CN103508565B - 一种基于单片机的扫频式电子水处理方法 - Google Patents

一种基于单片机的扫频式电子水处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于单片机的扫频式电子水处理方法，包括如下步骤：步骤一，系统开始，初始化参数；步骤二，高频信号产生步骤：单片机控制DDS芯片，由DDS芯片产生6-12MHz的高频信号；步骤三，将产生的高频信号送入放大电路进行放大；步骤四，发射高频信号；步骤五，执行显示步骤。本发明采用了电磁波除垢技术，采用单片机控制DDS芯片产生6-12MHZ的400V左右的高频信号用以除垢，具有显著的杀菌灭藻功能，同时一定频率范围的高频信号又满足了不同水质，不同浓度水垢的处理要求，水垢处理更加彻底，节约人力物力。

Description

一种基于单片机的扫频式电子水处理方法
技术领域
本发明涉及一种水处理方法，具体涉及一种基于单片机的扫频式电子水处理方法。
背景技术
目前在工业用水总量中，大部分用于工业冷却，即作为工业冷却水或冷凝水。据不完全统计，在石油、化工、电力、冶金等系统冷却水占到总工业用水的60%～70%以上。在水资源日益紧张的今天，提高工业冷却用水效率能有效降低水资源需求，缓解水资源压力。
提高工业冷却用水的效率最有效的办法是重复利用循环冷却水，但重复利用循环冷却水会带来的一个严重问题是盐分的积累，而盐分（含有钠、钾、钙、镁等盐类离子）的积累会带来换热设备的结垢和腐蚀问题。而水质问题会引起材料使用寿命缩短以及设备无法完全高效运行。因此，为了防止水质问题使工业设备始终处于理想状态必须进行工业水处理，目前水处理方式大体可分为机械处理、化学处理生物处理等，其中化学处理应用得较为广泛采用，酸洗等传统方法虽然可以完成用水设备的除垢与除锈任务，但这无疑严重影响设备的使用寿命并危及工作人员的身体健康。许多地方和单位采取往用水设备中加入化学药剂的方法，效果显著因而广受欢迎，可是目前在多数情况下该加药过程仍采用人工方式费工费时且加药时间和加药量难以准确把握。不仅会降低污水排放管道的寿命，更会污染水资源。
近些年来，国内外不断研究发明出不同的电子水处理器等高科技产品，但技术还不够成熟，存在不同的缺点，一些水垢处理方法较繁琐同时人力参与的也很难达到理想的效果，比如一些设备要定时检查水垢浓度，确定信号频率等一些指标。所以当务之急是研究既能处理水垢同时又绿色的工业水垢处理设备，同时要求这样的设备能满足不同水质，不同浓度水垢等的要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于单片机的扫频式电子水处理方法，采用了电磁波除垢技术，采用单片机控制DDS芯片产生6-12MHZ的400V左右的高频信号用以除垢，具有显著的杀菌灭藻功能，同时一定频率范围的高频信号又满足了不同水质，不同浓度水垢的处理要求，水垢处理更加彻底，节约人力物力。
本发明采用以下技术方案：
一种基于单片机的扫频式电子水处理方法，其中，包括如下步骤：
步骤一，系统开始，初始化参数；
步骤二，高频信号产生步骤：单片机控制DDS芯片，由DDS芯片产生6-12MHz的高频信号；
步骤三，将产生的高频信号送入放大电路进行放大；
步骤四，发射高频信号；
步骤五，执行显示步骤。
作为优选，所述DDS芯片产生信号的频率以6MHz为起点，以0.5MHz为增幅按一定的时间间隔递增到12MHz，然后回到6MHZ，再以0.5MHz为增幅按一定的时间间隔递增到12MHz，按这样的规律循环变化。
作为优选，所述步骤三的放大电路包括一级放大电路和二级放大电路。
作为优选，所述一级放大电路把50mv放大到10v左右，二级放大电路将一级放大电路放大后的10v左右的电压放大至400V左右。
作为优选，所述高频信号产生步骤具体过程如下：步骤六，系统初始化后向DDS芯片中写入频率值并定时，检测频率值是否小于6MHZ，如是则标志位Flag为真，将频率值加0.5MHZ，重新执行步骤六；若检测频率值大于6MHZ，则继续检测频率值是否大于12MHZ，若结果为是则标志位Flag为假，频率值减0.5MHZ，重新执行步骤六。
作为优选，所述显示步骤具体过程如下：系统上电后写入显示设置命令，然后取第一行显示首地址，并对其写入内容，延时1ms后检查是否显示完，如果没有显示完则继续写入内容，按此规律循环，直到第一行显示完结束此循环；
如果显示完，则取第二行要显示的首地址，并对其写入内容，延时1ms后检查是否显示完，如果没有显示完第二行则继续写入内容，按此规律循环，直到第二行显示完结束此循环，显示完成。
本发明的有益效果为：
本发明不仅可以应用于火力发电厂的冷、热水循环系统，还可以应用于印染、皮革、电镀、焦化、酿造等领域。与传统的除垢方法比，本发明具有以下优点：
1、本发明比传统的方法能产生更好的防垢、除垢、杀菌灭藻的效果，大大节省日趋宝贵的水资源，不仅节约了人力物力，而且避免了环境污染，具有巨大的社会效益和经济效益。
2、本发明通过在主机和副机之间传递高频信号，用单片机控制产生高频信号，经放大处理后传入水中,在水中产生一个频率、强度都按一定规律变化的感应电磁场,利用其产生的高频交变电磁场，使水的物理性能发生改变，以达到除垢净水效果，打破了单一频率的限制，提供了从6MHz到12MHz以0.5MHz为变化幅度的高频信号扫频功能，除垢效果明显优于传统的电子水处理设备，而且设备性能稳定，日常运营费用低。
3、本发明不仅可以广泛应用于工业、民用冷却、循环水系统、热水系统和生活用水系统，在化工厂、化肥厂、制药厂、纺织厂、热力发电厂的冷却水系统，中央空调冷却水、冷媒水系统、供暖水系统都能有良好而稳定的防垢、除垢、杀菌灭藻、防腐阻锈、节能环保的效果。
附图说明
图1为本发明的系统流程图；
图2为本发明高频信号产生步骤流程图；
图3为本发明显示步骤流程图；
图4为本发明单片机与DDS芯片的连接电路图；
图5为本发明通信电路的原理图；
图6为本发明一级放大电路的原理图；
图7为本发明二级放大电路的原理图。
具体实施方式
以下用实施例对本发明作进一步的详细说明：
如图1所示，本发明包括如下步骤：
步骤一，系统开始，初始化参数；
步骤二，高频信号产生步骤：单片机控制DDS芯片，由DDS芯片产生6-12MHz的高频信号；DDS芯片产生信号的频率以6MHz为起点，以0.5MHz为增幅按一定的时间间隔递增到12MHz，然后回到6MHZ，再以0.5MHz为增幅按一定的时间间隔递增到12MHz，按这样的规律循环变化。
步骤三，将产生的高频信号送入放大电路进行放大；放大电路包括一级放大电路和二级放大电路；一级放大电路把50mv放大到10v左右，二级放大电路将一级放大电路放大后的10v左右的电压放大至400V左右。
步骤四，发射高频信号；
步骤五，执行显示步骤。
如图2所示，高频信号产生步骤具体过程如下：步骤六，系统初始化后向DDS芯片中写入频率值并定时，检测频率值是否小于6MHZ，如是则标志位Flag为真，将频率值加0.5MHZ，重新执行步骤六；若检测频率值大于6MHZ，则继续检测频率值是否大于12MHZ，若结果为是则标志位Flag为假，频率值减0.5MHZ，重新执行步骤六。
如图3所示，显示步骤具体过程如下：系统上电后写入显示设置命令，然后取第一行显示首地址，并对其写入内容，延时1ms后检查是否显示完，如果没有显示完则继续写入内容，按此规律循环，直到第一行显示完结束此循环；如果显示完，则取第二行要显示的首地址，并对其写入内容，延时1ms后检查是否显示完，如果没有显示完第二行则继续写入内容，按此规律循环，直到第二行显示完结束此循环，显示完成。
本发明的硬件设置如下：
DDS芯片选用AD9851芯片。DDS芯片的基本工作原理是在采样时钟信号的控制下，通过由频率码控制的相位累加器输出相位码，将存储于只读存储器中的波形量化采样数据值按一定的规律读出，经D／A转换和低通滤波后输出正弦信号。其主要组成为：相位累加器、相位相加器、波形存储器、数字相乘器和D／A转换器。
DDS器件的具体工作过程是每当输入一个时钟脉冲，相位累加器的输出就增加一个步长的相位增量值，在波形存贮器中存储着一张函数查询表，对应不同的相位码输出不同的幅度编码。频率控制字K决定相应的相位步进量。根据相位累加器的输出对波形存储器进行寻址，使波形存储器输出相应的幅度编码，然后再经过数模转换，滤波器滤波，就能得到所需要的频率信号。
单片机采用STC89C52芯片。通过单片机程序控制DDS芯片产生的高频信号的频率为6-12MHz，且产生信号的频率以6MHz为起点，以0.5MHz为增幅按一定的时间间隔递增到12MHz，然后回到6MHZ，再以0.5MHz为增幅按一定的时间间隔递增到12MHz，按这样的规律循环变化，以达到最佳处理效果。这种设计打破了单一频率的限制，提供了从6MHz到12MHz以0.5MHz为变化幅度的高频信号扫频功能，不仅使除垢效果明显优于传统的电子水处理设备，而且拓宽了频率范围可以适应更多不同的水质。为增强除水垢的效率，本发明通过二级放大电路使内部电压峰峰值达到400V左右，大大高于传统电子水处理器的信号发射功率，除垢效果更加明显。
如图4所示，采用11.0592MHz晶振为单片机提供所需的时钟信号。单片机的P0口对应连接到LCD1602的数据端口D0-D7，由于其作为通用I/O口，应外接上拉电阻。P2.3-P2.5分别接液晶显示模块的使能信号端，读写选择端和数据命令选择端。单片机STC89C52的引脚P1.0-P1.7作为AD9851并行数据输入端口，连接AD9851的D0～D7引脚。P2.0-P2.2分别接AD9851的外部复位连接端RSET，频率更新控制端FQ-UD和字装入信号端W-CLK。液晶显示模块的VL端接100K的滑动变阻器然后接地，来调节液晶的对比度。15脚背光源正极接电源，16脚背光源负极接地。
系统上电后先完成对单片机STC89C52和AD9851的初始化工作,然后由单片机控制DDS芯片产生频率6-12MHz变化的峰峰值为50mv的正弦波的信号，然后利用阻容耦合放大电路将其放大到10v左右，再经过变压器将其放大到峰峰值为400v左右的高频信号后，通过天线将其发射到水中。
如图5所示，由于计算机串口输出电压高达12V，单片机中电平最高为5V。相互连接的话，必须进行电平转换，否则会烧坏单片机芯片，所以本发明利用了MAX232进行了TTL电平与RS232电平的转换。MAX232芯片采用单+5V电源供电，1、2、3、4、5、6脚和4只电容相连。功能是产生+12v和-12v两个电源，提供给RS-232串口电平的需要。7、8、9、10、11、12、13、14脚构成两个数据通道。利用第二数据通道，将单片机TTL数据从T2IN输入转换成RS-232数据从T2OUT送到电脑DB9插头；DB9插头的RS-232数据从R2IN输入转换成TTL数据后从R2OUT输出，连接到单片机的RXD。
如图6所示为一级放大放大电路。一级放大电路把50mv放大到10v左右。其中一级放大电路又由两部分电路组成：第一部分电路是一个互补对称推挽功放电路，由R1、R2、D1、D2、U3、U4和电容C6组成。互补对称推挽功放电路用了两只放大性能相同，而导电极性相反的三极管（称为互补管）U3、U4。图中U3是NPN管。放大器输入交流信号的正半周时，对U3管来说，基极电压为正极性，发射极为负极性，发射结有正向偏压，三极管能够工作。但U4却因发射结加了反向偏压而截止。因此，信号的正半周由U3管放大。在信号负半周时，情形正相反，U4管能够工作，将信号的负半周放大。第二部分电路是一个由R3、R4、R5、R6、R7、R8、U5组成的运放电路，把第一部分由两只三极管轮流放大后的信号进行放大，再重新合成完整的输出信号Vout1。在信号输出端接电容C6，便于调整适宜的信号输出。
如图7所示为二级放大电路部分。二级放大电路将一级放大后的10v左右的电压放大至400v左右，二级放大电路主要是U7（PA85）放大电路，包括放大芯片U7、电阻R9—R18、电容C7、二极管D1、二极管D2、三极管Q2、三极管Q3、场效应管Q1和场效应管Q4。为了改善放大器性能，二级放大电路中引入了交流电压串联负反馈。这样，电路即可以稳定输出电压又可以提高输入电阻。
对于交流信号，一级放大电路和二级放大电路之间有着密切的联系，前级的输出电压就是后级的输入信号，因此两级放大器的总电压放大倍数等于各级放大倍数的乘积，同时后级的输入阻抗也就是前级的负载。为了减少电路损耗，第一级的静态工作点应选择的低一些，这样U3、U4、U5电流的适当减小，就可以减少电路损耗。第二级的静态工作点选择的高一些，放大电路的的非线性失真将得到改善。二级放大电路由U7（PA85）来完成电压放大效果。
本发明的设计原理是：
本发明是通过主机在水中产生一个频率、强度都按一定规律变化的感应电磁场,利用其产生的高频交变电磁场，使水的物理性能发生改变，原来缔合链状的大分子断裂成单个的水分子，水分子的偶极距增大，带有极性的单个水分子包围在水中溶解盐的正负离子周围，使盐离子运动速度降低，静电引力下降，碰撞结合的机会大大减少，无法形成水垢，而达到防垢的目的。极性水分子的偶极距增大，使盐正负离子的吸引力增大，从而使受热面或是管壁原有的水垢变得松软，龟裂，一直自行脱落，从而达到除垢的目的。同时水中的微电流破坏了水中微生物的生存环境，另外水中形成的活性氧自由基能氧化微生物的细胞膜，破坏微生物的歧化酶，从而杀灭水中的微生物，达到杀菌灭藻的目的。此外，水垢在感应电磁场的作用下被清除后，在水管内壁形成一层金属氧化膜，这层氧化膜会阻止新的水垢生成。即把红锈(Fe2O3)还原成具有很强耐腐蚀力的黑锈外膜(Fe3O4)，从而达到了阻锈、防腐的效果。电子感应水处理器产生的感应电磁场同时破坏了水的大分子团，形成了大量的小的水分子团，水的表面张力降低,水的活性增强,水的溶解度提高,渗透力增强。
本发明通过单片机程序控制DDS芯片产生的高频信号的频率为6-12MHz，且产生信号频率并以6MHz为起点，以0.5MHz为增幅按一定的时间间隔递增到12MHz，然后回到6MHz，再以0.5MHz为增幅按一定的时间间隔递增到12MHz，按这样的规律循环变化,打破了单一频率的限制。
本发明产生的这种扫频信号技术拓宽了频率范围，以0.5MHZ循环变化可以适应更多不同的水质，解决了目前我国市场上的电子水处理产品频率范围窄的问题。
本发明通过两级放大电路产生很大的功率，针对不同水质的水垢成分，通过扫频更加彻底全面的与其发生共振，并且在流动场上产生电子场，使水中正、负离子在交变的电磁场作用下作定向运动，使溶质的溶解度的下降，成为颗粒状的水垢，失去与管壁的吸附能力，从而达到除水垢的效果。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (2)

1.一种基于单片机的扫频式电子水处理方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一，系统开始，初始化参数；
步骤二，高频信号产生步骤：单片机控制DDS芯片，由DDS芯片产生6-12MHz的高频信号；DDS芯片产生信号的频率以6MHz为起点，以0.5MHz为增幅按一定的时间间隔扫频递增到12MHz，然后回到6MHZ，再以0.5MHz为增幅按一定的时间间隔扫频递增到12MHz，按这样的规律循环变化；
步骤三，将产生的高频信号送入放大电路进行放大；放大电路包括一级放大电路和二级放大电路；一级放大电路把50mv放大到10v，二级放大电路将一级放大电路放大后的10v电压放大至400V；
步骤四，发射高频信号；
步骤五，执行显示步骤，显示步骤具体过程如下：系统上电后写入显示设置命令，然后取第一行显示首地址，并对其写入内容，延时1ms后检查是否显示完，如果没有显示完则继续写入内容，按此规律循环，直到第一行显示完结束此循环；如果显示完，则取第二行要显示的首地址，并对其写入内容，延时1ms后检查是否显示完，如果没有显示完第二行则继续写入内容，按此规律循环，直到第二行显示完结束此循环，显示完成。
2.根据权利要求1所述的一种基于单片机的扫频式电子水处理方法，其特征在于：所述高频信号产生步骤具体过程如下：步骤六，系统初始化后向DDS芯片中写入频率值并定时，检测频率值是否小于6MHZ，如是则标志位Flag为真，将频率值加0.5MHZ，重新执行步骤六；若检测频率值大于6MHZ，则继续检测频率值是否大于12MHZ，若结果为是则标志位Flag为假，频率值减0.5MHZ，重新执行步骤六。
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN101046686A (zh) * 2007-03-21 2007-10-03 王广生 智能化水处理装置

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