובר ל- PIN P110, ואז בהשוואה לשני האותות החשמליים באמצעות המשווה האנלוגי הפנימי שלו. אם האות של סיכה P110 נמוך מזה של PIN P111, הוא מצביע על כך שיש מחסור בחמצן בחדר. בשלב זה, שסתום הבקרה נסגר ומוצג אזעקה.

2, הרכב חומרה

המכשיר מורכב בעיקר ממיקרו -בקר, צמד תרמי ופוטנציומטר. בקר המיקרו המשמש הוא מיקרו-בקר AT89C2051 ביעילות גבוהה שהושק על ידי החברה האמריקאית ATMEL. זה מגיע עם משווה אנלוגי בפנים, ו- P110 ו- P111 הם סיכות הקלט של המשווה. ניתן להשתמש בהשוואה אנלוגית זו להשגת תפקוד הגנת ההיפוקסיה. ההוראות של AT89C2051 תואמות במלואן ל- MCS -51 מיקרו-בקרי סדרה של אינטל, והיא מגיעה עם זיכרון לקריאה בלבד שניתן לתכנת פלאש. השימוש בשבב זה יכול לפשט מאוד את עיצוב המעגלים, והוא גם מבין פונקציות אחרות של התנור, שלא יפורטו כאן. הצמד התרמי מאמצת צמד תרמי מסוג K, והאות הפוטנציאל התרמו-אלקטרוני שהוא מקבל מוגבר ומעובד על ידי מגבר לפני שהוא מחובר למיקרו-בקר. צמד תרמי זה ממלא גם תפקיד באיסוף אותות טמפרטורת אש קבועים בתנור. האות הפוטנציאלי של הפוטנציומטר הוא 1815mV, ומסוף ההתייחסות שלו מחובר לווסת מתח 358b -25.