申請日2013.09.29

　　公開(公告)日2014.03.26

　　IPC分類號C02F1/48; C02F5/00

　　摘要

　　本發(fā)明公開了一種基于單片機(jī)的掃頻式電子水處理系統(tǒng)，包括電源模塊、單片機(jī)、液晶顯示模塊、DDS芯片、一級放大電路、二級放大電路和信號發(fā)射模塊;所述電源模塊、液晶顯示模塊和DDS芯片分別連接單片機(jī)，DDS芯片、一級放大電路、二級放大電路和信號發(fā)射模塊依次連接。本發(fā)明采用了電磁波除垢技術(shù)，采用單片機(jī)控制DDS芯片產(chǎn)生6-12MHz的400V左右的高頻信號用以除垢，具有顯著的殺菌滅藻功能，同時一定頻率范圍的高頻信號又滿足了不同水質(zhì)，不同濃度水垢的處理要求，水垢處理更加徹底，節(jié)約人力物力，同時，也可以按照某一特定水質(zhì)的除垢最佳效果要求而設(shè)定在6MHz-12MHz的某一個頻率上，使除垢效果更佳。

　　權(quán)利要求書

　　1.一種基于單片機(jī)的掃頻式電子水處理系統(tǒng)，其特征在于：包括電源模塊、單片機(jī)、液晶顯示模塊、DDS芯片、一級放大電路、二級放大電路和信號發(fā)射模塊;所述電源模塊、液晶顯示模塊和DDS芯片分別連接單片機(jī)，DDS芯片、一級放大電路、二級放大電路和信號發(fā)射模塊依次連接。

　　2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于單片機(jī)的掃頻式電子水處理系統(tǒng)，其特征在于：所述單片機(jī)控制DDS芯片產(chǎn)生 6MHz-12MHz的高頻信號。

　　3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于單片機(jī)的掃頻式電子水處理系統(tǒng)，其特征在于：所述DDS芯片產(chǎn)生信號的頻率以6MHz為起點(diǎn)，以0.5MHz為增幅按一定的時間間隔進(jìn)行掃頻，遞增到12MHz，然后回到6MHZ，再以0.5MHz為增幅按一定的時間間隔進(jìn)行掃頻，遞增到12MHz，按這樣的規(guī)律循環(huán)變化。

　　4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于單片機(jī)的掃頻式電子水處理系統(tǒng)，其特征在于：所述一級放大電路把50mv放大到10v-15v，二級放大電路將一級放大電路放大后的10v左右的電壓放大至400V。

　　5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于單片機(jī)的掃頻式電子水處理系統(tǒng)，其特征在于：所述單片機(jī)采用STC89C52芯片，DDS芯片采用AD9851芯片。

　　6.根據(jù)權(quán)利要求1-5所述的一種基于單片機(jī)的掃頻式電子水處理系統(tǒng)，其特征在于：所述信號發(fā)射模塊包括信號線(1)、導(dǎo)線管(2)、反射極板(3)、圓極化天線(4)、托架(5)、天線固定桿(6)、防熱非金屬橢球體密封腔前半部(7)、防熱非金屬橢球體密封腔后半部(8)、管道(9)、通風(fēng)底座(10)、通風(fēng)孔(11)、儀器保護(hù)箱外殼(12)掃頻式電子水處理儀器電路板(13);所述信號線(1)連接掃頻式電子水處理儀器電路板(13)，信號線(1)和掃頻式電子水處理儀器電路板(13)設(shè)在儀器保護(hù)箱(12)內(nèi);信號線(1)下有通風(fēng)底座(10)，通風(fēng)底座(10)設(shè)有通風(fēng)孔(11);信號線(1)經(jīng)通風(fēng)底座(10)進(jìn)入管道(9)內(nèi);在管道(9)內(nèi)，信號線(1)經(jīng)導(dǎo)線管(2)和圓極化天線(4)連接;圓極化天線(4)將高頻信號產(chǎn)生圓極化電磁波發(fā)射出去;反射極板(3)設(shè)在防熱非金屬橢球體密封腔前半部(7)內(nèi)，將圓極化電磁波反射，增強(qiáng)圓極化電磁波的強(qiáng)度，同時也使圓極化電磁波發(fā)射有方向性;天線固定桿(6)將圓極化天線(4)固定在防熱非金屬橢球體密封腔前半部(7)內(nèi);防熱非金屬橢球體密封腔前半部(7)和防熱非金屬橢球體密封腔后半部(8)緊密連接;托架(5)將防熱非金屬橢球體密封腔前半部(7)和防熱非金屬橢球體密封腔后半部(8)固定在管道(9)內(nèi)，有效防止管道(9)內(nèi)水流沖擊;防熱非金屬橢球體密封腔前半部(7)和防熱非金屬橢球體密封腔后半部(8)形成橢球體形狀，有利于水體流動，減少管道(9)內(nèi)水流的沖擊。

　　說明書

　　基于單片機(jī)的掃頻式電子水處理系統(tǒng)

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明涉及一種水處理設(shè)備，具體涉及一種基于單片機(jī)的掃頻式電子水處理系統(tǒng)及方法。

　　背景技術(shù)

　　目前在工業(yè)用水總量中，大部分用于工業(yè)冷卻，即作為工業(yè)冷卻水或冷凝水。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，在石油、化工、電力、冶金等系統(tǒng)冷卻水占到總工業(yè)用水的60%～70%以上。在水資源日益緊張的今天，提高工業(yè)冷卻用水效率能有效降低水資源需求，緩解水資源壓力。

　　提高工業(yè)冷卻用水的效率最有效的辦法是重復(fù)利用循環(huán)冷卻水，但重復(fù)利用循環(huán)冷卻水會帶來的一個嚴(yán)重問題是鹽分的積累，而鹽分(含有鈉、鉀、鈣、鎂等鹽類離子)的積累會帶來換熱設(shè)備的結(jié)垢和腐蝕問題。而水質(zhì)問題會引起材料使用壽命縮短以及設(shè)備無法完全高效運(yùn)行。因此，為了防止水質(zhì)問題使工業(yè)設(shè)備始終處于理想狀態(tài)必須進(jìn)行工業(yè)水處理，目前水處理方式大體可分為機(jī)械處理、化學(xué)處理生物處理等，其中化學(xué)處理應(yīng)用得較為廣泛采用，酸洗等傳統(tǒng)方法雖然可以完成用水設(shè)備的除垢與除銹任務(wù)，但這無疑嚴(yán)重影響設(shè)備的使用壽命并危及工作人員的身體健康。許多地方和單位采取往用水設(shè)備中加入化學(xué)藥劑的方法，效果顯著因而廣受歡迎，可是目前在多數(shù)情況下該加藥過程仍采用人工方式費(fèi)工費(fèi)時且加藥時間和加藥量難以準(zhǔn)確把握。不僅會降低污水排放管道的壽命，更會污染水資源。

　　近些年來，國內(nèi)外不斷研究發(fā)明出不同的電子水處理器等高科技產(chǎn)品，但技術(shù)還不夠成熟，存在不同的缺點(diǎn)，一些水垢處理方法較繁瑣同時人力參與的也很難達(dá)到理想的效果，比如一些設(shè)備要定時檢查水垢濃度，確定信號頻率等一些指標(biāo)。所以當(dāng)務(wù)之急是研究既能處理水垢同時又綠色的工業(yè)水垢處理設(shè)備，同時要求這樣的設(shè)備能滿足不同水質(zhì)，不同濃度水垢等的要求。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　本發(fā)明的目的是提供一種基于單片機(jī)的掃頻式電子水處理系統(tǒng)及方法，采用了電磁波除垢技術(shù)，采用單片機(jī)控制DDS芯片產(chǎn)生6-12MHZ的400V左右的高頻信號用以除垢，具有顯著的殺菌滅藻功能，同時一定頻率范圍的高頻信號又滿足了不同水質(zhì)，不同濃度水垢的處理要求，水垢處理更加徹底，節(jié)約人力物力。

　　本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

　　一種基于單片機(jī)的掃頻式電子水處理系統(tǒng)，其中，包括電源模塊、單片機(jī)、液晶顯示模塊、數(shù)字高頻信號產(chǎn)生模塊(DDS)、一級放大電路、二級放大電路和信號發(fā)射模塊;所述電源模塊、液晶顯示模塊和數(shù)字高頻信號產(chǎn)生模塊(DDS)分別連接單片機(jī)，DDS芯片、一級放大電路、二級放大電路和信號發(fā)射模塊依次連接。

　　作為優(yōu)選，所述單片機(jī)控制DDS芯片產(chǎn)生 6MHz-12MHz的高頻信號。

　　作為優(yōu)選，所述DDS芯片產(chǎn)生信號的頻率以6MHz為起點(diǎn)，以0.5MHz為增幅按一定的時間間隔進(jìn)行掃頻，遞增到12MHz，然后回到6MHZ，再以0.5MHz為增幅按一定的時間間隔進(jìn)行掃頻，遞增到12MHz，按這樣的規(guī)律循環(huán)變化。同時，也可以按照某一特定水質(zhì)的除垢最佳效果要求而設(shè)定在6MHz--12MH的某一個頻率點(diǎn)上，使除垢效果更佳。

　　作為優(yōu)選，所述一級放大電路把50mv放大到10v-15v，二級放大電路將一級放大電路放大后的10v左右的電壓放大至400V。

　　所述一級放大電路由兩部分電路組成。其中一級放大電路又由兩部分電路組成：第一部分電路是一個互補(bǔ)對稱推挽功放電路，由R1、R2、D1、D2、U3、U4和電容C6組成;第二部分電路是一個由R3、R4、R5、R6、R7、R8、U5組成的運(yùn)放電路，把由第一部分的兩只三極管輪流放大后的信號進(jìn)行放大，再重新合成完整的輸出信號Vout1。在信號輸出端接電容C6，便于調(diào)整適宜的信號輸出。

　　所述二級電路主要是PA85放大模塊，包括放大芯片U7、電阻R9—R18、電容C7、二極管D1、二極管D2、三極管Q2、三極管Q3、場效應(yīng)管Q1和場效應(yīng)管Q4。二級放大電路將一級放大后的10v左右的電壓放大至400v左右。二級放大電路中引入了交流電壓串聯(lián)負(fù)反饋。這樣，電路即可以穩(wěn)定輸出電壓又可以提高輸入電阻。

　　作為優(yōu)選，所述單片機(jī)采用STC89C52芯片，DDS芯片采用AD9851芯片。

　　作為優(yōu)選，所述信號發(fā)射模塊包括信號線(1)、導(dǎo)線管(2)、反射極板(3)、圓極化天線(4)、托架(5)、天線固定桿(6)、防熱非金屬橢球體密封腔前半部(7)、防熱非金屬橢球體密封腔后半部(8)、管道(9)、通風(fēng)底座(10)、通風(fēng)孔(11)、儀器保護(hù)箱外殼(12)掃頻式電子水處理儀器電路板(13);所述信號線(1)連接掃頻式電子水處理儀器電路板(13)，信號線(1)和掃頻式電子水處理儀器電路板(13)設(shè)在儀器保護(hù)箱(12)內(nèi);信號線(1)下有通風(fēng)底座(10)，通風(fēng)底座(10)設(shè)有通風(fēng)孔(11);信號線(1)經(jīng)通風(fēng)底座(10)進(jìn)入管道(9)內(nèi);在管道(9)內(nèi)，信號線(1)經(jīng)導(dǎo)線管(2)和圓極化天線(4)連接;圓極化天線(4)將高頻信號產(chǎn)生圓極化電磁波發(fā)射出去;反射極板(3)設(shè)在防熱非金屬橢球體密封腔前半部(7)內(nèi)，將圓極化電磁波反射，增強(qiáng)圓極化電磁波的強(qiáng)度，同時也使圓極化電磁波發(fā)射有方向性;天線固定桿(6)將圓極化天線(4)固定在防熱非金屬橢球體密封腔前半部(7)內(nèi);防熱非金屬橢球體密封腔前半部(7)和防熱非金屬橢球體密封腔后半部(8)緊密連接;托架(5)將防熱非金屬橢球體密封腔前半部(7)和防熱非金屬橢球體密封腔后半部(8)固定在管道(9)內(nèi)，有效防止管道(9)內(nèi)水流沖擊;防熱非金屬橢球體密封腔前半部(7)和防熱非金屬橢球體密封腔后半部(8)形成橢球體形狀，有利于水體流動，減少管道(9)內(nèi)水流的沖擊。

　　圓極化波天線的外殼為橢球形耐高溫非金屬材質(zhì)，圓極化波天線的螺旋天線是由導(dǎo)電性能良好的金屬螺旋線組成，用同軸線饋電，同軸線的心線和螺旋線的一端相連接，同軸線的外導(dǎo)體則和地相連接。圓極化波天線的保護(hù)部分采用了橢球體高溫非金屬材質(zhì)，而不是長方體，這樣可以減小水的沖擊力，使天線更加牢固，而發(fā)出的電磁波信號不會受到影響。

　　本發(fā)明的有益效果為：

　　本發(fā)明不僅可以應(yīng)用于火力發(fā)電廠的冷、熱水循環(huán)系統(tǒng)，還可以應(yīng)用于印染、皮革、電鍍、焦化、釀造等領(lǐng)域。與傳統(tǒng)的除垢方法比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

　　1、本發(fā)明比傳統(tǒng)的設(shè)備和方法能產(chǎn)生更好的防垢、除垢、殺菌滅藻的效果，大大節(jié)省日趨寶貴的水資源，不僅節(jié)約了人力物力，而且避免了環(huán)境污染，具有巨大的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。

　　2、本發(fā)明通過在主機(jī)和副機(jī)之間傳遞高頻信號，用單片機(jī)控制產(chǎn)生高頻信號，經(jīng)放大器處理后傳入水中,在水中產(chǎn)生一個頻率、強(qiáng)度都按一定規(guī)律變化的感應(yīng)電磁場,利用其產(chǎn)生的高頻交變電磁場，使水的物理性能發(fā)生改變，以達(dá)到除垢凈水效果，打破了單一頻率的限制，提供了從6MHz到12MHz以0.5MHz為變化幅度的高頻信號掃頻功能，除垢效果明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的電子水處理設(shè)備，而且設(shè)備性能穩(wěn)定，日常運(yùn)營費(fèi)用低。

　　3、本發(fā)明不僅可以廣泛應(yīng)用于工業(yè)、民用冷卻、循環(huán)水系統(tǒng)、熱水系統(tǒng)和生活用水系統(tǒng)，在化工廠、化肥廠、制藥廠、紡織廠、熱力發(fā)電廠的冷卻水系統(tǒng)，中央空調(diào)冷卻水、冷媒水系統(tǒng)、供暖水系統(tǒng)都能有良好而穩(wěn)定的防垢、除垢、殺菌滅藻、防腐阻銹、節(jié)能環(huán)保的效果。

　　4、圓極化天線是由一系列圓形金屬板組成，產(chǎn)生圓極化的高頻電磁波。由于圓極化波更適合在運(yùn)動和方向不斷變化的空間里面?zhèn)鞑�，因此，本發(fā)明的圓極化電磁波發(fā)射裝置更有利于電磁波在金屬管道中進(jìn)行傳播。