申请日2013.09.29
公开(公告)日2014.03.26
IPC分类号C02F1/48; C02F5/00
摘要
本发明公开了一种基于单片机的扫频式电子水处理系统，包括电源模块、单片机、液晶显示模块、DDS芯片、一级放大电路、二级放大电路和信号发射模块;所述电源模块、液晶显示模块和DDS芯片分别连接单片机，DDS芯片、一级放大电路、二级放大电路和信号发射模块依次连接。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，同时，也可以按照某一特定水质的除垢最佳效果要求而设定在6MHz-12MHz的某一个频率上，使除垢效果更佳。
权利要求书
1.一种基于单片机的扫频式电子水处理系统，其特征在于：包括电源模块、单片机、液晶显示模块、DDS芯片、一级放大电路、二级放大电路和信号发射模块;所述电源模块、液晶显示模块和DDS芯片分别连接单片机，DDS芯片、一级放大电路、二级放大电路和信号发射模块依次连接。
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系统，其特征在于：所述单片机控制DDS芯片产生 6MHz-12MHz的高频信号。
3.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系统，其特征在于：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进行扫频，递增到12MHz，然后回到6MHZ，再以0.5MHz为增幅按一定的时间间隔进行扫频，递增到12MHz，按这样的规律循环变化。
4.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系统，其特征在于：所述一级放大电路把50mv放大到10v-15v，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。
5.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系统，其特征在于：所述单片机采用STC89C52芯片，DDS芯片采用AD9851芯片。
6.根据权利要求1-5所述的一种基于单片机的扫频式电子水处理系统，其特征在于：所述信号发射模块包括信号线(1)、导线管(2)、反射极板(3)、圆极化天线(4)、托架(5)、天线固定杆(6)、防热非金属椭球体密封腔前半部(7)、防热非金属椭球体密封腔后半部(8)、管道(9)、通风底座(10)、通风孔(11)、仪器保护箱外壳(12)扫频式电子水处理仪器电路板(13);所述信号线(1)连接扫频式电子水处理仪器电路板(13)，信号线(1)和扫频式电子水处理仪器电路板(13)设在仪器保护箱(12)内;信号线(1)下有通风底座(10)，通风底座(10)设有通风孔(11);信号线(1)经通风底座(10)进入管道(9)内;在管道(9)内，信号线(1)经导线管(2)和圆极化天线(4)连接;圆极化天线(4)将高频信号产生圆极化电磁波发射出去;反射极板(3)设在防热非金属椭球体密封腔前半部(7)内，将圆极化电磁波反射，增强圆极化电磁波的强度，同时也使圆极化电磁波发射有方向性;天线固定杆(6)将圆极化天线(4)固定在防热非金属椭球体密封腔前半部(7)内;防热非金属椭球体密封腔前半部(7)和防热非金属椭球体密封腔后半部(8)紧密连接;托架(5)将防热非金属椭球体密封腔前半部(7)和防热非金属椭球体密封腔后半部(8)固定在管道(9)内，有效防止管道(9)内水流冲击;防热非金属椭球体密封腔前半部(7)和防热非金属椭球体密封腔后半部(8)形成椭球体形状，有利于水体流动，减少管道(9)内水流的冲击。
说明书
基于单片机的扫频式电子水处理系统
技术领域
本发明涉及一种水处理设备，具体涉及一种基于单片机的扫频式电子水处理系统及方法。
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系统及方法，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系统，其中，包括电源模块、单片机、液晶显示模块、数字高频信号产生模块(DDS)、一级放大电路、二级放大电路和信号发射模块;所述电源模块、液晶显示模块和数字高频信号产生模块(DDS)分别连接单片机，DDS芯片、一级放大电路、二级放大电路和信号发射模块依次连接。
作为优选，所述单片机控制DDS芯片产生 6MHz-12MHz的高频信号。
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进行扫频，递增到12MHz，然后回到6MHZ，再以0.5MHz为增幅按一定的时间间隔进行扫频，递增到12MHz，按这样的规律循环变化。同时，也可以按照某一特定水质的除垢最佳效果要求而设定在6MHz--12MH的某一个频率点上，使除垢效果更佳。
作为优选，所述一级放大电路把50mv放大到10v-15v，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。
所述一级放大电路由两部分电路组成。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;第二部分电路是一个由R3、R4、R5、R6、R7、R8、U5组成的运放电路，把由第一部分的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。
所述二级电路主要是PA85放大模块，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。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。
作为优选，所述单片机采用STC89C52芯片，DDS芯片采用AD9851芯片。
作为优选，所述信号发射模块包括信号线(1)、导线管(2)、反射极板(3)、圆极化天线(4)、托架(5)、天线固定杆(6)、防热非金属椭球体密封腔前半部(7)、防热非金属椭球体密封腔后半部(8)、管道(9)、通风底座(10)、通风孔(11)、仪器保护箱外壳(12)扫频式电子水处理仪器电路板(13);所述信号线(1)连接扫频式电子水处理仪器电路板(13)，信号线(1)和扫频式电子水处理仪器电路板(13)设在仪器保护箱(12)内;信号线(1)下有通风底座(10)，通风底座(10)设有通风孔(11);信号线(1)经通风底座(10)进入管道(9)内;在管道(9)内，信号线(1)经导线管(2)和圆极化天线(4)连接;圆极化天线(4)将高频信号产生圆极化电磁波发射出去;反射极板(3)设在防热非金属椭球体密封腔前半部(7)内，将圆极化电磁波反射，增强圆极化电磁波的强度，同时也使圆极化电磁波发射有方向性;天线固定杆(6)将圆极化天线(4)固定在防热非金属椭球体密封腔前半部(7)内;防热非金属椭球体密封腔前半部(7)和防热非金属椭球体密封腔后半部(8)紧密连接;托架(5)将防热非金属椭球体密封腔前半部(7)和防热非金属椭球体密封腔后半部(8)固定在管道(9)内，有效防止管道(9)内水流冲击;防热非金属椭球体密封腔前半部(7)和防热非金属椭球体密封腔后半部(8)形成椭球体形状，有利于水体流动，减少管道(9)内水流的冲击。
圆极化波天线的外壳为椭球形耐高温非金属材质，圆极化波天线的螺旋天线是由导电性能良好的金属螺旋线组成，用同轴线馈电，同轴线的心线和螺旋线的一端相连接，同轴线的外导体则和地相连接。圆极化波天线的保护部分采用了椭球体高温非金属材质，而不是长方体，这样可以减小水的冲击力，使天线更加牢固，而发出的电磁波信号不会受到影响。
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、本发明比传统的设备和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，经放大器处理后传入水中,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。
4、圆极化天线是由一系列圆形金属板组成，产生圆极化的高频电磁波。由于圆极化波更适合在运动和方向不断变化的空间里面传播，因此，本发明的圆极化电磁波发射装置更有利于电磁波在金属管道中进行传播。
