專利名稱：循環(huán)水極化智能控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種循環(huán)水極化智能控制裝置。
背景技術(shù)：
目前在鋼鐵、電廠和化工等行業(yè)中都用到循環(huán)水系統(tǒng)。循環(huán)水在多次利用后，會含有大量的懸浮物、藻類物質(zhì)以及陰陽離子，容易結(jié)晶沉淀、結(jié)垢，對循環(huán)水系統(tǒng)的破環(huán)較大。 傳統(tǒng)的循環(huán)水處理方法是采用投加化學藥劑的方法，該處理方法污染環(huán)境、耗水量大，運行成本高，不適合國家提出的“環(huán)?！?、“節(jié)能減排”的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)在于提供一種循環(huán)水極化處理的智能控制裝置；該智能控制裝置具有防垢、除垢、殺菌、滅藻等功能，且無任何污染、能夠節(jié)約大量水資源，減少循環(huán)水運行成本等優(yōu)點。其技術(shù)解決方案是一種循環(huán)水極化智能控制裝置，包括微處理器單元、信號采集單元、人機交互單元、存儲器單元，極化能量輸出單元、極化能量輸出保護單元，控制輸入單元、開關(guān)量輸出驅(qū)動單元和通信單元，上述信號采集單元、人機交互單元、存儲器單元，極化能量輸出單元、極化能量輸出保護單元，控制輸入單元、開關(guān)量輸出驅(qū)動單元與通訊輸出單元分別與微處理器單元連接；上述信號采集單元用于循環(huán)水極化處理數(shù)據(jù)的采集，共有2組，各組信號采集單元包括極化能量采樣電路、有源濾波電路、信號放大電路、限幅保護電路，上述極化能量采樣電路、有源濾波電路、信號放大電路、限幅保護電路依次連接，限幅保護電路與微處理器單元連接；上述極化能量輸出單元用于輸出極化能量并將極化能量作用在極化體上，由極化體產(chǎn)生電磁場對流經(jīng)的循環(huán)水進行極化，共有兩組，各組極化能量輸出單元包括邏輯輸出控制電路、光電隔離電路、功率放大驅(qū)動電路和能量輸出電路，微控制器與邏輯輸出控制電路連接，邏輯輸出控制電路、光電隔離電路、功率放大驅(qū)動電路、能量輸出電路依次連接。上述極化能量輸出保護單元，共有兩組，各組極化能量保護單元包括保護采樣電路、信號調(diào)理電路、限幅保護電路；由保護采樣電路采集上述能量輸出電路的極化信號、依次經(jīng)信號調(diào)理電路、限幅保護電路處理后，輸入到微處理器單元和邏輯輸出控制電路。上述人機交互單元，包括液晶控制器和液晶顯示器，液晶控制器、液晶顯示器依次連接；微處理器單元輸出的控制信號經(jīng)串行通訊口與液晶控制器連接。上述開關(guān)量輸出驅(qū)動單元，包括光電耦合器和大功率三極管，光電耦合器、大功率三極管依次連接；開關(guān)量輸出驅(qū)動單元電路的輸出端為微處理器單元，驅(qū)動負載為微型直流風機。上述各信號采集單元中，極化能量采樣電路包括電阻Rl和電阻R2 ;有源濾波電路包括運放U1、電阻R3、電容Cl、電阻R4和電阻R5 ;信號放大電路包括運放U2、電阻R6、電阻R7、電阻R8和可調(diào)電阻RWl ;限幅保護電路包括TVS ;通過精密電阻R1、R2對能量輸出電路輸出的極化能量進行分壓采樣，輸入有源濾波電路進行濾波，再經(jīng)由信號放大電路進行放大處理，然后由TVS限制輸入微處理器單元的信號幅值。上述各極化能量輸出單元中，經(jīng)由微處理器單元運算輸出的PW0、PWM1、PWM4三個 PWM信號和控制信號CONl、保護信號BH經(jīng)邏輯門U3:A、邏輯門U3:B、邏輯門U3:C與邏輯門 U3:D四個邏輯門進行邏輯運算，驅(qū)動光電耦合器U4、光電耦合器U5控制PWM隔離輸出；經(jīng)光電I禹合器U4、光電f禹合器U5隔離輸出后驅(qū)動MOS管M1、M0S管M2輸出，最后驅(qū)動變壓器電路Tl和能量輸出電路；其中，電阻R17和電容Cl、電阻R18和電容C5構(gòu)成吸收回路，保護MOS管Ml和MOS管M2。本發(fā)明具有以下有益技術(shù)效果本發(fā)明能夠自動實現(xiàn)對循環(huán)水極化能量的產(chǎn)生、輸出驅(qū)動、極化信號采集、控制及運行參數(shù)的顯示等功能；通過該裝置對極化體的作用，使循環(huán)水達到極化，用以防止循環(huán)水管路系統(tǒng)及凝汽器的結(jié)垢、除垢，具有殺菌、滅藻之功效，足以代替?zhèn)鹘y(tǒng)加化學藥劑處理循環(huán)水的方式，達到降低水消耗、少排放以及無污染排放循環(huán)水的目的，有助于環(huán)境保護。


下面結(jié)合附圖與具體實施方式
對本發(fā)明作進一步說明圖I為本發(fā)明一種實施方式的電原理不意框圖。圖2為圖I方式中的信號采集單元電原理示意框圖。圖3為圖I方式中的極化能量輸出單元電原理示意框圖。圖4為圖I方式中的極化能量輸出保護單元電原理示意框圖。圖5為圖I方式中的人機交互單元電原理示意框圖。圖6為圖I方式中的開關(guān)量輸出驅(qū)動單兀電原理不意框圖。圖7為上述信號采集單元電原理圖。圖8為上述極化能量輸出單元電原理圖。
具體實施例方式參看圖1，一種循環(huán)水極化智能控制裝置，包括微處理器單元I、信號采集單元2、 控制輸入單元3、通信單元4、存儲器單元5、人機交互單元6、極化能量輸出單元7、極化能量輸出保護單元8以及開關(guān)量輸出驅(qū)動單元9。所述信號采集單元2、控制輸入單元3、通信單元4、存儲器單元5、人機交互單元6、極化能量輸出單元7、極化能量輸出保護單元8、開關(guān)量輸出驅(qū)動單元9分別與微處理器單元I連接。上述信號采集單元用于循環(huán)水極化處理數(shù)據(jù)的采集，共有2組，兩組信號采集單元的電路結(jié)構(gòu)相同。結(jié)合圖2，就任何一組信號采集單元來說，包括極化能量采樣電路10、 有源濾波電路11、信號放大電路12、限幅保護電路13。所述極化能量采樣電路10、有源濾波電路11、信號放大電路12、限幅保護電路13依次連接，限幅保護電路13與微處理器單元 I連接。極化能量采樣電路10可采用精密、低溫漂線繞電阻制作而成，以提高能量信號采集的精度，保證在系統(tǒng)高溫、低溫運行環(huán)境中的信號工作穩(wěn)定、可靠。限幅保護電路13采用靜電釋放保護組件，有效防止工業(yè)現(xiàn)場的大型電機等設(shè)備啟停產(chǎn)生的高壓脈沖對裝置的影響。有源濾波電路11采用一階有源濾波電路(器)組成，其濾波器的截止頻率選為40Hz。上述極化能量輸出單元用于輸出極化能量并將極化能量作用在極化體上，由極化體產(chǎn)生電磁場對流經(jīng)的循環(huán)水進行極化，共有兩組，兩組極化能量輸出單元的電路結(jié)構(gòu)相同。結(jié)合圖3，就任何一組極化能量輸出單元來說，包括邏輯輸出控制電路14、光電隔離電路15、功率放大驅(qū)動電路16以及能量輸出電路17。微處理器單元I與邏輯輸出控制電路 14連接，邏輯輸出控制電路14、光電隔離電路15、功率放大驅(qū)動電路16、能量輸出電路17 依次連接。上述極化能量輸出保護單元，共有兩組，兩組極化能量輸出保護單元的電路結(jié)構(gòu)相同。結(jié)合圖4，就任何一組極化能量輸出保護單元來說，包括保護采樣電路18、信號調(diào)理電路19、限幅保護電路20 ;由保護采樣電路18采集能量輸出電路17的極化信號、依次經(jīng)信號調(diào)理電路19、限幅保護電路20處理后，輸入到微處理器單元I和邏輯輸出控制電路14， 實施對輸出保護功能。結(jié)合圖5，上述人機交互單元包括液晶控制器21和液晶顯示器22，液晶控制器21 和液晶顯示器22依次連接。微處理器單元I輸出的控制信號經(jīng)串行通訊口與液晶控制器 21連接，控制字符式液晶顯示器的運行參數(shù)及狀態(tài)。結(jié)合圖6,上述開關(guān)量輸出驅(qū)動單兀包括光電稱合器23和大功率三極管24。光電耦合器23、大功率三極管24依次連接，輸出驅(qū)動單元電路的輸出為微處理器單元1，驅(qū)動負載為微型直流風機25。上述微處理器單元I可采用ARM先進架構(gòu)的Cortex-M3處理內(nèi)核的32位微處理器，具有運算速度快、實時性好、功耗低的特點。上述信號采集單元2的電路原理圖如圖7所示。能量輸出電路17輸出的極化能量經(jīng)精密電阻Rl、R2分壓采樣，輸入由運放Ul、電阻R3、電容Cl、電阻R4、電阻R5構(gòu)成的一階有源濾波電路(器)濾波，濾除高頻雜波干擾，再經(jīng)由運放U2、電阻R6、電阻R7、電阻R8、 可調(diào)電阻RWl組成的放大電路放大處理，TVS為雙向瞬態(tài)抑制二極管限制輸入微處理器的信號幅值，避免將微處理器損壞。上述極化能量輸出單元7的電路原理圖如圖8所示。由微處理器單元經(jīng)運算輸出的PWO、PWMl、PWM4三個PWM信號和控制信號CONl、保護信號BH經(jīng)U3: A、U3: B、U3: C、U3: D 四個邏輯門邏輯運算，驅(qū)動光電耦合器U4、U5控制PWM隔離輸出j5U4、U5隔離輸出后驅(qū)動 MOS管Ml、M2輸出，最后驅(qū)動變壓器電路Tl和能量輸出電路17，實現(xiàn)極化能量的輸出。在此電路中電阻R17和電容Cl、電阻R18和電容C5形成吸收回路，保護MOS管M1、M0S管M2。上述存儲器單元5設(shè)計為一片靜態(tài)RAM存儲器，型號為IS61V51216，存儲容量為 512M、16位，用于運行數(shù)據(jù)的臨時存儲記錄。上述通信單元4用于極化處理裝置與PC機或觸摸屏人機界面HMI數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕涌?，采用差分方式傳輸?shù)腞S485接口電路，所述RS485接口電路采用電氣隔離結(jié)構(gòu)。上述極化智能控制裝置還包括供電單元，供電單元可提供5路直流電源，分別為微處理器、邏輯輸出、極化能量驅(qū)動單元等供電。當然，上述說明并非是對本發(fā)明的限制，本發(fā)明也并不僅限于上述舉例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明的實質(zhì)范圍內(nèi)所做出的變化、改型、添加或替換，也應屬于本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種循環(huán)水極化智能控制裝置，其特征在于包括微處理器單元、信號采集單元、人機交互單元、存儲器單元，極化能量輸出單元、極化能量輸出保護單元，控制輸入單元、開關(guān)量輸出驅(qū)動單元和通信單元，上述信號采集單元、人機交互單元、存儲器單元，極化能量輸出單元、極化能量輸出保護單元，控制輸入單元、開關(guān)量輸出驅(qū)動單元與通訊輸出單元分別與微處理器單元連接；上述信號采集單元用于循環(huán)水極化處理數(shù)據(jù)的采集，共有2組，各組信號采集單元包括極化能量采樣電路、有源濾波電路、信號放大電路、限幅保護電路，上述極化能量采樣電路、有源濾波電路、信號放大電路、限幅保護電路依次連接，限幅保護電路與微處理器單元連接；上述極化能量輸出單元用于輸出極化能量并將極化能量作用在極化體上，由極化體產(chǎn)生電磁場對流經(jīng)的循環(huán)水進行極化，共有兩組，各組極化能量輸出單元包括邏輯輸出控制電路、光電隔離電路、功率放大驅(qū)動電路和能量輸出電路，微處理器單元與邏輯輸出控制電路連接，邏輯輸出控制電路、光電隔離電路、功率放大驅(qū)動電路、能量輸出電路依次連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種循環(huán)水極化智能控制裝置，其特征在于所述極化能量輸出保護單元，共有兩組，各組極化能量保護單元包括保護采樣電路、信號調(diào)理電路、限幅保護電路；由保護采樣電路采集上述能量輸出電路的極化信號、依次經(jīng)信號調(diào)理電路、限幅保護電路處理后，輸入到微處理器單元和邏輯輸出控制電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種循環(huán)水極化智能控制裝置，其特征在于所述人機交互單元，包括液晶控制器和液晶顯示器，液晶控制器、液晶顯示器依次連接；微處理器單元輸出的控制信號經(jīng)串行通訊口與液晶控制器連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種循環(huán)水極化智能控制裝置，其特征在于所述開關(guān)量輸出驅(qū)動單元，包括光電耦合器和大功率三極管，光電耦合器、大功率三極管依次連接；開關(guān)量輸出驅(qū)動單元電路的輸出端為微處理器單元，驅(qū)動負載為微型直流風機。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種循環(huán)水極化智能控制裝置，其特征在于所述各信號采集單元中，極化能量采樣電路包括電阻Rl和電阻R2 ;有源濾波電路包括運放U1、電阻R3、 電容Cl、電阻R4和電阻R5 ;信號放大電路包括運放U2、電阻R6、電阻R7、電阻R8和可調(diào)電阻RWl ;限幅保護電路包括TVS ;通過電阻R1、R2對能量輸出電路輸出的極化能量進行分壓采樣，輸入有源濾波電路進行濾波，再經(jīng)由信號放大電路進行放大處理，然后由TVS限制輸入微處理器單元的信號幅值。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種循環(huán)水極化智能控制裝置，其特征在于所述各極化能量輸出單元中，經(jīng)由微處理器單元運算輸出的PWO、PWMU PWM4三個PWM信號和控制信號 C0N1、保護信號BH經(jīng)邏輯門U3:A、邏輯門U3:B、邏輯門U3:C與邏輯門U3:D四個邏輯門進行邏輯運算，驅(qū)動光電耦合器U4和光電耦合器U5控制PWM隔離輸出；經(jīng)光電耦合器U4、光電耦合器U5隔離輸出后驅(qū)動MOS管Ml、MOS管M2輸出，最后驅(qū)動變壓器電路Tl和能量輸出電路；其中，電阻R17和電容Cl、電阻R18和電容C5構(gòu)成吸收回路，保護MOS管Ml和MOS 管M2。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種循環(huán)水極化智能控制裝置，特征是包括微處理器單元、信號采集單元、人機交互單元、存儲器單元，極化能量輸出單元、輸出保護單元，控制輸入單元、開關(guān)量輸出驅(qū)動單元和通信單元，信號采集單元、人機交互單元、存儲器單元，極化能量輸出單元、輸出保護單元，控制輸入單元、開關(guān)量輸出驅(qū)動單元與通訊輸出單元分別與微處理器單元連接。本發(fā)明能夠自動實現(xiàn)循環(huán)水極化能量的產(chǎn)生、輸出驅(qū)動、極化信號采集、控制及運行參數(shù)的顯示等功能，用以防止循環(huán)水管路系統(tǒng)及凝汽器的結(jié)垢、除垢，具有殺菌、滅藻之功效，足以代替?zhèn)鹘y(tǒng)加化學藥劑處理循環(huán)水的方式，達到降低水消耗、少排放以及無污染排放循環(huán)水的目的，有助于環(huán)境保護。
文檔編號G05B19/042GK102608933SQ20111043203
公開日2012年7月25日 申請日期2011年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月21日
發(fā)明者孟強強, 張鎧, 曹媛莉, 朱曉麗, 李世光, 李堯, 李志文, 楊曉磊, 梅守斌, 王曉慧, 白星振, 陳曰印, 高正中 申請人:山東科技大學