專利名稱：基于labview的變頻水處理控制系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種基于LABVIEW的變頻水處理控制系統(tǒng)，具體地說是涉及一種采用基于LABVIEW的軟件控制和變頻水處理控制設備組合的變頻水處理控制系統(tǒng)，本控制系統(tǒng) 實現(xiàn)了變頻水處理器的頻率可在IHz IMHz無級變化和輸出功率在0 400W的無級調 節(jié)，滿足不同水質、不同水處理設施的殺菌、除垢防垢、防腐蝕等要求，屬于電磁水處理技術 領域。
背景技術：
變頻電磁水處理是當前發(fā)展迅速的一種用來防止水垢和設備腐蝕以及殺菌滅藻 的有效的物理水處理方法。早期水處理控制系統(tǒng)通過對IMHZ載波進行調制，根據不同目 的，產生所需的一定頻率范圍和能量強度的脈沖電磁場作用于待處理流體。電磁水處理相 關技術文獻表明變頻電磁水處理技術可應用于除垢、防腐蝕、殺菌滅藻等。脈動的離子對水管管壁上的老垢和水中結晶物進行吸引，迫使結晶物和逐漸疏松 分散成粉末狀態(tài)的老垢隨水帶走，從而獲得除垢效果。同時，高頻高壓的直流脈沖通過電磁 感應線圈在水體中感應出一系列脈沖正電壓，而金屬管壁施加的是負極，這樣在水體和管 壁之間會產生電極效應，使管壁內壁表面形成氧化保護膜，又防止了管道的腐蝕。電磁水處理技術還具有殺菌滅藻的功能和凈化水的功能。國內李建宏等用電子水 處理器進行藍藻滅活的實驗發(fā)現(xiàn)，藻液的濃度隨時間的增加而降低，在24V電壓下，12小時 就可以將藻類全部殺死，殺藻率與電壓成正相關關系。加拿大YorkEnergyConservation公 司設計并制造的離子棒靜壓水處理器，利用高壓靜電作用原理在應用中表現(xiàn)出了很好的殺 菌效果，殺菌率可以達到99. 9%以上，由電磁波作用的電子滅藻機對極大螺旋藻等8種藻體 作用8-lOmin后，能使藻細胞全部失去活性，在5天的時間內藻體都沒有表現(xiàn)出正常的生長 狀態(tài)。磁場和電場不僅可以直接達到殺藻和滅菌的目的，而且經處理后的水還具備一定的 活化作用。前人已作的大量研究和應用表明，采用強大的直流脈沖變頻電磁場，對水管除垢 和殺菌滅藻的效果相當明顯。目前常用的電子水處理器已經有很多了，如北京生產的“ J⑶系列電子式水處理 器”，“GN型電子除垢儀”，“優(yōu)頻水處理系統(tǒng)”等用于設備除垢、水質凈化、殺菌滅藻等專用設 備，一般利用交變電流在固定頻率下進行工作，其工作頻率固定。為了能獲得頻率變化的水處理器，“ZTBP變頻電子除垢儀”和“多功能無級變頻電 子除垢儀”問世，還有如專利公開號為CN101046686A的智能化水處理裝置，提出了一種既 可選頻、又可自動掃頻的水處理器，當用戶對某一水質的狀況不了解時，難以確定其工作電 壓、頻率，該系統(tǒng)采用自動尋優(yōu)的方式進行工作。但是該數(shù)控電壓采用多組變壓器分檔處 理，且只能在0-10V連續(xù)調節(jié)?？偟恼f有些產品存在頻率變化范圍較小，變頻范圍僅局限于 有限的固定頻率，水處理功能比較單一，有些產品存在輸出電壓較小并且固定，較難滿足不 同水處理設備的功率需求、以達到同時具備殺菌滅藻、除垢防垢、防腐蝕等多個方面綜合水 處理功能的要求。研究表明影響電磁水處理功效的重要參數(shù)是電磁作用頻率及脈沖能量，并且水處理往往是一個綜合的處理過程，需要多頻、多能的脈沖電磁場的作用。因此電磁水處理控制系統(tǒng)的電磁頻率和能量具有可控和易控的特點是非常重要的，不僅能提高水處 理控制系統(tǒng)的適用范圍和工作效率，同時為更深入地探求電磁水處理技術提供了有利的工具。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是為了解決上述直流變頻技術和產品的不足，而提供一種基于 LABVIEW的變頻水處理控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用可變電壓和頻率聯(lián)合控制的方式，可以使水處 理器的頻率在IHZ IMHZ無級變化和輸出功率在0 400W無級調節(jié)，進行綜合水處理功 能強大，能夠滿足不同的水質、不同的環(huán)境、不同的功能水處理的要求。為了達到上述目的，本發(fā)明提供一種基于LABVIEW的變頻水處理控制系統(tǒng)，由軟 件控制部分和變頻水處理控制設備組成，所述的軟件控制部分包含有計算機的LABVIEW程 序和單片機程序，計算機LABVIEW程序的參數(shù)設置含有工作電壓模式選擇和工作頻率模式 選擇，其中工作電壓模式選擇部分設置了定電壓模式和自定義變電壓模式；工作頻率選擇 模式設有定頻模式、選頻模式和自定義變頻模式，還設置了顯示當前工作頻率值、當前工作 電壓值、已工作時間和剩余工作時間的當前參數(shù)顯示模塊，以及顯示當前波形的輸出波形 顯示模塊；單片機程序設有與計算機串口通信模塊、LCD液晶顯示模塊、DDS控制模塊和電 壓控制模塊；
所述的變頻水處理控制設備由計算機軟件控制平臺、RS232串口接口模塊、單片機、頻 率顯示模塊、DDS芯片、40MHZ有源晶振、橢圓低通濾波器、光電隔離模塊、脈沖功率放大模 塊、直流0 200V供電電源模塊、MOSFET模塊和水處理器組成，計算機軟件控制平臺通過 RS232串口接口模塊與單片機和供電電源模塊連接，單片機連接DDS芯片，40MHZ
有源晶振也與DDS芯片連接，DDS芯片分別與橢圓低通濾波器和光電隔離模塊連接，光 電隔離模塊與脈沖功率放大模塊連接，脈沖功率放大模塊與MOSFET模塊連接，MOSFET模塊 連接直流0 200V的供電電源模塊和電磁水處理器。所述的變頻水處理控制設備中的DDS芯片選取AD9850直接數(shù)字頻率合成芯片作 為頻率發(fā)生器。為了解決頻率、電壓和功率能在較大范圍內調節(jié)且可以無級調節(jié)的問題，本發(fā)明 利用計算機軟件實現(xiàn)變頻和電壓的控制。本發(fā)明在控制軟件中，通過基于LABVIEW的上位 機操作界面，利用一些控件的操作來設置不同時刻的工作電壓、頻率，將這些電壓和頻率的 值保存在動態(tài)數(shù)組中，通過計算機計時，在不同的時刻，通過通信模塊分別發(fā)送給單片機， 單片機通過辨別不同的控制字來區(qū)分是電壓還是頻率，然后將接收到的電壓、頻率分別保 存在相應的變量中；在頻率方面，將接收到的頻率值轉化為直接數(shù)字頻率合成芯片(DDS) AD9850所對應的控制字，產生需要的頻率信號，該頻率信號通過功放電路進行功率放大，對 場效應管進行控制，進而控制直流電形成對應頻率的脈沖電流，用于水處理過程。本發(fā)明為了實現(xiàn)不同的變頻方式，設計的操作界面設置有三種不同的頻率工作模 式，有選頻、掃頻、自定義變頻。其中選頻和掃頻是當前采用較多的變頻方式。選頻模式就 是選擇一個確定的頻率，在工作過程中頻率的值始終不變，選頻模式適合于對所需處理的 水質狀況比較了解的情況，即已知在該頻率下水處理效果要比其他頻率下要好。掃頻模式指的是在每一秒內，頻率由低至高循環(huán)的自動發(fā)出一系列有規(guī)律的變化，即有規(guī)律的遞增 或遞減，通過設置起始頻、截止頻、步進頻和間隔時間來自動變頻，但是只能是按步進有規(guī) 律的變化。在實際應用中，當對水質不了解時需要設置幾個不同的頻率段去實驗，并且能得 到不同的效果，通過對比有助于找出水處理的更直接的影響因素；采用動態(tài)數(shù)組的方式來 保存設置的不同時刻的頻率和時間，然后再從動態(tài)數(shù)組中按索引的方式分別讀出時間、頻 率來進行變頻水處理，這樣簡化了控制算法和插值運算，系統(tǒng)簡單。本發(fā)明在常用選頻模 式、掃頻模式上新增設置了用戶自定義變頻模式，自定義變頻指的是在固定的一段時間內， 頻率值可以根據用戶定義的規(guī)律自動的變化，也可以是定頻和掃頻相互之間的結合。
本發(fā)明為了獲得不同的功率來滿足不同的設備和水處理效果，經實驗探明了加在 功放電路上的驅動電壓直接影響水處理器的輸出功率，因此設計了數(shù)控電源，基于LABVIEW 的操作界面提供了兩種電壓工作模式定電壓和變電壓模式。定電壓模式即選在一個固定 的電壓下工作的模式；變電壓模式即用戶自定義變電壓模式，就是由用戶在不同的時刻設 置
不同的電壓，和自定義變頻的原理是一樣的。在用戶自定義模式下工作，所設置在不同 時刻的工作電壓，可在計算機界面上直觀地顯示設置電壓---時間曲線。計算機將設置的 值通過通信模塊發(fā)送給單片機，經計算轉化為相位延遲時間，采用定時器中斷方式延時輸 出控制脈沖，來控制晶閘管的開通時間，經整流濾波后可以得到0-200V任意調節(jié)的電壓。本發(fā)明的頻率工作模式和電壓工作模式可以任意組合，可獲得許多種不同的工作 條件，其頻率可從1HZ-1MHZ任意變化，數(shù)控電源的電壓可從0-200V任意調節(jié)，輸出功率增 力口，適用性得到了提高，擴大了本控制系統(tǒng)適用范圍和功能，使本發(fā)明控制系統(tǒng)功能強大， 既可殺菌、滅藻和凈化水質，也可除垢防垢、防腐蝕，可明顯提高水處理的效果，適用于各種 污水處理系統(tǒng)，供水系統(tǒng)，工藝水系統(tǒng)以及工業(yè)冷卻水系統(tǒng)。本發(fā)明所述的變頻水處理控制設備，其操作步驟為
①在待處理的設施上安裝好水處理器；
②控制系統(tǒng)接入220V交流電源，開啟上位機，出現(xiàn)計算機的操作界面；
③在操作界面設置各個參數(shù)先選擇電壓工作模式，有定電壓模式和變電壓模式，選擇 變電壓模式時，則應設置不同時刻的不同電壓，設置好一組然后點擊“添加”，添加到動態(tài) 數(shù)組，設置完所有的電壓和時間值后，點擊“保存”，所設置的電壓——時間曲線就會顯示出 來；
④繼續(xù)在計算機的操作界面上，在選擇頻率模式中，可選擇選頻、掃頻、自定義變頻三 種模式，選擇其中的一種與電壓模式的任意一種組合，只需在操作界面上相應的面板上設 置自己的參數(shù)即可，選擇選頻模式，在選頻參數(shù)設置區(qū)域設置選頻工作頻率；選擇掃頻模 式，在掃頻參數(shù)設置區(qū)域設置起始頻、截止頻、步進頻、時間間隔；選擇自定義變頻模式，則 需切換到自定義頻率參數(shù)設置的界面，分別設置工作頻率、電壓、時間，點擊“添加”，將設置 的參數(shù)添加到動態(tài)數(shù)組中，設置后點擊“保存”，計算機同時生成相應的電壓/頻率——時 間曲線；
⑤點擊操作界面上“連接設備”，單片機系統(tǒng)連接到計算機，計算機通過通訊模塊將頻 率值和電壓值實時地傳送到單片機系統(tǒng)，并開始計時，當計時時間到，計算機通過RS232串 口傳送下一個頻率的值，重新開始計時，重復以上過程，將設定的頻率值在對應的時間內分別實時傳送完畢，發(fā)送完成信號，控制系統(tǒng)自動完成操作。
所述的變頻水處理控制設備中的電源模塊為0 200V供電數(shù)控電源模塊，包含軟 件控制部分和硬件驅動部分，軟件控制部分與頻率控制的軟件集成在一起，安裝在上位機 計算
機上，計算機通過RS232串口向單片機發(fā)送所需電壓的值；硬件部分由變壓器連接 220V交流電，變壓器有一路經過整流濾波穩(wěn)壓模塊與單片機連接，變壓器還有一路經方波 轉換模塊和倍頻器進行相應的處理后與單片機連接，晶間管控制模塊的輸入端與單片機和 220V交流電連接，晶間管控制模塊的輸出經整流濾波單元進行整流濾波處理后輸出電壓值 為0 200V的直流電，向水處理器供電，同時，由A/D轉換模塊與輸出口相連，采集當前輸 出電壓值輸入到單片機中。所述的變頻水處理控制設備中的電源模塊，對電壓的控制，由計算機通過RS232 控制單片機，單片機采用延時控制的方式，工頻交流電經過變壓器進行降壓處理后，輸入到 過零比較器進行方波轉換，得到頻率和相位信息與工頻交流電相同的方波信號，該方波信 號經倍頻器進行倍頻處理，得到的方波信號的頻率為工頻交流電頻率的兩倍，也就是，在工 頻交流電的每個過零點，都得到對應的一個方波的下降沿，將該信號輸入單片機，在信號的 下降沿引起單片機外部中斷，單片機在外部中斷處理程序中，啟動定時器開始計時，計時時 間到，引起定時器中斷，在定時器中斷程序中，從單片機引腳輸出控制脈沖，經過放大及光 電隔離后控制晶閘管的開通，晶閘管控制得到工頻交流電在開通時刻之后的本周期的正弦 電壓，然后，對所述的正弦電壓進行整流、濾波后輸出，單片機的定時時間由串口輸入的控 制電壓值和AD轉換器得到的輸出電壓的值進行比較后計算得到。所述的變頻水處理控制設備中水處理器為電容式電磁水處理器或電感式電磁水 處理器。本發(fā)明采用了可視化的操作界面，能便捷的實現(xiàn)了頻率工作模式的選擇、電壓工 作模式的選擇，另外，為研究水處理最適合的頻率和功率，本發(fā)明在計算機中建立了相關數(shù) 據庫，在系統(tǒng)運行的過程中，可以將系統(tǒng)運行的時間、頻率變化狀況、電壓功率變化狀況等 各種參數(shù)存入數(shù)據庫，可以在一個或系列水處理任務完成后，通過對比分析，結合數(shù)據庫中 處理記錄，找出當前水質最合適的處理頻率和電壓，便于在后續(xù)過程中提高處理效率，因此 本發(fā)明也是一種變頻水處理技術研究的有效工具。本發(fā)明一種基于LABVIEW的變頻水處理控制系統(tǒng)具有如下優(yōu)點
1、本發(fā)明通過在上位機設置不同的電壓值由通信模塊發(fā)送給單片機，經單片機計算得 出相位延遲時間來控制晶閘管開通，從而產生不同的電壓，可以控制電壓值在0 200V無 級變換。2、本發(fā)明利用MOSFET作為開關元件，通過MOSFET的快速開關，控制直流電流的通 斷，形成脈沖電流，明顯提高了輸出功率，通過改變外加電壓，輸出功率可以在0 400W無 級調節(jié)，其強大的功率及方便的控制方法是已有技術無可相比的。3、本發(fā)明利用計算機軟件實現(xiàn)變頻控制，可以方便實現(xiàn)各種變頻模式，包括選頻、 掃頻、移頻等，可以在IHz IMHz無級變換，其頻率覆蓋范圍之廣和變化精確到IHz的
精度也是已有技術無可相比的。4、本發(fā)明通過LABVIEW平臺搭建的可視化操作界面，采用電壓和頻率聯(lián)合控制的方式，在水處理的過程中隨時改變處理的頻率和功率大小，克服了傳統(tǒng)電磁水處理器的缺 點。本發(fā)明設計的軟件操作方便，控制功能強大，設計的設備性能優(yōu)良，使用安全可靠，適用 性好，可明 顯的提高水處理的效果，本發(fā)明適用于污水處理系統(tǒng)，各種供水系統(tǒng)，工藝水系 統(tǒng)以及工業(yè)冷卻水系統(tǒng)。5、本發(fā)明還在計算機中建立相關數(shù)據庫，為研究不同水質、不同設備的水處理要 求，為研究殺菌、水質凈化、除垢防垢和防腐蝕等技術提供數(shù)據，使本發(fā)明成為變頻水處理 技術研究的有效工具。


圖1是本發(fā)明基于LABVIEW的變頻水處理控制系統(tǒng)的變頻水處理控制設備結構框 圖2是上位機程序流程圖； 圖3是下位機單片機程序流程圖； 圖4是本發(fā)明的LABVIEW操作界面示意圖； 圖5是本發(fā)明自定義電壓設置操作界面示意圖； 圖6是本發(fā)明的自定義設置電壓——時間曲線示意圖； 圖7是本發(fā)明自定義變頻參數(shù)設置操作界面示意圖； 圖8是本發(fā)明自定義頻率/電壓——時間曲線示意圖； 圖9是本發(fā)明電壓控制部分相應的波形圖示意圖； 圖10是本發(fā)明的供電電源模塊結構框圖。
具體實施例方式以下結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步描述
實施例1 本發(fā)明一種基于LABVIEW的變頻水處理控制系統(tǒng)，由軟件控制部分和變頻水 處理控制設備組成；軟件控制部分包含有上位機的LABVIEW程序和下位機單片機的應用程 序組成；
變頻水處理控制設備參見圖1，由計算機軟件控制平臺、串口接口模塊、單片機、DDS 芯片、光電隔離模塊、脈沖功率放大模塊、40MHZ有源晶振、橢圓低通濾波器、0-200V供 電電源模塊、MOSFET模塊和水處理器組成；所述的計算機軟件控制平臺通過RS232串口接 口模塊與單片機連接，單片機連接DDS芯片，40MHZ有源晶振也與DDS芯片連接，DDS芯片 分別與橢圓低通濾波器和光電隔離模塊連接，光電隔離模塊與脈沖功率放大模塊連接，脈 沖功率放大模塊與MOSFET模塊連接，MOSFET模塊連接直流0-200V供電電源模塊和水處理 器；
所述的水處理器為電容式電磁水處理器或者電感式電磁水處理器。參見圖2和圖3，變頻水處理控制設備工作時，上位機按照圖2的程序流程圖工作， 下位機按照圖3的流程圖運行。開啟上位機，出現(xiàn)計算機的LABVIEW軟件平臺搭建的可視 化操作界面，如圖4、5、7所示，計算機還設置了可顯示當前工作頻率值、當前工作電壓值、 已工作時間和剩余工作時間的當前參數(shù)顯示模塊，如圖6和圖8所示；計算機還設置了可以 仿真顯示當前波形的輸出波形顯示模塊，如圖9所示。
參見圖10，所述的0-200V供電電源模塊包含電壓控制的軟件部分和硬件部分，該 模塊的工作過程如下首先由220V交流電經過變壓器降壓轉換，變成9V的交流電，9V交 流電一路經過整流、濾波和穩(wěn)壓等過程，得到5V的直流電流，用于單片機系統(tǒng)的供電，另一 路，9V的交流電經過電壓比較器進行過零比較，得到頻率為50Hz的方波信號，然后，將該 方波信號經倍頻器進行倍頻處理，得到頻率為IOOHz的信號，所述倍頻器由單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 74LS123構成，在輸入方波信號的上升沿和下降沿，分別得到一個脈沖信號，從而使方波信 號得到倍頻處理；將得到的信號輸入單片機，在信號的下降沿引起單片機外部中斷，單片機 在外部中斷處理程序中，根據從串口得到的電壓值和接收的A/D轉換得到的電壓值，將兩 者進行對比，根據兩者的差值經PID計算出相應的延時時間，然后，將延時時間相對應的控 制字寫入定時器的寄存器，啟動定時器開始定時，定時時間到，使單片機進 入定時中斷處理 程序，在中斷處理中，單片機輸出一個時間為IOus的脈沖信號，打開晶閘管，即在該周期的 剩余時間內，保持晶閘管開啟狀態(tài)，改變計算機輸入的電壓值，可以改變相應的延遲時間， 從而改變系統(tǒng)的輸出電壓，輸出電壓相應的波形如圖9所示，圖中，1為工頻波形、2為整形 波形、3為倍頻方波、4為控制脈沖、5為斬波波形和6為整流波形，Tl與T2之間為延時時 間。實施例2 將實施例1的本發(fā)明基于LABVIEW的變頻水處理控制系統(tǒng)用于水處理 過程，本發(fā)明控制系統(tǒng)的操作步驟是①在待水處理的設備上安裝好水處理器；②將本發(fā) 明的水處理器控制系統(tǒng)接入220V交流電源，開啟上位機，上位機和下位機的程序流程圖參 見圖2、3 ；出現(xiàn)計算機的操作界面參見圖4 ；③在操作界面中設置各個參數(shù)；先選擇電壓工 作模式如先選擇變電壓模式，在圖5所示的自定義電壓設置操作界面上，設置不同時刻的 不同電壓，設置好一組然后點擊“添加”，將設置的參數(shù)添加到動態(tài)數(shù)組，設置完所有的電壓 和時間值后，點擊“保存”，所設置的電壓——時間曲線就會顯示出來，如圖6所示，可以直 觀地看到某個電壓的作用時間，以及電壓變化的趨勢等。④選好電壓工作模式后，繼續(xù)在圖4的操作界面上，可在選擇頻率模式下在選頻 模式、掃頻模式、自定義變頻模式中選擇其中的一種與電壓模式任意的一種組合。選頻和掃 頻操作簡單，只需在圖4所示的操作界面上相應的面板中設置自己的參數(shù)即可，比如選擇 選頻，在選頻參數(shù)設置區(qū)域設置選頻工作頻率；選擇掃頻，則在掃頻參數(shù)設置區(qū)域設置起始 頻、截止頻、步進頻、時間間隔等；如果選擇自定義變頻則需切換到自定義頻率一電壓設置， 參見圖7，分別設置工作頻率、電壓、時間，點擊“添加”，添加到動態(tài)數(shù)組中后，點擊“保存”即 可運行，計算機同時生成相應的電壓/頻率——時間曲線，見圖8。⑤設置好參數(shù)后，點擊圖4界面中“連接設備”，單片機系統(tǒng)連接到計算機，計算機 通過通訊模塊將頻率值和電壓值實時地傳送到單片機系統(tǒng)，并開始計時，當計時時間到，計 算機通過RS232串口傳送下一個頻率的值，重新開始計時，重復以上過程，將設定的頻率值 在對應的時間內分別實時傳送完畢；
單片機對接收到的信息按不同的控制字分電壓和頻率，存在不同的暫存數(shù)組中。對于 接收到的頻率實時地傳送到DDS中去，并按圖3的流程圖經過計算轉換成DDS需要的頻率 控制字，控制DDS輸出頻率的變化，然后將當前頻率值通過LCD顯示出來，并且AD9850輸出 對應頻率的方波信號，將該信號進行光電隔離后，利用截止反偏脈沖功率放大電路進行功 率放大，放大后的方波幅值達到12V，輸出電流峰值可達到2A，可用于快速控制場效應管的開關，通過MOSFET控制直流電流的通斷，形成了方波電流驅動水處理器，形成頻率在IHz IMHz和電壓幅值0 200V范圍內任意改變電磁場，用于水處理。 本發(fā)明通過科學設計控制軟件與水處理控制設備，使本系統(tǒng)頻率覆蓋面廣，頻率 控制精度高，輸出功率強大，滿能足綜合水處理的要求，能同時具有殺菌、除垢防垢、防腐蝕 等功能。本控制系統(tǒng)的軟件操作方便，控制功能強大，本系統(tǒng)的設備性能優(yōu)良，使用安全可 靠，適用性廣，可廣泛應用于集中采暖、空調、熱水鍋爐、工業(yè)水處理、水質凈化等領域，本控 制系統(tǒng)也是研究變頻水處理技術的有效工具。
權利要求
一種基于LABVIEW的變頻水處理控制系統(tǒng)，由軟件控制部分和變頻水處理控制設備組成，其特征在于所述的軟件控制部分包含有計算機的LABVIEW程序和單片機程序，計算機LABVIEW程序的參數(shù)設置含有工作電壓模式選擇和工作頻率模式選擇，其中工作電壓模式選擇部分設置了定電壓模式和自定義變電壓模式；工作頻率選擇模式設有定頻模式、選頻模式和自定義變頻模式，還設置了顯示當前工作頻率值、當前工作電壓值、已工作時間和剩余工作時間的當前參數(shù)顯示模塊，以及顯示當前波形的輸出波形顯示模塊；單片機程序設有與計算機串口通信模塊、LCD液晶顯示模塊、DDS控制模塊和電壓控制模塊；所述的變頻水處理控制設備由計算機軟件控制平臺、RS232串口接口模塊、單片機、頻率顯示模塊、DDS芯片、40MHZ有源晶振、橢圓低通濾波器、光電隔離模塊、脈沖功率放大模塊、直流0～200V供電電源模塊、MOSFET模塊和水處理器組成，計算機軟件控制平臺通過RS232串口接口模塊與單片機和供電電源模塊連接，單片機連接DDS芯片，40MHZ有源晶振也與DDS芯片連接， DDS芯片分別與橢圓低通濾波器和光電隔離模塊連接，光電隔離模塊與脈沖功率放大模塊連接，脈沖功率放大模塊與MOSFET模塊連接，MOSFET模塊連接直流0～200V的供電電源模塊和電磁水處理器。
2.根據權利要求1所述的基于LABVIEW的變頻水處理控制系統(tǒng)，其特征在于所述的 變頻水處理控制設備中的DDS芯片選取AD9850直接數(shù)字頻率合成芯片作為頻率發(fā)生器。
3.根據權利要求1所述的基于LABVIEW的變頻水處理控制系統(tǒng)，其特征在于所述的 變頻水處理控制設備，其操作步驟為①在待處理的設施上安裝好水處理器；②控制系統(tǒng)接入220V交流電源，開啟上位機，出現(xiàn)計算機的操作界面；③在操作界面設置各個參數(shù)先選擇工作電壓模式，有定電壓模式和變電壓模式，選擇 變電壓模式時，則應設置不同時刻的不同電壓，設置好一組然后點擊“添加”，添加到動態(tài) 數(shù)組，設置完所有的電壓和時間值后，點擊“保存”，所設置的電壓——時間曲線就會顯示出 來；④繼續(xù)在計算機的操作界面上，在選擇頻率模式中，可選擇選頻、掃頻、自定義變頻三 種模式，選擇其中的一種與電壓模式的任意一種組合；選擇選頻模式，在選頻參數(shù)設置區(qū)域 設置選頻工作頻率；選擇掃頻模式，在掃頻參數(shù)設置區(qū)域設置起始頻、截止頻、步進頻、時間間隔；選擇自定義變頻模式，則需切換到自定義頻率參數(shù)設置的界面，分別設 置工作頻率、電壓、時間，點擊“添加”，將設置的參數(shù)添加到動態(tài)數(shù)組中，設置后點擊“保 存”，計算機同時生成相應的電壓/頻率——時間曲線；⑤點擊操作界面上“連接設備”，單片機系統(tǒng)連接到計算機，計算機通過通訊模塊將頻 率值和電壓值實時地傳送到單片機系統(tǒng)，并開始計時，當計時時間到，計算機通過RS232串 口傳送下一個頻率的值，重新開始計時，重復以上過程，將設定的頻率值在對應的時間內分 別實時傳送完畢，發(fā)送完成信號，控制系統(tǒng)自動完成操作。
4.根據權利要求1所述的基于LABVIEW的變頻水處理控制系統(tǒng)，其特征在于所述的 變頻水處理控制設備中的電源模塊為0 200V供電數(shù)控電源模塊，包含軟件控制部分和硬 件驅動部分，軟件控制部分與頻率控制的軟件集成在一起，安裝在上位機計算機上，計算機 通過RS232串口向單片機發(fā)送所需電壓的值；硬件部分由變壓器連接220V交流電，變壓器 有一路經過整流濾波穩(wěn)壓模塊與單片機連接，變壓器還有一路經方波轉換模塊和倍頻器進行相應的處理后與單片機連 接，晶閘管控制模塊的輸入端與單片機和220V交流電連接，晶 閘管控制模塊的輸出經整流濾波單元進行整流濾波處理后輸出電壓值為O 200V的直流 電，向水處理器供電，同時，由A/D轉換模塊與輸出口相連，采集當前輸出電壓值輸入到單 片機中。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于LABVIEW的變頻水處理控制系統(tǒng)，由軟件控制部分和變頻水處理控制設備組成，軟件控制部分由計算機的LABVIEW程序和單片機程序組成；變頻水處理控制設備由計算機軟件控制平臺、串口接口模塊、單片機、DDS模塊、功率放大模塊、電源模塊和水處理器組成，本系統(tǒng)的控制設備頻率可在1Hz～1MHz間無級變化，輸出功率可在0～400W間無級調整，能夠滿足殺菌、防垢除垢、防腐蝕等各種不同的水處理要求。本控制系統(tǒng)的軟件操作方便，控制功能強大，設備性能優(yōu)良，使用安全可靠，適用性高，可廣泛應用于集中采暖、空調、熱水鍋爐、工業(yè)水處理、水質凈化等領域，本控制系統(tǒng)也是研究變頻水處理技術的有效工具。
文檔編號G05B19/042GK101866156SQ20101023188
公開日2010年10月20日 申請日期2010年7月21日 優(yōu)先權日2010年7月21日
發(fā)明者劉東升, 劉小康, 周冬梅, 張思文, 饒建華 申請人:中國地質大學(武漢)