CN202372820U

CN202372820U - 一种循环水极化智能控制装置

Info

Publication number: CN202372820U
Application number: CN2011205394779U
Authority: CN
Inventors: 李世光; 高正中; 白星振; 陈曰印; 朱晓丽; 孟强强; 张铠; 马洪伟; 梅守斌; 曹媛莉; 王晓慧; 李志文; 杨晓磊; 李尧
Original assignee: Shandong University of Science and Technology
Current assignee: Shandong University of Science and Technology
Priority date: 2011-12-21
Filing date: 2011-12-21
Publication date: 2012-08-08
Anticipated expiration: 2021-12-21

Abstract

本实用新型公开了一种循环水极化智能控制装置，特征是包括微处理器单元、信号采集单元、人机交互单元、存储器单元，极化能量输出单元、输出保护单元，控制输入单元、开关量输出单元和通信单元，信号采集单元、人机交互单元、存储器单元，极化能量输出单元、输出保护单元，控制输入单元、开关量输出单元与通讯输出单元分别与微处理器单元连接。本实用新型能够自动实现循环水极化能量的产生、输出驱动、极化信号采集、控制及运行参数的显示等功能，用以防止循环水管路系统及凝汽器的结垢、除垢，具有杀菌、灭藻之功效，足以代替传统加化学药剂处理循环水的方式，达到降低水消耗、少排放以及无污染排放循环水的目的，有助于环境保护。

Description

一种循环水极化智能控制装置

技术领域

本实用新型涉及一种循环水极化智能控制装置。

背景技术

目前在钢铁、电厂和化工等行业中都用到循环水系统。循环水在多次利用后，会含有大量的悬浮物、藻类物质以及阴阳离子，容易结晶沉淀、结垢，对循环水系统的破环较大。传统的循环水处理方法是采用投加化学药剂的方法，该处理方法污染环境、耗水量大，运行成本高，不适合国家提出的“环保”、“节能减排”的要求。

实用新型内容

本实用新型的任务在于提供一种循环水极化处理的智能控制装置；该智能控制装置具有防垢、除垢、杀菌、灭藻等功能，且无任何污染、能够节约大量水资源，减少循环水运行成本等优点。

其技术解决方案是：

一种循环水极化智能控制装置，包括微处理器单元、信号采集单元、人机交互单元、存储器单元，极化能量输出单元、极化能量输出保护单元，控制输入单元、开关量输出驱动单元和通信单元，上述信号采集单元、人机交互单元、存储器单元，极化能量输出单元、极化能量输出保护单元，控制输入单元、开关量输出驱动单元与通讯输出单元分别与微处理器单元连接；上述信号采集单元用于循环水极化处理数据的采集，共有2组，各组信号采集单元包括极化能量采样电路、有源滤波电路、信号放大电路、限幅保护电路，上述极化能量采样电路、有源滤波电路、信号放大电路、限幅保护电路依次连接，限幅保护电路与微处理器单元连接；上述极化能量输出单元用于输出极化能量并将极化能量作用在极化体上，由极化体产生电磁场对流经的循环水进行极化，共有两组，各组极化能量输出单元包括逻辑输出控制电路、光电隔离电路、功率放大驱动电路和能量输出电路，微控制器与逻辑输出控制电路连接，逻辑输出控制电路、光电隔离电路、功率放大驱动电路、能量输出电路依次连接。

上述极化能量输出保护单元，共有两组，各组极化能量保护单元包括保护采样电路、信号调理电路、限幅保护电路；由保护采样电路采集上述能量输出电路的极化信号、依次经信号调理电路、限幅保护电路处理后，输入到微处理器单元和逻辑输出控制电路。

上述人机交互单元，包括液晶控制器和液晶显示器，液晶控制器、液晶显示器依次连接；微处理器单元输出的控制信号经串行通讯口与液晶控制器连接。

上述开关量输出驱动单元，包括光电耦合器和大功率三极管，光电耦合器、大功率三极管依次连接；开关量输出驱动单元电路的输出端为微处理器单元，驱动负载为微型直流风机。

上述各信号采集单元中，极化能量采样电路包括电阻R1和电阻R2；有源滤波电路包括运放U1、电阻R3、电容C1、电阻R4和电阻R5；信号放大电路包括运放U2、电阻R6、电阻R7、电阻R8和可调电阻RW1；限幅保护电路包括TVS；通过精密电阻R1、R2对能量输出电路输出的极化能量进行分压采样，输入有源滤波电路进行滤波，再经由信号放大电路进行放大处理，然后由TVS限制输入微处理器单元的信号幅值。

上述各极化能量输出单元中，经由微处理器单元运算输出的PW0、PWM1、PWM4三个PWM信号和控制信号CON1、保护信号BH经逻辑门U3：A、逻辑门U3：B、逻辑门U3：C与逻辑门U3：D四个逻辑门进行逻辑运算，驱动光电耦合器U4和光电耦合器U5控制PWM隔离输出；经光电耦合器U4、光电耦合器U5隔离输出后驱动MOS管M1、MOS管M2输出，最后驱动变压器电路T1和能量输出电路；其中，电阻R17和电容C1、电阻R18和电容C5构成吸收回路，保护MOS管M1和MOS管M2。

本实用新型具有以下有益技术效果：

本实用新型能够自动实现对循环水极化能量的产生、输出驱动、极化信号采集、控制及运行参数的显示等功能；通过该装置对极化体的作用，使循环水达到极化，用以防止循环水管路系统及凝汽器的结垢、除垢，具有杀菌、灭藻之功效，足以代替传统加化学药剂处理循环水的方式，达到降低水消耗、少排放以及无污染排放循环水的目的，有助于环境保护。

附图说明

下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步说明：

图1为本实用新型一种实施方式的电原理示意框图。

图2为图1方式中的信号采集单元电原理示意框图。

图3为图1方式中的极化能量输出单元电原理示意框图。

图4为图1方式中的极化能量输出保护单元电原理示意框图。

图5为图1方式中的人机交互单元电原理示意框图。

图6为图1方式中的开关量输出驱动单元电原理示意框图。

图7为上述信号采集单元电原理图。

图8为上述极化能量输出单元电原理图。

具体实施方式

参看图1，一种循环水极化智能控制装置，包括微处理器单元1、信号采集单元2、控制输入单元3、通信单元4、存储器单元5、人机交互单元6、极化能量输出单元7、极化能量输出保护单元8以及开关量输出驱动单元9。所述信号采集单元2、控制输入单元3、通信单元4、存储器单元5、人机交互单元6、极化能量输出单元7、极化能量输出保护单元8、开关量输出驱动单元9分别与微处理器单元1连接。

上述信号采集单元用于循环水极化处理数据的采集，共有2组，两组信号采集单元的电路结构相同。结合图2，就任何一组信号采集单元来说，包括极化能量采样电路10、有源滤波电路11、信号放大电路12、限幅保护电路13。所述极化能量采样电路10、有源滤波电路11、信号放大电路12、限幅保护电路13依次连接，限幅保护电路13与微处理器单元1连接。极化能量采样电路10可采用精密、低温漂线绕电阻制作而成，以提高能量信号采集的精度，保证在系统高温、低温运行环境中的信号工作稳定、可靠。限幅保护电路13采用静电释放保护组件，有效防止工业现场的大型电机等设备启停产生的高压脉冲对装置的影响。有源滤波电路11采用一阶有源滤波电路(器)组成，其滤波器的截止频率选为40Hz。

上述极化能量输出单元用于输出极化能量并将极化能量作用在极化体上，由极化体产生电磁场对流经的循环水进行极化，共有两组，两组极化能量输出单元的电路结构相同。结合图3，就任何一组极化能量输出单元来说，包括逻辑输出控制电路14、光电隔离电路15、功率放大驱动电路16以及能量输出电路17。微处理器单元1与逻辑输出控制电路14连接，逻辑输出控制电路14、光电隔离电路15、功率放大驱动电路16、能量输出电路17依次连接。

上述极化能量输出保护单元，共有两组，两组极化能量输出保护单元的电路结构相同。结合图4，就任何一组极化能量输出保护单元来说，包括保护采样电路18、信号调理电路19、限幅保护电路20；由保护采样电路18采集能量输出电路17的极化信号、依次经信号调理电路19、限幅保护电路20处理后，输入到微处理器单元1和逻辑输出控制电路14，实施对输出保护功能。

结合图5，上述人机交互单元包括液晶控制器21和液晶显示器22，液晶控制器21和液晶显示器22依次连接。微处理器单元1输出的控制信号经串行通讯口与液晶控制器21连接，控制字符式液晶显示器的运行参数及状态。

结合图6，上述开关量输出驱动单元包括光电耦合器23和大功率三极管24。光电耦合器23、大功率三极管24依次连接，输出驱动单元电路的输出为微处理器单元1，驱动负载为微型直流风机25。

上述微处理器单元1可采用ARM先进架构的Cortex-M3处理内核的32位微处理器，具有运算速度快、实时性好、功耗低的特点。

上述信号采集单元2的电路原理图如图7所示。能量输出电路17输出的极化能量经精密电阻R1、R2分压采样，输入由运放U1、电阻R3、电容C1、电阻R4、电阻R5构成的一阶有源滤波电路(器)滤波，滤除高频杂波干扰，再经由运放U2、电阻R6、电阻R7、电阻R8、可调电阻RW1组成的放大电路放大处理，TVS为双向瞬态抑制二极管限制输入微处理器的信号幅值，避免将微处理器损坏。

上述极化能量输出单元7的电路原理图如图8所示。由微处理器单元经运算输出的PW0、PWM1、PWM4三个PWM信号和控制信号CON1、保护信号BH经U3：A、U3：B、U3：C、U3：D四个逻辑门逻辑运算，驱动光电耦合器U4、U5控制PWM隔离输出；经U4、U5隔离输出后驱动MOS管M1、M2输出，最后驱动变压器电路T1和能量输出电路17，实现极化能量的输出。在此电路中电阻R17和电容C1、电阻R18和电容C5形成吸收回路，保护MOS管M1、MOS管M2。

上述存储器单元5设计为一片静态RAM存储器，型号为IS61V51216，存储容量为512M、16位，用于运行数据的临时存储记录。

上述通信单元4用于极化处理装置与PC机或触摸屏人机界面HMI数据传输的接口，采用差分方式传输的RS485接口电路，所述RS485接口电路采用电气隔离结构。

上述极化智能控制装置还包括供电单元，供电单元可提供5路直流电源，分别为微处理器、逻辑输出、极化能量驱动单元等供电。

当然，上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述举例，本领域的技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种循环水极化智能控制装置，其特征在于包括微处理器单元、信号采集单元、人机交互单元、存储器单元，极化能量输出单元、极化能量输出保护单元，控制输入单元、开关量输出驱动单元和通信单元，上述信号采集单元、人机交互单元、存储器单元，极化能量输出单元、极化能量输出保护单元，控制输入单元、开关量输出驱动单元与通讯输出单元分别与微处理器单元连接。

2.根据权利要求1所述的一种循环水极化智能控制装置，其特征在于：所述信号采集单元用于循环水极化处理数据的采集，共有2组，各组信号采集单元包括极化能量采样电路、有源滤波电路、信号放大电路、限幅保护电路，上述极化能量采样电路、有源滤波电路、信号放大电路、限幅保护电路依次连接，限幅保护电路与微处理器单元连接；上述极化能量输出单元用于输出极化能量并将极化能量作用在极化体上，由极化体产生电磁场对流经的循环水进行极化，共有两组，各组极化能量输出单元包括逻辑输出控制电路、光电隔离电路、功率放大驱动电路和能量输出电路，微处理器单元与逻辑输出控制电路连接，逻辑输出控制电路、光电隔离电路、功率放大驱动电路、能量输出电路依次连接。

3.根据权利要求1所述的一种循环水极化智能控制装置，其特征在于：所述极化能量输出保护单元，共有两组，各组极化能量保护单元包括保护采样电路、信号调理电路、限幅保护电路；由保护采样电路采集上述能量输出电路的极化信号、依次经信号调理电路、限幅保护电路处理后，输入到微处理器单元和逻辑输出控制电路。

4.根据权利要求1所述的一种循环水极化智能控制装置，其特征在于：所述人机交互单元，包括液晶控制器和液晶显示器，液晶控制器、液晶显示器依次连接；微处理器单元输出的控制信号经串行通讯口与液晶控制器连接。

5.根据权利要求1所述的一种循环水极化智能控制装置，其特征在于：所述开关量输出驱动单元，包括光电耦合器和大功率三极管，光电耦合器、大功率三极管依次连接；开关量输出驱动单元电路的输出端为微处理器单元，驱动负载为微型直流风机。

6.根据权利要求2所述的一种循环水极化智能控制装置，其特征在于：所述各信号采集单元中，极化能量采样电路包括电阻R1和电阻R2；有源滤波电路包括运放U1、电阻R3、电容C1、电阻R4和电阻R5；信号放大电路包括运放U2、电阻R6、电阻R7、电阻R8和可调电阻RW1；限幅保护电路包括TVS；通过电阻R1、R2对能量输出电路输出的极化能量进行分压采样，输入有源滤波电路进行滤波，再经由信号放大电路进行放大处理，然后由TVS限制输入微处理器单元的信号幅值。

7.根据权利要求2所述的一种循环水极化智能控制装置，其特征在于：所述各极化能量输出单元中，经由微处理器单元运算输出的PW0、PWM1、PWM4三个PWM信号和控制信号CON1、保护信号BH经逻辑门U3：A、逻辑门U3：B、逻辑门U3：C与逻辑门U3：D四个逻辑门进行逻辑运算，驱动光电耦合器U4和光电耦合器U5控制PWM隔离输出；经光电耦合器U4、光电耦合器U5隔离输出后驱动MOS管M1、MOS管M2输出，最后驱动变压器电路T1和能量输出电路；其中，电阻R17和电容C1、电阻R18和电容C5构成吸收回路，保护MOS管M1和MOS管M2。