專利名稱：一種自動調(diào)整頻率的高頻電磁除垢阻垢設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于水體處理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種自動調(diào)整頻率的高頻電磁除垢阻垢設(shè)備。
背景技術(shù)：
使用高頻電磁水處理裝置對循環(huán)水、鍋爐水進(jìn)行處理，可以有效地達(dá)到控垢，殺菌等目的。目前市場上的處理裝置在不同環(huán)境中的使用效果差別很大，主要原因是高頻電磁場水處理裝置的處理效果和許多因素有關(guān)，由于這些處理裝置的輸出參數(shù)固定，無法根據(jù)環(huán)境的變化做出必要的調(diào)整，根據(jù)某個特定試驗(yàn)環(huán)境所整定出的參數(shù)設(shè)定無法滿足現(xiàn)場復(fù)雜變幻的環(huán)境。 發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型主要目的是為了解決上述問題，提供一種可以適應(yīng)各種環(huán)境，并根據(jù)環(huán)境變化對水處理參數(shù)進(jìn)行調(diào)整的自動調(diào)整頻率的高頻電磁除垢阻垢設(shè)備。為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案是一種自動調(diào)整頻率的高頻電磁除垢阻垢設(shè)備，其包括信號耦合環(huán)體、變量采集裝置和水處理控制單元；信號耦合環(huán)體I套于水管管道外部；水處理控制單元安裝于水管管道的上方；變量采集裝置插于水管管道的管壁上，并與水管管道內(nèi)水體接觸；信號耦合環(huán)體和變量采集裝置分別和水處理控制單元連接。水處理控制單元包括了電源部分，MCU系統(tǒng)，高頻信號發(fā)生器以及功率放大器。變量采集裝置采集水管管道內(nèi)水體的五個變量，包括系統(tǒng)輸出電流，循環(huán)水電導(dǎo)率、循環(huán)水的溫度、循環(huán)水PH值、電磁場強(qiáng)度。本實(shí)用新型使用時，信號耦合環(huán)體單元是一個包裹在管路外部的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，是水處理裝置作用于水體的信號發(fā)射部件。變量采集裝置是在插在管道上的直接與循環(huán)水體接觸的棒狀結(jié)構(gòu)，變量采集系統(tǒng)定期采集循環(huán)水系統(tǒng)的水質(zhì)狀態(tài)及相關(guān)環(huán)境參數(shù)，并使用適當(dāng)?shù)耐ㄓ崊f(xié)議將所采集的數(shù)據(jù)傳遞給水處理控制系統(tǒng)。水處理控制單元包括了電源部分，MCU系統(tǒng)，高頻信號發(fā)生器以及功率放大器四個部分。MCU系統(tǒng)根據(jù)當(dāng)前的各項(xiàng)變量，按照給定的算法計(jì)算出水處理器最合適的輸出頻率，據(jù)此產(chǎn)生對高頻信號發(fā)生器的控制指令，同時顯示必要的數(shù)據(jù)。然后高頻信號發(fā)生器根據(jù)MCU系統(tǒng)所發(fā)出的指令，產(chǎn)生特定頻率的弱信號，最后通過功率放大器輸出作用于循環(huán)水系統(tǒng)中。而電源部分則提供控制回路所需的電源。MCU系統(tǒng)是高頻水處理裝置自適應(yīng)控制算法的實(shí)現(xiàn)部分，MCU系統(tǒng)控制變量采集系統(tǒng)定期進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，獲取所需的變量的當(dāng)前數(shù)值，然后根據(jù)這些信息調(diào)整算法參數(shù)，重新進(jìn)行計(jì)算，獲得當(dāng)前需要輸出的頻率值，從而通知高頻發(fā)生器產(chǎn)生所需的頻率信號。同時，MCU系統(tǒng)還負(fù)責(zé)各種重要信息的輸出和顯示。高頻信號發(fā)生器是高頻水處理裝置的核心部分，決定著系統(tǒng)最終的輸出頻率。[0011]高頻水處理裝置的最終輸出由功率放大器產(chǎn)生。通過這個功率放大器，高頻水處理裝置不斷向循環(huán)水系統(tǒng)施加電磁場能量，以達(dá)到處理目的。根據(jù)算法的需要，在本實(shí)用新型中，變量采集系統(tǒng)總共需要采集以下這五個變量系統(tǒng)輸出電流，循環(huán)水電導(dǎo)率、循環(huán)水的溫度、循環(huán)水PH值、電磁場強(qiáng)度。

圖I :本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2 :水處理裝置具體的控制回路框圖；圖3:MCU系統(tǒng)原理圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例如圖I、圖2、圖3所示一種自動調(diào)整頻率的高頻電磁除垢阻垢設(shè)備，其包括信號耦合環(huán)體I、變量采集裝置2和水處理控制單元3 ;信號耦合環(huán)體I套于水管管道4外部；水處理控制單元3安裝于水管管道4的上方；變量采集裝置2插于水管管道4的管壁上，并與水管管道4內(nèi)水體接觸；信號耦合環(huán)體I和變量采集裝置2分別和水處理控制單元3連接。水處理控制單元3包括了電源部分，MCU系統(tǒng)，高頻信號發(fā)生器以及功率放大器。變量采集裝置2采集水管管道4內(nèi)水體的五個變量，包括系統(tǒng)輸出電流，循環(huán)水電導(dǎo)率、循環(huán)水的溫度、循環(huán)水PH值、電磁場強(qiáng)度。本實(shí)用新型使用時，信號耦合環(huán)體I單元是一個包裹在管道4外部的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，是水處理裝置作用于水體的信號發(fā)射部件。變量采集裝置2是在插在管道4上的直接與循環(huán)水體接觸的棒狀結(jié)構(gòu)，變量采集裝置2定期采集循環(huán)水系統(tǒng)的水質(zhì)狀態(tài)及相關(guān)環(huán)境參數(shù)，并使用適當(dāng)?shù)耐ㄓ崊f(xié)議將所采集的數(shù)據(jù)傳遞給水處理控制單元3。水處理控制單元3包括了電源部分，MCU系統(tǒng)，高頻信號發(fā)生器以及功率放大器四個部分。MCU系統(tǒng)根據(jù)當(dāng)前的各項(xiàng)變量，按照給定的算法計(jì)算出水處理器最合適的輸出頻率，據(jù)此產(chǎn)生對高頻信號發(fā)生器的控制指令，同時顯示必要的數(shù)據(jù)。然后高頻信號發(fā)生器根據(jù)MCU系統(tǒng)所發(fā)出的指令，產(chǎn)生特定頻率的弱信號，最后通過功率放大器輸出作用于循環(huán)水系統(tǒng)中。而電源部分則提供控制回路所需的電源。MCU系統(tǒng)是高頻水處理裝置自適應(yīng)控制算法的實(shí)現(xiàn)部分，MCU系統(tǒng)控制變量采集裝置2定期進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，獲取所需的變量的當(dāng)前數(shù)值，然后根據(jù)這些信息調(diào)整算法參數(shù)，重新進(jìn)行計(jì)算，獲得當(dāng)前需要輸出的頻率值，從而通知高頻發(fā)生器產(chǎn)生所需的頻率信號。同時，MCU系統(tǒng)還負(fù)責(zé)各種重要信息的輸出和顯示。為了提高系統(tǒng)的抗干擾能力，保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行，同時當(dāng)系統(tǒng)出問題時盡快復(fù)位，從而恢復(fù)正常工作，本實(shí)施例還在MCU系統(tǒng)中設(shè)計(jì)了外置的看門狗電路，用于在MCU跑飛及電壓過低時產(chǎn)生復(fù)位信號。MCU系統(tǒng)還有一個顯示控制部分，該部分用于將一些信息顯示出來。通過4個數(shù)碼管，系統(tǒng)可以顯示當(dāng)前的工作頻率和循環(huán)水系統(tǒng)的電導(dǎo)率。頻率和電導(dǎo)率數(shù)據(jù)每隔I秒交替顯示，同時使用一個發(fā)光二極管標(biāo)志當(dāng)前顯示的數(shù)據(jù)類型。通過RS232接口，PC機(jī)上的上位機(jī)軟件還可以獲取更為詳細(xì)的系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，MCU通過RS232接口可以向PC機(jī)提供電導(dǎo)率，溫度，工作頻率，控制算法參數(shù)等數(shù)據(jù)。高頻信號發(fā)生器是高頻水處理控制單元3的核心部分，決定著系統(tǒng)最終的輸出頻率，該發(fā)生器必須根據(jù)MCU的設(shè)定輸出必要的頻率。根據(jù)本設(shè)計(jì)的需要，高頻信號發(fā)生器應(yīng)滿足在200kHz 20MHz范圍內(nèi)可調(diào)，步進(jìn)小于200kHz，而且系統(tǒng)對波形失真度的要求不高。為了降低系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)復(fù)雜度，本系統(tǒng)采用了數(shù)字頻率發(fā)生芯片來生成所需的頻率。高頻水處理控制單元3的最終輸出由功率放大器產(chǎn)生。通過這個功率放大器，高頻水處理控制單元3不斷向循環(huán)水系統(tǒng)施加電磁場能量，以達(dá)到處理目的。功率放大器的輸入信號為高頻信號發(fā)生器輸出的弱信號，輸出功率要求達(dá)到50W以上,輸出電流一般為
O.5A左右，輸出電壓為100V左右。根據(jù)算法的需要，在本實(shí)用新型中，變量采集裝置2總共需要采集以下這五個變量系統(tǒng)輸出電流，循環(huán)水電導(dǎo)率、循環(huán)水的溫度、循環(huán)水PH值、電磁場強(qiáng)度?！げ煌乃|(zhì)其固有頻率是不同的，為了達(dá)到更好的處理效果，需要將系統(tǒng)的輸出頻率設(shè)定在循環(huán)水的諧振頻率帶內(nèi)，這時，水體的阻抗最小，系統(tǒng)輸出的電流應(yīng)該是最大的。因此，需要將高頻電磁水處理控制單元的輸出電流作為反饋信號，通過對頻率參數(shù)進(jìn)行定期的掃描，比對不同頻率下的系統(tǒng)輸出電流來確定一個對于當(dāng)前水質(zhì)最佳的輸出頻率。循環(huán)水的電導(dǎo)率是決定系統(tǒng)輸出頻率的一個重要參數(shù)，為了提高測試的精度，電導(dǎo)率的檢測模塊同樣使用專用的電導(dǎo)率測試儀。其工作原理將振蕩器產(chǎn)生的正弦電壓加在電導(dǎo)池上，在電導(dǎo)池上產(chǎn)生的電流放大后轉(zhuǎn)換成電壓信號，該電壓信號再經(jīng)過相敏檢波器后，就得到了與被測溶液的電導(dǎo)率成正比的電壓信號。該產(chǎn)品的測量精度為±2.0%FS，測量范圍為O 2000 μ S/cm。對于循環(huán)水溫度的測量，溫度傳感器是整個溫度檢測電路的核心。本設(shè)計(jì)中采用的是數(shù)字型智能溫度傳感器，相比其它傳感器，它內(nèi)含微處理器，因此具有體積小、成本低、接口方便，傳輸距離遠(yuǎn)等特點(diǎn)。PH值檢測儀使用流通式pH/ORP發(fā)送器，它采用的是工業(yè)復(fù)合pH電極，測量范圍為O 14. 00。其工作原理來自pH傳感器的電壓信號被送入與其配套使用的前置放大器中，經(jīng)過濾波放大處理后再與上位機(jī)通信。檢測磁場采用磁阻效應(yīng)法，是利用某些金屬或半導(dǎo)體的電阻隨外加磁場變化而變化的規(guī)律，由磁阻材料制成的雙膜傳感器，在測量弱磁場時有較好的線性度，響應(yīng)頻率高，可以達(dá)到10-5GS的分辨率，由于靈敏度高、功耗小、結(jié)構(gòu)簡單，因而廣泛應(yīng)用。整個變量采集裝置2需要將總共5路的模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號傳給MCU系統(tǒng)。為此需要一個不少于5路的多路AD進(jìn)行模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換。為了滿足電導(dǎo)率2000 μ S/cm的量程和I μ S/cm的精度，該AD的位數(shù)必須大于11位。系統(tǒng)所需采集的5個變量的變化速率相對都比較緩慢，僅在進(jìn)行電流測試時，希望可以盡快完成頻率掃描以及電流的測試，但由于該測試每隔數(shù)個小時才執(zhí)行一次，故對消耗時間的限定比較低，因此采集系統(tǒng)對AD的轉(zhuǎn)換速率要求很低。
權(quán)利要求1.一種自動調(diào)整頻率的高頻電磁除垢阻垢設(shè)備，其特征在于該自動調(diào)整頻率的高頻電磁除垢阻垢設(shè)備包括信號耦合環(huán)體、變量采集裝置和水處理控制單元；所述的信號耦合環(huán)體套于水管管道外部；所述的水處理控制單元安裝于所述的水管管道的上方；所述的變量采集裝置插于所述的水管管道的管壁上，并與水管管道內(nèi)水體接觸；所述的信號耦合環(huán)體和所述的變量采集裝置分別和水處理控制單元連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的自動調(diào)整頻率的高頻電磁除垢阻垢設(shè)備，其特征在于所述的水處理控制單元包括了電源部分，MCU系統(tǒng)，高頻信號發(fā)生器以及功率放大器。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種自動調(diào)整頻率的高頻電磁除垢阻垢設(shè)備，其包括信號耦合環(huán)體、變量采集裝置和水處理控制單元；信號耦合環(huán)體安套于水管管道外部；水處理控制單元安裝于水管管道的上方；變量采集裝置插于水管管道的管壁上，并與水管管道內(nèi)水體接觸；信號耦合環(huán)體和變量采集裝置分別和水處理控制單元連接。本實(shí)用新型可以適應(yīng)各種環(huán)境，并根據(jù)環(huán)境變化對水處理參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。
文檔編號G05B19/042GK202729894SQ20122019089
公開日2013年2月13日 申請日期2012年5月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月2日
發(fā)明者畢博, 李宏杰 申請人:秦皇島乾暉節(jié)能科技有限公司