燃氣取暖器是室內使用的取暖設備，工作時(shí)需要耗氧，在不通風(fēng)的情況下超長(cháng)時(shí)間工作會(huì )造成室內缺氧，引起人體不適，甚至窒息，危及人身安全，所以須***有缺氧保護設計。缺氧保護裝置的功能是：當系統測得室內空氣含氧量偏低時(shí)會(huì )自動(dòng)關(guān)閉控制閥，并報警顯示缺氧標示，提醒使用者通風(fēng)換氣。熱電偶是一種常見(jiàn)的傳感器，廣泛應用于溫度測量中。其原理是：將兩根不同導體的兩端接成閉合回路，由于兩端溫度不等，因而在回路中產(chǎn)生熱電勢。這種現象在物理學(xué)上稱(chēng)為熱電現象。本文利用熱電偶的熱電現象設計了一種缺氧保護裝置。
一、缺氧保護裝置的工作原理
該項保護的工作原理是：當燃氣供給量和供氧量一定時(shí)，火焰燃燒溫度也是一定的，當空氣中含氧量充足時(shí)，火焰溫度可達700℃左右;當空氣中的含氧量降低時(shí)，火焰溫度也降低。根據美國標準，在缺氧狀態(tài)火焰的溫度不超過(guò)450℃，K型熱電偶在相對溫度450℃時(shí)的熱電勢為1815mV。如果熱電偶測得常明火火焰的溫度不夠，即可認定為空氣中的含氧量不夠，需要報警并關(guān)閉控制閥。本方案的缺氧保護功能是這樣實(shí)現的：采用寬溫型單片機AT89C2051，它內部自帶一個(gè)模擬比較器，P110和P111是該比較器輸入管腳。將1815mV的電位信號接入P111管腳，其中參考端的電壓信號要求穩定，故在VCC處接一穩壓器件。將熱電偶測得的火焰溫度信號經(jīng)放大處理后接入P110管腳，然后利用其內部模擬比較器比較這兩個(gè)電信號。如果P110管腳信號低于P111管腳信號，則說(shuō)明室內缺氧，這時(shí)控制閥關(guān)閉，并報警顯示。其電路圖如圖1。
二、硬件組成
該裝置主要由單片機、熱電偶、電位器組成。單片機采用是美國ATMEL公司推出的有效單片機AT89C2051，它內部自帶模擬比較器，P110和P111是該比較器輸入管腳。利用此模擬比較器可實(shí)現缺氧保護功能。AT89C2051的指令與INTEL公司的MCS-51系列單片機完全兼容，本身帶有2K字節閃速可編程可擦除只讀存儲器，采用此芯片可大大簡(jiǎn)化電路的設計，采用該芯片同時(shí)也實(shí)現了取暖器的其它功能，在此不贅述。熱電偶采用K型熱電偶，它接收的熱電勢信號經(jīng)放大器放大處理后接入單片機，該熱電偶在取暖器中還起著(zhù)采集常明火溫度信號的作用。電位器的電位信號為1815mV，其參考端接一穩壓源358B-25。
