一种基于单片机的燃烧炉温度检测控制装置的制作方法

本实用新型涉及单片机测控技术领域，具体为一种基于单片机的燃烧炉温度检测控制装置。

背景技术：

随着建筑业以及各种新型建筑材料的不断发展，人们对建筑构件的耐火性能越来越重视。耐火试验正是通过模拟真实火灾的方式来检测建筑构件的耐火性能的一种试验方法。这类试验一般采用耐火燃烧炉进行。耐火燃烧炉提供一个人造的室内火灾温度场，配合以对试验构件施加的荷载及边界约束，并且在试验构件中布置测温热电偶，可用于研究构件内部温度场的发展过程以及构件在高温下的承载能力，从而为建筑构件抗火灾设计及火灾后结构的损伤评估与修复加固提供科学依据。

目前，建筑构件耐火燃烧炉一般采用重油或柴油作燃料，由人工操作，控制精度。利用人工控制耐火燃烧炉会给试验带来很大的随机性，大大降低试验结果的可靠性，而且运行成本上升，浪费资源。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种基于单片机的燃烧炉温度检测控制装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种基于单片机的燃烧炉温度检测控制装置，包括单片机控制器，所述单片机控制器分别与A/D采集模块、D/A控制模块、I/O模块、终端、预定温控曲线模块和报警模块电连接，所述A/D采集模块分别与炉内温度传感器、试件背火面温度传感器、移动温度传感器、试件内部温度传感器、环境温度传感器和烟道温度传感器电连接，所述A/D采集模块采集各传感器数值传输给单片机控制器，所述D/A控制模块分别于烟道风扇和空燃调节阀电连接，所述所述D/A控制模块将单片机控制器处理后的控制信号发送给烟道风扇和空燃调节阀控制执行机构，所述I/O模块与燃烧器电连接，所述I/O模块获取燃烧器的状态信号传输给单片机控制器，所述终端与打印机电连接。

优选的，所述终端为PC机，且通过RS232串口与单片机控制器电连接。

优选的，所述炉内温度传感器为直径为2.0mm的K型铠装热电偶，且K型铠装热电偶为外罩耐热不锈钢套管，中间填装耐热材料长度为25mm，其热端伸出不锈钢套管，所述炉内温度传感器的数量至少为10个。

优选的，所述背火面温度传感器为直径为0.5mmK型镍铬-镍硅热电偶，且背火面温度传感器熔焊在圆铜片上，所述背火面温度传感器的数量至少为25个。

优选的，所述移动温度传感器为手持红外线测量仪测量。

优选的，所述试件内部温度传感器为K型镍铬-镍硅热电偶，所述内部温度传感器的数量至少为10个。

优选的，所述环境温度传感器为直径为3.0MM的K型铠装热电偶。

优选的，所述烟道温度传感器为K型铠装热电偶。

优选的，炉内温度传感器、试件背火面温度传感器、移动温度传感器、试件内部温度传感器、环境温度传感器和烟道温度传感器的数量、结构、布置均符合GB/T9978.1-2008规定。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：通过A/D采集模块采集各传感器数值传输给单片机控制器，单片机对采集的数据进行处理计算，与预定温控曲线相比较，调节空燃调节阀和烟道风扇，达到炉内温度自动跟踪设定的要求，同时接收各执行机构的运行状态信号，送终端显示，达到了自动化的检测控制，使实验结果可靠性提升，而且降低了整机运行成本。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图中：1单片机控制器、2A/D采集模块、3D/A控制模块、4I/O模块、5终端、6预定温控曲线模块、7报警模块、8炉内温度传感器、9试件背火面温度传感器、10移动温度传感器、11试件内部温度传感器、12环境温度传感器、13烟道温度传感器、14烟道风扇、15空燃调节阀、16燃烧器、17打印机。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1，本实用新型提供一种技术方案：一种基于单片机的燃烧炉温度检测控制装置，包括单片机控制器1，单片机控制器1除了完成现场工艺参数的采集运算外，还可根据要求，对工艺过程经PID运算输出控制信号，经单片机控制器1调节各执行机构来达到工艺控制的目的，同时接收各执行机构的运行状态信号，送PC机显示，所述单片机控制器1分别与A/D采集模块2、D/A控制模块3、I/O模块4、终端5、预定温控曲线模块6和报警模块7电连接，预定温控曲线模块6根据GB/T9978.1-2008-T标准，试验炉内温度的升温曲线应满足下式要求：T-T0＝345lg(8t+1)式中：t为试验所经历的时间；T为升温到t时刻的炉温，T0为炉内初始温度。试验时，炉温允许有偏差，其偏差值δ由下式确定：δ＝(A-B)/100B式中：A为实际平均炉温曲线下的面积；B为标准温度曲线下的面积。根据上述两式，我们在单片机控制器1中储存了多条多段折线的4h近似曲线，(与函数式误差小于±1℃)，炉内火焰引燃证实后作为曲线开始时刻，单片机控制器1每3s读取一次折线上对应时刻的温度值，并加上炉膛吹扫时读取的T0值作为控制回路的设定值Tsp，以炉内平均温度为过程反馈值Tpv，经PID运算，输出火量控制信号，与已设定阀值比较，控制空燃调节阀15输出，达到炉内温度自动跟踪设定的要求，报警模块7具有热电偶断路、短路报警功能，所述A/D采集模块2分别与炉内温度传感器8、试件背火面温度传感器9、移动温度传感器10、试件内部温度传感器11、环境温度传感器12和烟道温度传感器13电连接，所述A/D采集模块2采集各传感器数值传输给单片机控制器1，所述D/A控制模块3分别于烟道风扇14和空燃调节阀15电连接，所述所述D/A控制模块3将单片机控制器1处理后的控制信号发送给烟道风扇14和空燃调节阀15控制执行机构，所述I/O模块4与燃烧器16电连接，所述I/O模块4获取燃烧器16的状态信号传输给单片机控制器1，所述终端5与打印机17电连接，打印机17可打印炉内温度曲线(包括标准曲线、实际温度曲线)和试样背火面温度曲线以及详细数据表格。

所述终端5为PC机，且通过RS232串口与单片机控制器1电连接能实时显示燃烧炉各类工艺参数，如风扇14和空燃调节阀15运行、燃烧器16的启动运行过程、炉内各点温度和平均温度及其曲线、烟气温度及曲线、试样背火面各点温度、平均温度及其曲线等，PC机硬盘可长期储存所有的历史数据和曲线供随时调用检查。

所述炉内温度传感器8为直径为2.0mm的K型铠装热电偶，且K型铠装热电偶为外罩耐热不锈钢套管，中间填装耐热材料长度为25mm，其热端伸出不锈钢套管，所述炉内温度传感器8的数量至少为10个，均匀分布在燃烧炉内，试验开始时，热电偶的热端与试件受火面的距离应为(100±10)mm；试验过程中，上述距离控制在50mm～150mm之内。热电偶保持良好的工作状态，累计使用20h后，采用比对方式对热电偶进行校验检定，热电偶的数量、结构、布置符合GB/T9978.1-2008规定。

所述背火面温度传感器9为直径为0.5mmK型镍铬-镍硅热电偶，且背火面温度传感器9熔焊在圆铜片上，应覆盖长、宽均为30mm厚度为2.0mm的石棉衬垫，可用耐热胶粘贴在试件表面上，但在试件表面和圆铜片之间或圆铜片与隔热垫之间不能有任何残留胶浆，所述背火面温度传感器9的数量至少为25个，均匀分布在试件背火面上，热电偶的布置以及固定方式符合GB/T9978.1-2008和GB/T9978.4-2008标准。

所述移动温度传感器10为手持红外线测量仪测量，符合GB/T9978.1-2008要求。

所述试件内部温度传感器11为K型镍铬-镍硅热电偶，所述内部温度传感器11的数量至少为10个，内部温度传感器11安装在试件内部选定的部位，但不能因此影响试件的性能。热电偶的热端应保证有50mm以上的一段处于等温区内，符合GB/T 9978.1-2008试验要求。

所述环境温度传感器12为直径为3.0MM的K型铠装热电偶，记录试验前和试验期间试验室内试件附近的环境温度；热电偶的热端避免受辐射热和通风的影响。

所述烟道温度传感器13为K型铠装热电偶，准确测量烟道温度，保证燃烧炉安全工作。

工作原理：通过A/D采集模块2采集各传感器数值传输给单片机控制器1，单片机对采集的数据进行处理计算，与预定温控曲线相比较，通过D/A控制模块3调节空燃调节阀15和烟道风扇14，达到炉内温度自动跟踪设定的要求，同时通过I/O模块接收各执行机构的运行状态信号，送终端5显示，报警模块7具有热电偶断路、短路报警功能，打印机17可打印炉内温度曲线(包括标准曲线、实际温度曲线)和试样背火面温度曲线以及详细数据表格，本实用新型实现了实验结果可靠性的提升，而且运行成本下降。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。