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当燃气取暖器的自动点火和缺氧保护设计

发布时间:2021-09-14 23:22:12 阅读: 来源:化学试剂生产家厂家

燃气取暖器的自动点火和缺氧保护设计

姚绍军1,姚绍宁2,周汉义2(1清华大小型弹簧疲劳实验机装备参数学,北京100084;

2合肥工业大学材料科学与工程学院,安徽合肥230009)1引言

燃气取暖器是以天然气、石油液化气等为燃料的冬季取暖设备,一般使用于燃气比较富足的地区。我国厂家生产的取暖器大部分出口欧美国家,但随着我国“西气东输”工程的发展、能源的开发利用,该取暖器会逐渐普及国内广大家庭。

国内燃气取暖器点火装置大多是手动式的,这种取暖器的最大缺点是点火成功率低,在气温较低和燃气不足的情况下,需要数次才能点着;另外该取暖器不能显示当前温度,也不能精确地调控温度,只能分档控温。这给用户的使用和操作带来了不便。国内市场上也有电子自动点火的取暖器,但基本上是从国外进口的产品,价格较高。为此该文介绍了一种单片机控制的燃气取暖器的设计方案,这种取暖器能实现自动循环点火,点火迅速(一个点火周期内成功);能实现精确控温;并能显示当前温度;还具有缺氧保护功能;而且耗电省、性价比高。

2燃气取暖器的工作原理及硬件设计

2.1手动式燃气取暖器点火装置及工作原理

手动式燃气取暖器控制阀的结构示意图如图2—1,其工作原理是:按下旋钮,常明火出气阀打开,再旋一下旋钮,压电打火器开始打火,如果火点着后,火头附近的热电偶产生热电势与电磁阀线圈构成一闭合回路,电磁阀线圈通电后吸住常明火出气口的顶杆(如图2—2),这时便可松开旋钮,第一次点火结束。如果火没点着,热电偶传来的热电势不够,电磁阀线圈吸不住顶杆,常明火出气口便关闭,这时需进行第二次点火操作。这种手动式点火极不方便,特别是在低温和气量不足时往往要多次操作才能成功。

2.2取暖器的改进设计

为此将这种取暖器进行改造。一是将控制阀改成由单片机控制的阀体,其结构示意图如图2—3。该阀包括两个电磁阀:主阀和副阀。主阀控制主出气口,副阀控制常明火出气口。二是控制板的改造,其硬件框图如图2—4所示,插上电源后,按面板上的启动按钮设定好给定温度(如果不设定,系统则按E2PROM中存放的参数操作),系统自动给副阀线圈通电,副阀打开,脉冲点火器自动点火,点火时间延时10s,火点着后点火器停止点火,否则将副阀关闭并延时1min后,再将副阀打开再按上述方法点火,如果按上述过程循环5次还未点着,则将副阀关闭并在显示器上显示故障状态。火点着后系统等待常明火热电偶输出信号达到设定值,如果达到设定值,主阀打开,系统进入正常工作状态。当热电偶信号在缺氧状态时,系统自动将主阀或实现磨擦副磨斑的计算机屏幕显示和副阀关闭,并在显示器上显示缺氧状态标志。整个点火过程由单片机控制自动完成,操作简便省时。

2.3缺氧保护设计

由于该产品是燃气取暖器,需要耗氧,又是在居室中使用,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装置。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。

该保护装置的工作原理是:当燃气供给量和供氧量一定时,火焰燃烧温度也是一定的,随着2、按产品图样规定的工作极限负荷刘1板簧做3次强压空气中的含氧量降低,火焰温度也降低。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,P10和P11是该比较器输入管脚。根据美国标准,热电偶在缺氧状态时的热电势为185mV,将185mV的电位信号接入P11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(如图2—5)。将热电偶测得的火焰温度信号经放大处理后接104、智能建筑入P10管脚,然后利用其内部模拟比较器这两个电信号。如果P10管脚信号低于P11管脚信号,则说明室内缺氧,这时控制阀关闭,并报警显示。2.4硬件组成

该燃气取暖器的硬件框图如图2—4,整个系统主要由AT89C2051单片机、数字温度传感器DS18B20、控制阀、点火器和显示器等组成。

单片机采用美国ATMEL公司推出的高效单片机AT89C2051,它内部自带模拟比较器,可实现缺氧保护功能。它的指令与INTEL公司的MCS51系列单片机完全兼容,本身带有2K字节

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