热电偶在缺氧保护装置中的应用
燃气取暖器是室内使用的取暖设备，工作时需要耗氧，在不通风的情况下超长时间工作会造成室内缺氧，引起人体不适，甚至窒息，危及人身安全，所以必须有缺氧保护设计。缺氧保护装置的功能是：当系统测得室内空气含氧量偏低时会自动关闭控制阀，并报警显示缺氧标示，提醒使用者通风换气。热电偶是一种常见的传感器，广泛应用于温度测量中。其原理是：将两根不同导体的两端接成闭合回路，由于两端温度不等，因而在回路中产生热电势。这种现象在物理学上称为热电现象。本文利用热电偶的热电现象设计了一种缺氧保护装置。
一、缺氧保护装置的工作原理
该项保护的工作原理是：当燃气供给量和供氧量一定时，火焰燃烧温度也是一定的，当空气中含氧量充足时，火焰温度可达700℃左右;当空气中的含氧量降低时，火焰温度也降低。根据美国标准，在缺氧状态火焰的温度不超过450℃，K型热电偶在相对温度450℃时的热电势为1815mV。如果热电偶测得常明火火焰的温度不够，即可认定为空气中的含氧量不够，需要报警并关闭控制阀。本方案的缺氧保护功能是这样实现的：采用宽温型单片机AT89C2051，它内部自带一个模拟比较器，P110和P111是该比较器输入管脚。将1815mV的电位信号接入P111管脚，其中参考端的电压信号要求稳定，故在VCC处接一稳压器件。将热电偶测得的火焰温度信号经放大处理后接入P110管脚，然后利用其内部模拟比较器比较这两个电信号。如果P110管脚信号低于P111管脚信号，则说明室内缺氧，这时控制阀关闭，并报警显示。其电路图如图1。
二、硬件组成
该装置主要由单片机、热电偶、电位器组成。单片机采用是美国ATMEL公司推出的高效单片机AT89C2051，它内部自带模拟比较器，P110和P111是该比较器输入管脚。利用此模拟比较器可实现缺氧保护功能。AT89C2051的指令与INTEL公司的MCS-51系列单片机完全兼容，本身带有2K字节闪速可编程可擦除只读存储器，采用此芯片可大大简化电路的设计，采用该芯片同时也实现了取暖器的其它功能，在此不赘述。热电偶采用K型热电偶，它接收的热电势信号经放大器放大处理后接入单片机，该热电偶在取暖器中还起着采集常明火温度信号的作用。电位器的电位信号为1815mV，其参考端接一稳压源358B-25。
三、结束语
该缺氧保护装置在燃气取暖器中运行正常，经测试连续工作两个月无故障。由于传感器采用热电偶，比其它传感器价格低，而且性能也稳定，该装置具有较高的性价比。