[发明专利]超声波工业管道电磁除垢装置

说明书

技术领域

本发明属于一种电子控制系统，特别是该装置能够产生一定频率的方波信号，其幅度和频率可通过微处理器来实现自动、有规律的调节，也可通过按键来进行操作，属于机械电子领域。

背景技术

管道内壁结垢是影响工业生产正常运行的重要问题之一，不仅造成了巨大的经济损失，而且对环境有很大的污染。在国家建设节约型社会和提倡“节能减排”的大背景下，这个问题的解决就更加迫切了。传统的除垢、防垢方法存在污染环境、作用效果差、费用高等缺点。电磁水处理技术是当今世界水工业领域一门先进的新技术，它具有除垢和防垢的双重功能，同时其功耗较小，通常在1W~30W，不影响其他设备正常工作，并且易于安装，便于管理，对原管网系统也无须改造, 节省了大量人力及材料，因此具有广阔的应用前景。

发明内容

本发明的目的在于：基于计算机控制技术和电工电子技术，设计一种新型的超声波工业管道电磁除垢装置。该装置不但具有一般的除垢功能，而且能够产生一定频率的方波信号，其幅度和频率可通过微处理器来实现自动、有规律的调节，也可通过按键来进行操作。

本设计详细阐述了超声波电磁除垢装置的工作原理。利用缠绕在管道上的负载电感线圈作为电磁变换单元, 通过对电磁变换单元通以交变电流，进而产生交变磁场作用于管道内的流体，实现对管材, 如钢管、铜管、镀锌铁管或塑料胶管进行抗垢、除垢、杀菌、灭藻等功能。在此基础上，进行了能够在线除垢装置的研究，该装置能够产生一定频率的方波信号，其幅度和频率可通过微处理器来实现自动、有规律的调节，也可通过按键来进行操作。

本发明中充分利用嵌入式混合信号微处理器C8051F350 内部资源：可编程计数阵列的脉宽调制PWM 和模数ADC 转换、电流方式数模DAC 转换等功能，简化外围电路设计，降低成本。其次利用电压/频率变换电路来实现方波信号频率转换。

本发明中通过峰值检测电路和线性光电隔离电路实现对电磁回馈信号的峰值检测，利用频率跟踪的优化算法寻找共振频率，使负载电感线圈上的功率和频率达到最优状态，获得最佳除垢效果。

附图说明

图1是本发明电磁转换示意图；

图2是超声波电磁除垢装置原理框图；

图3是电压/频率变换电路图。

具体实施方式

本发明的关键是要设计一台能够产生一定频率、幅度信号的电磁除垢装置，通常也被称作电磁除垢仪。在具体使用、实验中，通常将一根导线(有时会串联一个电阻，以防止电流过大烧毁电磁场除垢仪)绕在管道上，形成一个螺线管，将此导线的两端接到装置的输出端，如图1 所示。这样就可以使管道内的水体受到电磁场的处理，从而达到除垢的目的。

本设计超声波工业管道电磁除垢装置, 由按键单元、LCD 显示单元、嵌入式混合信号微处理器单元、光电隔离单元、传送整形放大单元、电压/频率变换单元、功率放大单元、峰值检测单元、线性光耦回馈信号单元、电磁变换单元(负载电感线圈)和电源单元组成。如图2所示，为系统的原理框图。在理论研究的基础上, 本装置设计输出频率为20 Hz—40 KHz, 并对关键的电压/频率变换单元、功率放大单元、峰值检测单元、线性光耦回馈信号单元进行了详细的电路设计分析与设计，利用峰值检测电路和微处理器对系统输出频率的峰值进行了优化，使确定的电磁场频谱参数能引起水体中大多数离子团的共振，进一步强化了除垢效果。