CN102767667B - 一种用于抑制金属管道腐蚀和结垢的信号发生装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于抑制金属管道腐蚀或结垢的信号发生装置，所述信号发生装置设置在金属管道的外围，其特征在于，包括：产生扫描频率并进行逻辑控制的单片机电路，根据单片机电路发出的扫描指令产生相应频率的振荡正弦波信号的信号发生电路，对所述振荡正弦波信号进行滤波的滤波电路，输送相应频率的振荡正弦波信号的驱动电路，以及对振荡正弦波信号进行功率放大的输出电路。本发明采用了单片机产生扫描频率并进行逻辑控制控制，并通过专用的信号发生集成电路，产生频率及振幅可调的振荡正弦波输出，利用该振荡正弦波来抑制抑制金属管道的腐蚀及结垢，因此，本发明实现了以纯物理的方式抑制金属管道腐蚀或结垢。

Description

一种用于抑制金属管道腐蚀和结垢的信号发生装置

技术领域

本发明涉及一种物理除垢的信号发生器，特别是涉及一种用于抑制金属管道腐蚀或结垢的信号发生装置。 

背景技术

在现代化工厂的全部用水量中，冷却用水占了67~80%。随着工业的发展，企业已普遍使用了循环水系统，并提高了循环冷却水的浓缩倍数。但提高浓缩倍数后，必须进行缓蚀阻垢处理；因为随着循环水浓缩倍数的增加，水中成垢盐类及腐蚀性离子也会成倍增加，由此，也便会带来更严重的结垢和腐蚀问题。 

针对结垢腐蚀问题，现在一般采用化学办法来解决，但化学办法不环保、不安全、费用高。例如：电极方式是直接将电极与溶液接触，很容易使电极氧化腐蚀，并且在布置有管道的场合，不方便在线施工；再如，用线圈结构进行能量传递，其耦合效率极低，适用的频率范围也很窄；而用其它磁条结构进行能量传递的方式，也有漏磁大、耦合效率低的缺陷。 

发明内容

本发明的目的是提出一种能够以纯物理方式用于抑制金属管道腐蚀或结垢的信号发生装置。 

为实现上述目的，本发明提供了一种用于抑制金属管道腐蚀或结垢的信号发生装置，所述信号发生装置设置在金属管道的外围，其特征在于，包括：产生扫描频率并进行逻辑控制的单片机电路，根据单片机电路发出的扫描指令产生相应频率的振荡正弦波信号的信号发生电路，对所述振荡正弦波信号进行滤波的滤波电路，输送相应频率的 振荡正弦波信号的驱动电路，以及对振荡正弦波信号进行功率放大的输出电路。 

优选地，所述信号发生装置还包括设置在金属管道外围的能量耦合机构，所述相应频率的振荡正弦波信号在由所述输出电路进行功率放大后，通过能量耦合机构向金属管道中的流体输出信号。 

更优选地，所述信号发生装置还包括分别与所述单片机电路和输出电路相连的阻尼电路，所述阻尼电路在单片机电路的控制下，使输出电路产生正弦阻尼振荡波信号，并经过能量耦合机构发送给金属管道中的流体。 

优选地，所述单片机电路包括单片机和与所述单片机电连接的晶振、两个相互并联的电容。 

优选地，所述信号发生电路包括信号发生集成电路以及源晶振和稳定电阻。 

优选地，所述滤波电路包括至少一组的RLC振荡电路。 

优选地，所述驱动电路包括与所述滤波电路相连的第一电子开关管。 

优选地，所述阻尼电路包括与所述单片机电路相连的第二电子开关管，所述第二电子开关管接地。 

基于上述技术方案，本发明的优点是： 

本发明的信号发生电路，采用单片机产生扫描频率并进行逻辑控制控制，并通过专用的信号发生集成电路，产生频率及振幅可调的振荡正弦波输出，利用该振荡正弦波来抑制抑制金属管道的腐蚀及结垢，因此，本发明实现了以纯物理的方式抑制金属管道腐蚀或结垢。 

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中： 

图1为本发明的结构示意图； 

图2为本发明的电路示意图； 

图3为本发明信号发生集成电路示意图； 

图4为本发明信号发生电路的有源振荡电路示意图。 

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。 

参见图1，其中示出本发明一种用于抑制金属管道腐蚀或结垢的信号发生装置的优选实施例，所述信号发生装置设置在金属管道的外围，包括依次相连的产生扫描频率并进行逻辑控制的单片机电路1，根据单片机电路1发出的扫描指令产生相应频率的振荡正弦波信号的信号发生电路2，对所述振荡正弦波信号进行滤波的滤波电路3，输送相应频率的振荡正弦波信号的驱动电路4，以及对振荡正弦波信号进行功率放大的输出电路5。 

本发明的信号发生装置可以直接用于产生振荡正弦波信号，但在本发明中，优选地，所述信号发生装置还包括设置在金属管道外围的能量耦合机构，由此，本发明的信号发生装置所产生的振荡正弦波信号可以在由所述输出电路5进行功率放大后，通过能量耦合机构向金属管道中的流体输出信号。 

更优选地，所述信号发生装置还包括分别与所述单片机电路1和输出电路5相连的阻尼电路6，所述阻尼电路6在单片机电路1电路的控制下，使输出电路产生正弦阻尼振荡波信号，并经过能量耦合机构发送给金属管道中的流体。 

具体地，本发明的工作原理和工作过程为： 

本发明包括依次连接的单片机电路1、信号发生电路2、滤波电路3、驱动电路4、输出电路5、提供各电路工作的电源，以及与所述输出电路5相连接的能量耦合机构，并且，所述信号发生装置通过所述的单片机电路1产生扫描频率并进行逻辑控制，所述信号发生电路2根据单片机电路1发出的扫描指令产生相应频率的振荡正弦波信号， 所述振荡正弦波信号经过滤波电路3滤波后，通过驱动电路4将相应频率的振荡正弦波信号输送给输出电路5，在经由所述输出电路5进行功率放大后，通过能量耦合机构向金属管道中的流体输出信号，抑制金属管道内产生腐蚀或结垢。 

本发明的电路结构如图2所示，所述单片机电路1包括单片机控制机构UC1、单片机执行机构UC3和与所述单片机控制机构UC1电连接的晶振G1、两个相互并联的电容C1、C2，如图2所示，优选地，本实施例中单片机控制机构UC1的型号为MSP430F1122；该单片机电路1主要完成扫描频率的产生及逻辑控制，逻辑控制主要指在抑制腐蚀时进行扫频，而在抑制结垢时则控制阻尼电路的开通。 

本实施例信号发成集成电路UC2的型号优选为AD9851，其主要根据单片机控制机构UC1发出的扫频指令，产生相应频率的振荡正弦波信号，该振荡正弦波信号经由滤波电路3的滤波后，直接驱动驱动电路4的第一电子开关管VT1，如图2所示，第一电子开关管VT1将相应频率的正弦信号输送给输出电路5，由输出电路5进行功率放大，再通过能量耦合机构（图中未示出）以耦合的方式输出给金属管道中的流体，例如水或石油等。 

在抑制结垢时，单片机控制机构UC1控制控制阻尼电路6中第二电子开关管VT2导通，如图2所示，使阻尼电路6开始工作，从而使输出电路5产生正弦阻尼振荡波信号，然后通过能量耦合机构耦合给金属管道中的流体。 

本发明的电流流向为由单片机执行机构UC3接受单片机控制机构UC1的指令后（本发明中，UC1为控制机构，UC3为执行机构，UC3根据UC1的指挥进行具体的操作），产生需要的信号，电流由UC3的第21管脚输出，通过电感L2、L3、L4，进入第一电子开关管VT1的基极；该电流进入基极后，使第一电子开关管VT1进入电流放大状态，放大电流通过第一电子开关管VT1的发射极和集电极进入能量耦合机构的耦合初次线圈，在进行电压放大后耦合给管道及管道中的流体。 

进一步，如图2所示，其中单片机执行机构UC3的D0~D7管脚与单片机控制机构UC1的RC2、RC3、RC6、RC7、RB4~RB7对应连接，组成8位数据传输通道，用于接收来自UC1的二进制指令。UC3的CLKIN管脚和有源振荡电路的CLKIN管脚相连，IOUT管脚和滤波电路相连。图3的信号发生集成电路也为电源变换电路，为各个单元提供直流5V的电源供应，保证各个单元能正常工作；图4为有源振荡电路，为UC3提供振荡激励，使UC3能在相应的频率下工作。 

本发明图2中的滤波电路3包括至少一组的RLC振荡电路。具体地，在图2的RLC振荡电路中，R1，C5，L2，C6各一端和UC3的IOUT管脚相连，R1，C5的另一端连接地；L2，C6另一端与L3，C7，C8的一端相连，C7的另一端接地；L3，C8的另一端与L4，C9，C10的一端相连，C9的另一端接地；L4，C10的另一端与C12，R4的一端及VT1的驱动级相连；C12，R4的另一一端接地。 

当需要阻尼时，单片机控制机构UC1的第15管脚输出电流，将第二电子开关管VT2打开，使线圈上的电流通过第二电子开关管VT2到地，从而功率消耗在第二电子开关管VT2上，达到阻尼的效果。 

优选地，本发明的电子开关管VT1和VT2可以是MOS管（金属氧化物半导体晶体管）或者IGBT（管绝缘栅双极型晶体管）。 

参见图3和图4，信号发生电路2主要由信号发生集成电路UC2、源晶振Y1及稳定电阻R5组成，优选地，信号发生集成电路UC2的型号为AD9851，在本实施例中，所述信号发生电路2包括信号发生集成电路UC2以及源晶振Y1和稳定电阻R5，信号发生集成电路UC2的电源管脚VCC与源晶振Y1的电源管脚VCC相连，源晶振Y1的振荡输出脚OUT与稳定电阻R5的一端相连，稳定电阻R5的另一端与地相连。更优选地，所述信号发生集成电路UC2优选为LM2575-5.0。 

通过上述技术方案，本发明提供了一种纯物理方式的抑制金属管道结垢及腐蚀的装置。 

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而 非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。 

Claims (6)

1.一种用于抑制金属管道腐蚀和结垢的信号发生装置，所述信号发生装置设置在金属管道的外围，其特征在于，包括：

产生扫描频率并进行逻辑控制的单片机电路(1)，

根据单片机电路(1)发出的扫描指令产生相应频率的振荡正弦波信号的信号发生电路(2)，

对所述振荡正弦波信号进行滤波的滤波电路(3)，

输送相应频率的振荡正弦波信号的驱动电路(4)，以及

对振荡正弦波信号进行功率放大的输出电路(5)，所述信号发生装置还包括设置在金属管道外围的能量耦合机构，

其中，所述信号发生装置还包括分别与所述单片机电路(1)和输出电路(5)相连的阻尼电路(6)，所述阻尼电路(6)在单片机电路(1)的控制下，使输出电路产生正弦阻尼振荡波信号，并由所述输出电路(5)进行功率放大后，经过能量耦合机构发送给金属管道中的流体。

2.根据权利要求1所述的信号发生装置，其特征在于，所述单片机电路(1)包括单片机控制机构(UC1)和与所述单片机控制机构(UC1)电连接的晶振(G1)、两个相互并联的电容(C1、C2)。

3.根据权利要求1所述的信号发生装置，其特征在于，所述信号发生电路(2)包括信号发生集成电路(UC2)以及源晶振(Y1)和稳定电阻(R5)，信号发生集成电路(UC2)的电源管脚(VCC)与源晶振(Y1)的电源管脚相连，源晶振(Y1)的振荡输出脚(OUT)与稳定电阻(R5)的一端相连，稳定电阻(R5)的另一端与地相连。

4.根据权利要求1所述的信号发生装置，其特征在于，所述滤波电路(3)包括至少一组的RLC振荡电路。

5.根据权利要求4所述的信号发生装置，其特征在于，所述驱动电路(4)包括与所述滤波电路(3)相连的第一电子开关管(VT1)。

6.根据权利要求1所述的信号发生装置，其特征在于，所述阻尼电路(6)包括与所述单片机电路(1)相连的第二电子开关管(VT2)，所述第二电子开关管(VT2)接地。