CN202729894U - 一种自动调整频率的高频电磁除垢阻垢设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种自动调整频率的高频电磁除垢阻垢设备，其包括信号耦合环体、变量采集装置和水处理控制单元；信号耦合环体安套于水管管道外部；水处理控制单元安装于水管管道的上方；变量采集装置插于水管管道的管壁上，并与水管管道内水体接触；信号耦合环体和变量采集装置分别和水处理控制单元连接。本实用新型可以适应各种环境，并根据环境变化对水处理参数进行调整。

Description

一种自动调整频率的高频电磁除垢阻垢设备

技术领域

本实用新型属于水体处理技术领域，特别涉及一种自动调整频率的高频电磁除垢阻垢设备。

背景技术

使用高频电磁水处理装置对循环水、锅炉水进行处理，可以有效地达到控垢，杀菌等目的。目前市场上的处理装置在不同环境中的使用效果差别很大，主要原因是高频电磁场水处理装置的处理效果和许多因素有关，由于这些处理装置的输出参数固定，无法根据环境的变化做出必要的调整，根据某个特定试验环境所整定出的参数设定无法满足现场复杂变幻的环境。

发明内容

本实用新型主要目的是为了解决上述问题，提供一种可以适应各种环境，并根据环境变化对水处理参数进行调整的自动调整频率的高频电磁除垢阻垢设备。

为了达到上述目的，本实用新型提供的技术方案是：一种自动调整频率的高频电磁除垢阻垢设备，其包括信号耦合环体、变量采集装置和水处理控制单元；信号耦合环体1套于水管管道外部；水处理控制单元安装于水管管道的上方；变量采集装置插于水管管道的管壁上，并与水管管道内水体接触；信号耦合环体和变量采集装置分别和水处理控制单元连接。

水处理控制单元包括了电源部分，MCU系统，高频信号发生器以及功率放大器。

变量采集装置采集水管管道内水体的五个变量，包括：系统输出电流，循环水电导率、循环水的温度、循环水PH值、电磁场强度。

本实用新型使用时，信号耦合环体单元是一个包裹在管路外部的环状结构，是水处理装置作用于水体的信号发射部件。变量采集装置是在插在管道上的直接与循环水体接触的棒状结构，变量采集系统定期采集循环水系统的水质状态及相关环境参数，并使用适当的通讯协议将所采集的数据传递给水处理控制系统。

水处理控制单元包括了电源部分，MCU系统，高频信号发生器以及功率放大器四个部分。MCU系统根据当前的各项变量，按照给定的算法计算出水处理器最合适的输出频率，据此产生对高频信号发生器的控制指令，同时显示必要的数据。然后高频信号发生器根据MCU系统所发出的指令，产生特定频率的弱信号，最后通过功率放大器输出作用于循环水系统中。而电源部分则提供控制回路所需的电源。

MCU系统是高频水处理装置自适应控制算法的实现部分，MCU系统控制变量采集系统定期进行数据采集，获取所需的变量的当前数值，然后根据这些信息调整算法参数，重新进行计算，获得当前需要输出的频率值，从而通知高频发生器产生所需的频率信号。同时，MCU系统还负责各种重要信息的输出和显示。

高频信号发生器是高频水处理装置的核心部分，决定着系统最终的输出频率。

高频水处理装置的最终输出由功率放大器产生。通过这个功率放大器，高频水处理装置不断向循环水系统施加电磁场能量，以达到处理目的。

根据算法的需要，在本实用新型中，变量采集系统总共需要采集以下这五个变量：系统输出电流，循环水电导率、循环水的温度、循环水PH值、电磁场强度。

附图说明：

图1：本实用新型的结构示意图；

图2：水处理装置具体的控制回路框图；

图3：MCU系统原理图。

具体实施方式：

实施例：

如图1、图2、图3所示：一种自动调整频率的高频电磁除垢阻垢设备，其包括信号耦合环体1、变量采集装置2和水处理控制单元3；信号耦合环体1套于水管管道4外部；水处理控制单元3安装于水管管道4的上方；变量采集装置2插于水管管道4的管壁上，并与水管管道4内水体接触；信号耦合环体1和变量采集装置2分别和水处理控制单元3连接。

水处理控制单元3包括了电源部分，MCU系统，高频信号发生器以及功率放大器。

变量采集装置2采集水管管道4内水体的五个变量，包括：系统输出电流，循环水电导率、循环水的温度、循环水PH值、电磁场强度。

本实用新型使用时，信号耦合环体1单元是一个包裹在管道4外部的环状结构，是水处理装置作用于水体的信号发射部件。变量采集装置2是在插在管道4上的直接与循环水体接触的棒状结构，变量采集装置2定期采集循环水系统的水质状态及相关环境参数，并使用适当的通讯协议将所采集的数据传递给水处理控制单元3。

水处理控制单元3包括了电源部分，MCU系统，高频信号发生器以及功率放大器四个部分。MCU系统根据当前的各项变量，按照给定的算法计算出水处理器最合适的输出频率，据此产生对高频信号发生器的控制指令，同时显示必要的数据。然后高频信号发生器根据MCU系统所发出的指令，产生特定频率的弱信号，最后通过功率放大器输出作用于循环水系统中。而电源部分则提供控制回路所需的电源。

MCU系统是高频水处理装置自适应控制算法的实现部分，MCU系统控制变量采集装置2定期进行数据采集，获取所需的变量的当前数值，然后根据这些信息调整算法参数，重新进行计算，获得当前需要输出的频率值，从而通知高频发生器产生所需的频率信号。同时，MCU系统还负责各种重要信息的输出和显示。

为了提高系统的抗干扰能力，保证系统的正常运行，同时当系统出问题时尽快复位，从而恢复正常工作，本实施例还在MCU系统中设计了外置的看门狗电路，用于在MCU跑飞及电压过低时产生复位信号。

MCU系统还有一个显示控制部分，该部分用于将一些信息显示出来。通过4个数码管，系统可以显示当前的工作频率和循环水系统的电导率。频率和电导率数据每隔1秒交替显示，同时使用一个发光二极管标志当前显示的数据类型。通过RS232接口，PC机上的上位机软件还可以获取更为详细的系统运行状态，MCU通过RS232接口可以向PC机提供电导率，温度，工作频率，控制算法参数等数据。

高频信号发生器是高频水处理控制单元3的核心部分，决定着系统最终的输出频率，该发生器必须根据MCU的设定输出必要的频率。根据本设计的需要，高频信号发生器应满足在200kHz～20MHz范围内可调，步进小于200kHz，而且系统对波形失真度的要求不高。为了降低系统电路设计复杂度，本系统采用了数字频率发生芯片来生成所需的频率。

高频水处理控制单元3的最终输出由功率放大器产生。通过这个功率放大器，高频水处理控制单元3不断向循环水系统施加电磁场能量，以达到处理目的。功率放大器的输入信号为高频信号发生器输出的弱信号，输出功率要求达到50W以上，输出电流一般为0.5A左右，输出电压为100V左右。

根据算法的需要，在本实用新型中，变量采集装置2总共需要采集以下这五个变量：系统输出电流，循环水电导率、循环水的温度、循环水PH值、电磁场强度。

不同的水质其固有频率是不同的，为了达到更好的处理效果，需要将系统的输出频率设定在循环水的谐振频率带内，这时，水体的阻抗最小，系统输出的电流应该是最大的。因此，需要将高频电磁水处理控制单元的输出电流作为反馈信号，通过对频率参数进行定期的扫描，比对不同频率下的系统输出电流来确定一个对于当前水质最佳的输出频率。

循环水的电导率是决定系统输出频率的一个重要参数，为了提高测试的精度，电导率的检测模块同样使用专用的电导率测试仪。其工作原理：将振荡器产生的正弦电压加在电导池上，在电导池上产生的电流放大后转换成电压信号，该电压信号再经过相敏检波器后，就得到了与被测溶液的电导率成正比的电压信号。该产品的测量精度为±2.0％FS，测量范围为0～2000μS/cm。

对于循环水温度的测量，温度传感器是整个温度检测电路的核心。本设计中采用的是数字型智能温度传感器，相比其它传感器，它内含微处理器，因此具有体积小、成本低、接口方便，传输距离远等特点。

PH值检测仪使用流通式pH/ORP发送器，它采用的是工业复合pH电极，测量范围为0～14.00。其工作原理：来自pH传感器的电压信号被送入与其配套使用的前置放大器中，经过滤波放大处理后再与上位机通信。

检测磁场采用磁阻效应法，是利用某些金属或半导体的电阻随外加磁场变化而变化的规律，由磁阻材料制成的双膜传感器，在测量弱磁场时有较好的线性度，响应频率高，可以达到10-5Gs的分辨率，由于灵敏度高、功耗小、结构简单，因而广泛应用。

整个变量采集装置2需要将总共5路的模拟信号转化为数字信号传给MCU系统。为此需要一个不少于5路的多路AD进行模拟-数字转换。为了满足电导率2000μS/cm的量程和1μS/cm的精度，该AD的位数必须大于11位。系统所需采集的5个变量的变化速率相对都比较缓慢，仅在进行电流测试时，希望可以尽快完成频率扫描以及电流的测试，但由于该测试每隔数个小时才执行一次，故对消耗时间的限定比较低，因此采集系统对AD的转换速率要求很低。

Claims (2)

1.一种自动调整频率的高频电磁除垢阻垢设备，其特征在于：该自动调整频率的高频电磁除垢阻垢设备包括信号耦合环体、变量采集装置和水处理控制单元；所述的信号耦合环体套于水管管道外部；所述的水处理控制单元安装于所述的水管管道的上方；所述的变量采集装置插于所述的水管管道的管壁上，并与水管管道内水体接触；所述的信号耦合环体和所述的变量采集装置分别和水处理控制单元连接。 

2.根据权利要求1所述的自动调整频率的高频电磁除垢阻垢设备，其特征在于：所述的水处理控制单元包括了电源部分，MCU系统，高频信号发生器以及功率放大器。 

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