ניתוח השימוש בצמדים תרמיים בהתקני הגנה על מחסור בחמצן

מחממי גז נמצאים בשימוש נפוץ בציוד חימום פנימי במשקי בית, הדורשים צריכת חמצן במהלך הפעולה. בתנאים לא מאווררים, פעולה ארוכת טווח עלולה לגרום להיפוקסיה בתוך הבית, לגרום לאי נוחות ואף לחנק, ולסכן את הבטיחות האישית. לכן, חייבת להיות תוכנית תחזוקה של היפוקסיה. תפקידו של ציוד תחזוקת מחסור בחמצן הוא לסגור אוטומטית את שסתום הבקרה ולהציג אזעקה המעידה על מחסור בחמצן כאשר הציוד מזהה תכולת חמצן נמוכה באוויר הפנימי, ומזכירה למשתמשים לאוורר ולהחליף אוויר. זהו חיישן טמפרטורה נפוץ בשימוש נרחב במדידת טמפרטורה. העיקרון שלו הוא לחבר את שני הקצוות של שני מוליכים שונים למעגל סגור, ובשל הטמפרטורה הלא שווה בשני הקצוות, נוצר פוטנציאל תרמו-אלקטרי במעגל. תופעה זו מכונה בפיזיקה תופעה תרמו-אלקטרית. מאמר זה מתכנן בעיקר ציוד לתחזוקת היפוקסיה באמצעות תופעות תרמו-אלקטריות.
1, עקרון העבודה של ציוד תחזוקה חסר חמצן
עקרון העבודה של תחזוקה זו הוא שכאשר אספקת הגז ואספקת החמצן קבועים, גם טמפרטורת שריפת הלהבה קבועה. כאשר תכולת החמצן באוויר מספיקה, טמפרטורת הלהבה יכולה להגיע לסביבות 700 מעלות; כאשר תכולת החמצן באוויר יורדת, גם טמפרטורת הלהבה יורדת. על פי תקנים אמריקאים, טמפרטורת הלהבה במצב אנאירובי אינה עולה על 450 מעלות, והפוטנציאל התרמו-אלקטרי הוא 1815mV בטמפרטורה יחסית של 450 מעלות. אם טמפרטורת הלהבה הקבועה הנמדדת על ידי הצמד התרמי אינה טובה, ניתן לשקול שתכולת החמצן באוויר אינה גבוהה, ויש להפעיל אזעקה ולסגור את שסתום הבקרה. פונקציית תחזוקת ההיפוקסיה של תכנית זו הושלמה באופן הבא: נבחר מיקרו-בקר טמפרטורה רחב AT89C2051, המגיע עם השוואת אנלוגית פנימית, ו-P110 ו-P111 הם פיני הקלט של המשווה. חבר אות פוטנציאלי של 1815mV לפין P111, כאשר אות המתח בקצה הייחוס דורש יציבות. לכן, חבר וסת מתח ב-VCC. לאחר הגברה של אות טמפרטורת הלהבה שנמדד על ידי הצמד התרמי, חבר אותו לפין P110 ולאחר מכן השתמש במשוואה האנלוגית הפנימית שלו כדי להשוות את שני האותות החשמליים הללו. אם האות של פין P110 נמוך מזה של פין P111, זה מצביע על היפוקסיה פנימית. בשלב זה, שסתום הבקרה סגור ומוצגת אזעקה.
2, הרכב חומרה
מכשיר זה מורכב בעיקר ממיקרו-בקר, צמד תרמי ופוטנציומטר. מבחר המיקרו-בקרים הוא AT89C2051, מיקרו-בקר יעיל שהושק על ידי ATMEL בארצות הברית. הוא מגיע עם השוואה אנלוגית פנימית, ו-P110 ו-P111 הם פיני הקלט של המשווה. ניתן להשתמש במשווה חיקוי זה כדי להשיג פונקציית תחזוקה של היפוקסיה. ההוראה של AT89C2051 תואמת באופן מלא למיקרו-בקר מסדרת MCS-51 של INTEL, והיא מגיעה עם זיכרון קריאה בלבד הניתן לתכנות פלאש של 2K בתים. בחירה בשבב זה יכולה לפשט מאוד את תכנון המעגל, והיא יכולה גם להשלים פונקציות אחרות של המחמם ביחד. זה לא יחזור כאן. הצמד התרמי מסוג K נבחר כצמד התרמי, והאות הפוטנציאלי התרמואלקטרי המתקבל מוגבר ומעובד על ידי מגבר לפני חיבורו למיקרו-בקר. צמד תרמי זה גם ממלא תפקיד באיסוף אות הטמפרטורה של להבה פתוחה קבועה במחמם. האות הפוטנציאלי של הפוטנציומטר הוא 1815mV, ומסוף הייחוס שלו מחובר למקור מייצב מתח 358B-25.

3, סיכום
ציוד התחזוקה חסר החמצן פועל כרגיל במחממי גז יומיומיים ונבדק במשך חודשיים רצופים ללא תקלות. בשל השימוש בצמדים תרמיים כחיישנים, שהם זולים יותר מחיישנים אחרים ובעלי תפקודים יציבים, למכשיר זה יש גם יחס עלות גבוה.