CN104925962B - 电磁除垢仪 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种电磁除垢仪，包括单片机、复位电路、时序电路、放大电路及与放大电路电连接的线圈，复位电路、时序电路和放大电路与单片机电连接；单片机用于向放大电路传递高频交变信号，该高频交变信号的周期为6秒，脉宽的变化方式为：在1到4秒内，脉宽变化公式为To+1000μs；在4到5.7秒内，脉宽变化公式为To‑14381μs；在5.7到6秒内，脉宽公式为To‑1417115μs。该交变信号对除垢具有非常突出的效果，可在相对较低的电磁场能条件下实现满意的除垢效果，设备的输出功率在几十瓦，与现有的电磁除垢设备需要几百、几千、甚至上万瓦的输出功率相比，更具有节能效果。

Description

电磁除垢仪

技术领域

本发明涉及除垢和防垢设备领域，具体是一种电磁除垢仪。

背景技术

电磁除垢仪主要用于解决化工、石油、工业锅炉及管道等各种用水设备的除垢、防垢问题。目前来讲，防垢除垢仍是世界性的一大难题。

目前，较为广泛使用的除垢防垢方法是在水中添加具有阻垢功能的化学药剂，即阻垢剂。但是，各种阻垢剂在使用方面针对性特别强，由于各地或各种工业生产过程所用水的水质不同，每种阻垢剂都不具备普适性，只是对某种水质的水具备阻垢、防垢作用。所以在使用阻垢剂时，一定要对阻垢剂进行适应性评价和选择。利用阻垢剂除垢防垢主要存在三大缺点：首先生产成本高。一个中大型的相关生产企业，如电厂或污水处理厂，每年为除垢、防垢投放的阻垢剂至少几十万元人民币或高达数百万元人民币。在中大型石油生产企业中，每年为解决油田结垢而投放的化学药剂甚至超过千万元。其次存在污染问题。因需在生产设备中添加化学药剂，即各种阻垢剂，因此对水质或设备必然不同程度地构成污染，严重时甚至腐蚀设备，影响设备的使用寿命。再次，每种阻垢剂的使用具有相当强的针对性，即不具备普适性，只是对某种水质的水等具有阻垢、防垢作用。

近几年发展起来的物理除垢技术为从根本上解决除垢防垢问题开辟了新的途径。物理除垢方法具有成本低、不存在污染、普适性强等优点。目前已投入使用的物理除垢技术有：

[1]Ion-Stick处理器。该处理器由棒状合金复合探头和产生高电压的电源箱组成，通电后可产生7500V的直流电压，在伸入水中的探头周围形成一个高压静电场，极性水分子在高压静电场的作用下，阻止钙镁成垢粒子不能自由地靠近金属表面，使水垢难以生成。经静电场处理过的水分子还能改变金属表面原有垢粒子之间的结合力，使已经生成的水垢逐渐溶解剥落。使用Ion-Stick处理器最大优点是环境友好，管理简易，能耗低（电功率10W左右）。

[2]电磁除垢仪。电磁除垢仪是利用电子线路产生的高频电磁振荡，在固定的两极之间形成一定强度的高频电磁场，冷却水在吸收高频电磁场能后，水分子作为偶极子被不断反复极化而产生扭曲、变形、反转、振动，形成活性很强的单分子或小谛合群体状态的水，从而增强水分子之间的偶极矩，促进水对成垢物质及其组分的作用，改变冷却水中沉积物质的存在形态和相关离子的物理性能及水分子与其他离子的结合状态，使结垢晶体沉积物析出的时间延长，并以细小的无定形的颗粒析出，最终达到阻垢和松动剥落已经生成的水垢。电磁除垢仪已有不少使用实例，在一次性投资以后运转费用很低，使用方便，最大优点在于不对环境造成污染。

[3]磁化处理技术。磁化处理技术是使用锶铁氧体和钕铁硼等组成的强磁材料制作成的内磁、外磁和可调节的磁处理器串接在进管上，保持水流以1.5m/s以上的流速通过磁处理器的N、S极之间的空隙，让水在垂直方向上切割磁力线，促使水分子的活化。使用的磁化器磁通密度应大于100MT，且阻垢效果随磁通密度的增大而提高。经过磁化处理的冷却水由于洛仑兹力的作用，促进水中钙镁物质均相成核过程，有利于循环水主体内部的结晶速度，减少了难溶盐沉积在金属表面的趋势。另外，在强磁场的作用下，由于洛仑兹力，水分子和水中的离子或粒子将发生取向运动，使离子或粒子的水合进程增强，也使碳酸钙等均相成核增强并随即被取向的水分子所包围，难以形成大颗粒的结垢晶体。

以上物理除垢方法都是基于电磁原理在静电场、磁场或电磁场的作用下使水分子极化或使结垢离子等产生定向运动，促进水分子对水中易结垢离子或粒子的作用、使成垢物质被极化水分子包围，减小了水中结垢物质粒子之间的键合强度等，从而达到除垢防垢效果。尽管这些物理除垢技术都有成功的范例，但由于结垢机理及现场物理化学条件的复杂性和多样性，每种技术都尚未广泛推广使用。目前，物理除垢技术仍然处于探索、改进和完善阶段。

对于电磁除垢仪技术来说，除垢效果与电磁振荡的频率和电磁场能大小有关，在电磁振荡频率一定时，电磁场能越大除垢效果越明显，因此，为了增强除垢效果，通常通过提高电磁场能来实现，这就需要消耗较多的能源。因此需要探索一种可以用较低电磁场能就能够达到满意的除垢效果的电磁除垢仪技术。

发明内容

本发明提出一种电磁除垢仪，以解决现有技术中电磁除垢仪能耗高的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种电磁除垢仪，包括单片机、复位电路、时序电路、放大电路及与所述放大电路电连接的线圈，所述复位电路、时序电路和放大电路与所述单片机电连接；

所述单片机用于向所述放大电路传递高频交变信号，该高频交变信号的周期为6秒，脉宽的变化方式为：

在1到4秒内，脉宽变化公式为To+1000μs；

在4到5.7秒内，脉宽变化公式为To-14381μs；

在5.7到6秒内，脉宽公式为To-1417115μs；

其中，To为时间，单位为μs。

进一步地，所述单片机为AT89S51单片机。

进一步地，所述复位电路包括上电复位电路和手动复位电路。

进一步地，所述复位电路包括：

一与AT89S51单片机的复位管脚RST/VPD电连接的电容C1，电容C1的另一端接电源Vcc；所述复位管脚RST/VPD通过串联的电阻R1和复位按钮AN接电源Vcc；所述复位管脚RST/VPD通过电阻R2接地。

进一步地，所述时序电路包括：

连接于AT89S51单片机的XTAL1管脚和XTAL2管脚之间的晶振JT，所述XTAL1管脚通过电容C2接地，所述XTAL2管脚通过电容C3接地。

进一步地，所述放大电路包括：

一达林顿三极管，该达林顿三极管通过电阻R3与所述单片机电连接；

所述电阻R3与单片机电连接的一端经电阻R4接电源Vcc；

所述达林顿三极管经电阻R5接地。

本发明的有益效果为：

本发明的电磁除垢仪采用AT89S51单片机输出具有一定函数变化的高频交变信号，该交变信号针对除垢具有非常突出的效果，可在相对较低的电磁场能条件下实现满意的除垢效果，设备的输出功率在几十瓦，与现有的电磁除垢设备需要几百、几千、甚至上万瓦的输出功率相比，更具有节能效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的原理框图；

图2是本发明一个实施例的电路图；

图3是输出方波变化图；

图4是输出脉宽变化图；

图5是输出频率变化图。

图中：

101、单片机；102、管道；103、线圈。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本实施例中的电磁除垢仪，包括单片机101、复位电路、时序电路、放大电路及与所述放大电路电连接的线圈103，所述复位电路、时序电路和放大电路与所述单片机101电连接，所述线圈103缠绕在管道102外侧；

根据需要，电磁除垢仪的输出信号量的变化范围应该在500HZ到0HZ，信号的频率不是很高，可以使用AT89S51单片机作为信号的发生模块，考虑到单片机101的工作频率和制作的成本，以及单片机的资料的丰富情况和使用的难度，使用AT89S51单片机是比较合适的。如图2所示，本实施例中，单片机101为AT89S51单片机。所述复位电路包括上电复位电路和手动复位电路，具体电路参看图2，所述复位电路包括一与AT89S51单片机101的复位管脚RST/VPD电连接的电容C1，C1为10μF，电容C1的另一端接电源Vcc；所述复位管脚RST/VPD通过串联的电阻R1和复位按钮AN接电源Vcc，R1为100Ω；所述复位管脚RST/VPD通过电阻R2接地，R2为10KΩ。

所述时序电路包括：连接于AT89S51单片机101的XTAL1管脚和XTAL2管脚之间的晶振JT，JT为12MHZ，所述XTAL1管脚通过电容C2接地，C2为30pF，所述XTAL2管脚通过电容C3接地，C3为30pF。

所述放大电路包括：一达林顿三极管，该达林顿三极管通过电阻R3与所述单片机101电连接，R3为1KΩ；所述电阻R3与单片机101电连接的一端经电阻R4接电源Vcc，R4为1KΩ；所述达林顿三极管经电阻R5接地，R5为1KΩ。

为了实现高效除垢的效果，所述单片机101向所述放大电路传递高频交变信号，该高频交变信号的周期为6秒，脉宽的变化方式为：

在1到4秒内，脉宽变化公式为To+1000μs；

在4到5.7秒内，脉宽变化公式为To-14381μs；

在5.7到6秒内，脉宽公式为To-1417115μs；

其中，To为时间，单位为μs。

该高频交变信号的方波变化、脉宽变化及频率变化参看图3、4、5。

为了实现上述高频交变信号，所述单片机101可采用下述程序：

当高频磁场的变化频率成一定的函数变化时，可大幅提高除垢效果。其原因是变化的频率展开频谱十分丰富，充分涵盖各种水垢盐的最佳除垢频率。本发明采用AT89S51单片机101输出具有一定函数变化的高频交变信号，该交变信号针对除垢具有非常突出的效果，可在相对较低的电磁场能条件下实现满意的除垢效果，设备的输出功率在几十瓦，与现有的电磁除垢设备需要几百、几千、甚至上万瓦的输出功率相比，更具有节能效果。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种电磁除垢仪，其特征在于，包括单片机、复位电路、时序电路、放大电路及与所述放大电路电连接的线圈，所述复位电路、时序电路和放大电路与所述单片机电连接；

所述单片机用于向所述放大电路传递高频交变信号，该高频交变信号的周期为6秒，脉宽的变化方式为：

在1到4秒内，脉宽变化公式为To+1000μs；

在4到5.7秒内，脉宽变化公式为To-14381μs；

在5.7到6秒内，脉宽公式为To-1417115μs；

其中，To为时间，单位为μs。

2.如权利要求1所述的一种电磁除垢仪，其特征在于，所述单片机为AT89S51单片机。

3.如权利要求2所述的一种电磁除垢仪，其特征在于，所述复位电路包括上电复位电路和手动复位电路。

4.如权利要求3所述的一种电磁除垢仪，其特征在于，所述复位电路包括：

一与AT89S51单片机的复位管脚RST/VPD电连接的电容C1，电容C1的另一端接电源Vcc；所述复位管脚RST/VPD通过串联的电阻R1和复位按钮AN接电源Vcc；所述复位管脚RST/VPD通过电阻R2接地。

5.如权利要求2所述的一种电磁除垢仪，其特征在于，所述时序电路包括：

连接于AT89S51单片机的XTAL1管脚和XTAL2管脚之间的晶振JT，所述XTAL1管脚通过电容C2接地，所述XTAL2管脚通过电容C3接地。

6.如权利要求2所述的一种电磁除垢仪，其特征在于：所述放大电路包括：

一达林顿三极管，该达林顿三极管通过电阻R3与所述单片机电连接；

所述电阻R3与单片机电连接的一端经电阻R4接电源Vcc；

所述达林顿三极管经电阻R5接地。