基于ＬＡＢＶＩＥＷ的变频水处理控制系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于ＬＡＢＶＩＥＷ的变频水处理控制系统，由软件控制部分和变频水处理控制设备组成，软件控制部分由计算机的ＬＡＢＶＩＥＷ程序和单片机程序组成；变频水处理控制设备由计算机软件控制平台、串口接口模块、单片机、ＤＤＳ模块、功率放大模块、电源模块和水处理器组成，本系统的控制设备频率可在１Ｈｚ～１ＭＨｚ间无级变化，输出功率可在０～４００Ｗ间无级调整，能够满足杀菌、防垢除垢、防腐蚀等各种不同的水处理要求。本控制系统的软件操作方便，控制功能强大，设备性能优良，使用安全可靠，适用性高，可广泛应用于集中采暖、空调、热水锅炉、工业水处理、水质净化等领域，本控制系统也是研究变频水处理技术的有效工具。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种基于LABVIEW的变频水处理控制系统，具体地说是涉及一种采用基于LABVIEW的软件控制和变频水处理控制设备组合的变频水处理控制系统，本控制系统 实现了变频水处理器的频率可在IHz IMHz无级变化和输出功率在0 400W的无级调 节，满足不同水质、不同水处理设施的杀菌、除垢防垢、防腐蚀等要求，属于电磁水处理技术 领域。
技术介绍
变频电磁水处理是当前发展迅速的一种用来防止水垢和设备腐蚀以及杀菌灭藻 的有效的物理水处理方法。早期水处理控制系统通过对IMHZ载波进行调制，根据不同目 的，产生所需的一定频率范围和能量强度的脉冲电磁场作用于待处理流体。电磁水处理相 关技术文献表明变频电磁水处理技术可应用于除垢、防腐蚀、杀菌灭藻等。脉动的离子对水管管壁上的老垢和水中结晶物进行吸引，迫使结晶物和逐渐疏松 分散成粉末状态的老垢随水带走，从而获得除垢效果。同时，高频高压的直流脉冲通过电磁 感应线圈在水体中感应出一系列脉冲正电压，而金属管壁施加的是负极，这样在水体和管 壁之间会产生电极效应，使管壁内壁表面形成氧化保护膜，又防止了管道的腐蚀。电磁水处理技术还具有杀菌灭藻的功能和净化水的功能。国内李建宏等用电子水 处理器进行蓝藻灭活的实验发现，藻液的浓度随时间的增加而降低，在24V电压下，12小时 就可以将藻类全部杀死，杀藻率与电压成正相关关系。加拿大YorkEnergyConservation公 司设计并制造的离子棒静压水处理器，利用高压静电作用原理在应用中表现出了很好的杀 菌效果，杀菌率可以达到99. 9%以上，由电磁波作用的电子灭藻机对极大螺旋藻等8种藻体 作用8-lOmin后，能使藻细胞全部失去活性，在5天的时间内藻体都没有表现出正常的生长 状态。磁场和电场不仅可以直接达到杀藻和灭菌的目的，而且经处理后的水还具备一定的 活化作用。前人已作的大量研究和应用表明，采用强大的直流脉冲变频电磁场，对水管除垢 和杀菌灭藻的效果相当明显。目前常用的电子水处理器已经有很多了，如北京生产的“ J⑶系列电子式水处理 器”，“GN型电子除垢仪”，“优频水处理系统”等用于设备除垢、水质净化、杀菌灭藻等专用设 备，一般利用交变电流在固定频率下进行工作，其工作频率固定。为了能获得频率变化的水处理器，“ZTBP变频电子除垢仪”和“多功能无级变频电 子除垢仪”问世，还有如专利公开号为CN101046686A的智能化水处理装置，提出了一种既 可选频、又可自动扫频的水处理器，当用户对某一水质的状况不了解时，难以确定其工作电 压、频率，该系统采用自动寻优的方式进行工作。但是该数控电压采用多组变压器分档处 理，且只能在0-10V连续调节。总的说有些产品存在频率变化范围较小，变频范围仅局限于 有限的固定频率，水处理功能比较单一，有些产品存在输出电压较小并且固定，较难满足不 同水处理设备的功率需求、以达到同时具备杀菌灭藻、除垢防垢、防腐蚀等多个方面综合水 处理功能的要求。研究表明影响电磁水处理功效的重要参数是电磁作用频率及脉冲能量，并且水处理往往是一个综合的处理过程，需要多频、多能的脉冲电磁场的作用。因此电磁水处理控制系统的电磁频率和能量具有可控和易控的特点是非常重要的，不仅能提高水处 理控制系统的适用范围和工作效率，同时为更深入地探求电磁水处理技术提供了有利的工具。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决上述直流变频技术和产品的不足，而提供一种基于 LABVIEW的变频水处理控制系统，该系统采用可变电压和频率联合控制的方式，可以使水处 理器的频率在IHZ IMHZ无级变化和输出功率在0 400W无级调节，进行综合水处理功 能强大，能够满足不同的水质、不同的环境、不同的功能水处理的要求。为了达到上述目的，本专利技术提供一种基于LABVIEW的变频水处理控制系统，由软 件控制部分和变频水处理控制设备组成，所述的软件控制部分包含有计算机的LABVIEW程 序和单片机程序，计算机LABVIEW程序的参数设置含有工作电压模式选择和工作频率模式 选择，其中工作电压模式选择部分设置了定电压模式和自定义变电压模式；工作频率选择 模式设有定频模式、选频模式和自定义变频模式，还设置了显示当前工作频率值、当前工作 电压值、已工作时间和剩余工作时间的当前参数显示模块，以及显示当前波形的输出波形 显示模块；单片机程序设有与计算机串口通信模块、LCD液晶显示模块、DDS控制模块和电 压控制模块；所述的变频水处理控制设备由计算机软件控制平台、RS232串口接口模块、单片机、频 率显示模块、DDS芯片、40MHZ有源晶振、椭圆低通滤波器、光电隔离模块、脉冲功率放大模 块、直流0 200V供电电源模块、MOSFET模块和水处理器组成，计算机软件控制平台通过 RS232串口接口模块与单片机和供电电源模块连接，单片机连接DDS芯片，40MHZ有源晶振也与DDS芯片连接，DDS芯片分别与椭圆低通滤波器和光电隔离模块连接，光 电隔离模块与脉冲功率放大模块连接，脉冲功率放大模块与MOSFET模块连接，MOSFET模块 连接直流0 200V的供电电源模块和电磁水处理器。所述的变频水处理控制设备中的DDS芯片选取AD9850直接数字频率合成芯片作 为频率发生器。为了解决频率、电压和功率能在较大范围内调节且可以无级调节的问题，本专利技术 利用计算机软件实现变频和电压的控制。本专利技术在控制软件中，通过基于LABVIEW的上位 机操作界面，利用一些控件的操作来设置不同时刻的工作电压、频率，将这些电压和频率的 值保存在动态数组中，通过计算机计时，在不同的时刻，通过通信模块分别发送给单片机， 单片机通过辨别不同的控制字来区分是电压还是频率，然后将接收到的电压、频率分别保 存在相应的变量中；在频率方面，将接收到的频率值转化为直接数字频率合成芯片(DDS) AD9850所对应的控制字，产生需要的频率信号，该频率信号通过功放电路进行功率放大，对 场效应管进行控制，进而控制直流电形成对应频率的脉冲电流，用于水处理过程。本专利技术为了实现不同的变频方式，设计的操作界面设置有三种不同的频率工作模 式，有选频、扫频、自定义变频。其中选频和扫频是当前采用较多的变频方式。选频模式就 是选择一个确定的频率，在工作过程中频率的值始终不变，选频模式适合于对所需处理的 水质状况比较了解的情况，即已知在该频率下水处理效果要比其他频率下要好。扫频模式指的是在每一秒内，频率由低至高循环的自动发出一系列有规律的变化，即有规律的递增 或递减，通过设置起始频、截止频、步进频和间隔时间来自动变频，但是只能是按步进有规 律的变化。在实际应用中，当对水质不了解时需要设置几个不同的频率段去实验，并且能得 到不同的效果，通过对比有助于找出水处理的更直接的影响因素；采用动态数组的方式来 保存设置的不同时刻的频率和时间，然后再从动态数组中按索引的方式分别读出时间、频 率来进行变频水处理，这样简化了控制算法和插值运算，系统简单。本专利技术在常用选频模 式、扫频模式上新增设置了用户自定义变频模式，自定义变频指的是在固定的一段时间内， 频率值可以根据用户定义的规律自动的变化，也可以是定频和扫频相互之间的结合。本专利技术为了获得不同的功率来满足不同的设备和水处理效本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于ＬＡＢＶＩＥＷ的变频水处理控制系统，由软件控制部分和变频水处理控制设备组成，其特征在于：所述的软件控制部分包含有计算机的ＬＡＢＶＩＥＷ程序和单片机程序，计算机ＬＡＢＶＩＥＷ程序的参数设置含有工作电压模式选择和工作频率模式选择，其中工作电压模式选择部分设置了定电压模式和自定义变电压模式；工作频率选择模式设有定频模式、选频模式和自定义变频模式，还设置了显示当前工作频率值、当前工作电压值、已工作时间和剩余工作时间的当前参数显示模块，以及显示当前波形的输出波形显示模块；单片机程序设有与计算机串口通信模块、ＬＣＤ液晶显示模块、ＤＤＳ控制模块和电压控制模块；所述的变频水处理控制设备由计算机软件控制平台、ＲＳ２３２串口接口模块、单片机、频率显示模块、ＤＤＳ芯片、４０ＭＨＺ有源晶振、椭圆低通滤波器、光电隔离模块、脉冲功率放大模块、直流０～２００Ｖ供电电源模块、ＭＯＳＦＥＴ模块和水处理器组成，计算机软件控制平台通过ＲＳ２３２串口接口模块与单片机和供电电源模块连接，单片机连接ＤＤＳ芯片，４０ＭＨＺ有源晶振也与ＤＤＳ芯片连接，　ＤＤＳ芯片分别与椭圆低通滤波器和光电隔离模块连接，光电隔离模块与脉冲功率放大模块连接，脉冲功率放大模块与ＭＯＳＦＥＴ模块连接，ＭＯＳＦＥＴ模块连接直流０～２００Ｖ的供电电源模块和电磁水处理器。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：饶建华，刘小康，周冬梅，张思文，刘东升，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]