大功率高频电磁阻垢水处理控制系统及其控制方法

1.一种大功率高频电磁阻垢水处理控制系统，包括一个设置有阳极（61）和阴极（62）的水处理腔（6）以及为所述水处理腔（6）提供高频信号的信号发生器；
其特征在于：所述信号发生器由信号发生电路和功率放大电路（5）组成，在信号发生电路中设置有微控制器（9），该微控制器（9）上连接有温度/流速检测器（1）、电导率/pH检测器（7）、键盘（8）、LCD显示器（2）以及数字频率合成器（4），所述微控制器（9）接收所述温度/流速检测器（1）和电导率/pH检测器（7）检测的数据以及键盘（8）输入的数据，控制所述数字频率合成器（4）输出的高频信号的频率；
所述数字频率合成器（4）上连接有有源晶振（10），该数字频率合成器（4）输出的高频信号经所述功率放大电路（5）放大后加载到所述水处理腔（6）的阳极（61）和阴极（62）上；
所述 LCD显示器（2）用于显示所述温度/流速检测器（1）和电导率/pH检测器（7）所检测的数据以及键盘（8）所输入的数据；
所述功率放大电路（5）由MOSFET驱动电路、全桥功率放大电路以及可调直流电源VCC组成，其中MOSFET驱动电路中设置有光耦芯片（U1）和MOSFET驱动芯片（U2），所述数字频率合成器（4）的高频信号输出端(J1)与所述光耦芯片（U1）的输入端连接，该光耦芯片（U1）的输出端连接在所述MOSFET驱动芯片（U2）的输入端上，该MOSFET驱动芯片（U2）的输出端与第一二极管（D1）的正极连接，该第一二极管（D1）的负极与第一MOS管（Q1）的栅极连接，该第一MOS管（Q1）的源极与第三二极管（D3）的正极连接，该第一MOS管（Q1）的漏极与直流电源（+15）连接，所述第三二极管（D3）的负极连接第四二极管（D4）的正极，该第四二极管（D4）的负极连接第二MOS管（Q2）的漏极，该第二MOS管（Q2）的源极接地，该第二MOS管（Q2）的栅极连接第二二极管（D2）的正极，该第二二极管（D2）的负极连接所述第一二极管（D1）的正极；
所述第一二极管（D1）的负极还与第二电阻（R2）的一端连接，该第二电阻（R2）串联第三电阻（R3）后与所述第二MOS管（Q2）的栅极连接；
所述第一MOS管（Q1）的源极还与第四电阻（R4）的一端连接，该第四电阻（R4）的另一端串联第五电阻（R5）后与所述第二MOS管（Q2）的漏极连接；
所述第三二极管（D3）的负极还经第七电阻（R7）接地，在第三二极管（D3）的负极上还与第六电阻（R6）的一端连接，该第六电阻（R6）的另一端驱动所述全桥功率放大电路中的开关管；
所述可调直流电源VCC加载到所述全桥功率放大电路中的开关管上，用于改变系统的输出功率。
2.根据权利要求1所述的大功率高频电磁阻垢水处理控制系统，其特征在于：所述微控制器（9）上还连接有上位机（3），该上位机（3）用于存储和处理所述温度/流速检测器（1）和电导率/pH检测器（7）所检测的数据。
3.根据权利要求2所述的大功率高频电磁阻垢水处理控制系统，其特征在于：所述上位机（3）、温度/流速检测器（1）以及电导率/pH检测器（7）与所述微控制器（9）均通过DB9接口连接，在微控制器（9）上设置有第一通信端口组（RX1、TX1）和第二通信端口组（RX2、TX2），所述微控制器（9）的第一通信端口组（RX1、TX1）的两根引脚分别与串口芯片MAX232的第12管脚（R1OUT）和第11管脚连接（T1IN）连接，所述微控制器（9）的第二通信端口组（RX2、TX2）的两根引脚分别与所述串口芯片MAX232的第9管脚（R2OUT）和第10管脚连接（T2IN）连接，所述串口芯片MAX232的第8管脚（R2IN）和第7管脚（T2OUT）分别与第一DB9接口（J4）的第3脚和第2脚连接，该第一DB9接口（J4）用于连接所述电导率/pH检测器（7）；
所述串口芯片MAX232的第13管脚（R1IN）和第14管脚（T1OUT）分别与第二DB9接口（J3）的第3脚和第2脚连接，该第二DB9接口（J3）用于连接所述温度/流速检测器（1）中的温度传感器；
所述串口芯片MAX232的第13管脚（R1IN）和第14管脚（T1OUT）还分别与第三DB9接口（J2）的第3脚和第2脚连接，该第三DB9接口（J2）用于连接所述上位机（3）。
4.根据权利要求1所述的大功率高频电磁阻垢水处理控制系统，其特征在于：所述水处理腔（6）为圆柱形腔体，该腔体为导电材料，其外壳为所述阴极(62)，在腔体的正中间轴向设置有一根金属棒，该金属棒为所述阳极(61)。
5.一种如权利要求1所述的大功率高频电磁阻垢水处理控制系统的控制方法，其特征在于：微控制器（9）按照以下步骤进行控制：
第一步：系统初始化
开机后，微控制器（9）首先对温度/流速检测器（1）、电导率/pH检测器（7）以及LCD显示器（2）进行初始化；
第二步：进入模式选择
通过键盘（8）选择系统的工作模式，所述工作模式分为：自动频率调整模式、手动频率设定模式以及频率循环扫描模式；选定工作模式后系统进入各种工作模式的控制子程序；
微控制器（9）确定输出频率f并控制数字频率合成器（4）输出频率为f的高频信号；
第三步：检测温度、流速、pH以及电导率
所述微控制器（9）控制所述温度/流速检测器（1）以及电导率/pH检测器（7）进行温度、流速、pH以及电导率的检测，并将检测的结果显示在所述LCD显示器（2）上；
第四步：选择是否需要上传数据
通过所述键盘（8）选择是否需要将数据上传到上位机（3），如果需要上传数据，所述微控制器（9）则将检测到的温度、流速、pH值、电导率以及输出的高频信号频率值上传到所述上位机（3）上，数据上传完成后，系统返回所述第二步重新调整输出频率，并将数据显示在LCD显示器（2）上；
如果不需要上传数据，系统则直接返回第二步重新调整输出频率，并将数据显示在LCD显示器（2）上。
6.根据权利要求5所述的大功率高频电磁阻垢水处理控制系统的控制方法，其特征在于：所述自动频率调整模式的控制步骤有：
用于开始自动频率设定子程序的步骤：通过键盘（8）选择系统工作模式为自动频率调整模式，系统自动开始自动频率设定子程序；
用于设定初始频率等于f1的步骤：系统进入自动频率设定子程序后，自动设置高频信号输出频率为f1；
用于测量pH值和电导率的步骤：系统通过电导率/pH检测器（7）测试每一个频率点对应的pH值和电导率；
用于存储数据的步骤：将每个频率点对应的pH值和电导率存储在存储器中；
用于频率增加10KHZ的步骤：按步进为f2依次递高频信号的输出频率；
用于判断输出频率是否小于f3的步骤；
如果输出频率小于f3，则用于返回测量pH值和电导率的步骤；
如果输出频率不小于f3，则用于计算电导率最大时的频率f4的步骤:高频信号的输出频率范围为f1～f3，寻找测试结果中电导率最大的频点f4；
用于计算pH值最小时的频率f5的步骤：寻找测试结果中pH值最小的频点f5；
用于确定输出频率为（f4+f5）/2的步骤：按照（f4+f5）/2求出高频信号的输出最佳频点；
用于结束自动频率设定子程序的步骤。

大功率高频电磁阻垢水处理控制系统及其控制方法\n技术领域\n[0001] 本发明属于一种水处理系统，特别是涉及一种大功率高频电磁阻垢水处理控制系统及其控制方法。\n背景技术\n[0002] 目前，火电厂冷却塔循环水冷却装置处理水垢所采用的方法主要是化学方法，在水中加入阻垢剂，这导致处理成本增加，产生二次污染。随着国家对环保要求的标准越来越严格，无污染的物理阻垢方法受到了普遍关注。\n[0003] 现有的物理阻垢主要采用电磁阻垢技术，通过向水中施加高频电磁场而实现对水的处理。电磁场改变了水原有的分子结构，使较大的缔合水分子变成较小的缔合水分子集团，甚至单个水分子。这些活性较强的水分子聚集在已形成的晶核周围，破坏了碳酸钙晶体的结晶条件，抑制了晶核的长大。此外，高频电磁场处理既加速了晶核的生成，又抑制了晶核长大，碳酸钙晶粒起到晶种的作用，使得碳酸钙的结晶快速进行。不过，碳酸钙快速结晶一般会得到不稳定晶型，从而导致一部分坚硬的方解石向松软的文石转变。\n[0004] 高频电磁阻垢技术的核心部分是高频脉冲发生器，而现有技术的缺点是：目前大多数高频脉冲发生器输出功率都很低，频率不可调，电压幅值不可控，工作模式比较单一，应用的环境比较受限，不利于高频电磁阻垢机理研究。\n发明内容\n[0005] 本发明所要解决的问题在于提供一套频率和输出功率都可以调节的大功率高频电磁阻垢系统及其该系统的具体控制方法，要求系统具有多种工作模式，能够根据不同的水处理环境产生不同频率的高频信号以及不同功率的高频电磁场，使得电磁阻垢效果更佳。\n[0006] 为达到上述目的，本发明提供一种大功率高频电磁阻垢水处理控制系统，包括一个设置有阳极和阴极的水处理腔以及为所述水处理腔提供高频信号的信号发生器；\n[0007] 其关键在于：所述信号发生器由信号发生电路和功率放大电路组成，在信号发生电路中设置有微控制器，该微控制器上连接有温度/流速检测器、电导率/PH检测器、键盘、LCD显示器以及数字频率合成器，所述微控制器接收所述温度/流速检测器和电导率/PH检测器检测的数据以及键盘输入的数据，控制所述数字频率合成器输出的高频信号的频率；\n[0008] 所述数字频率合成器上连接有有源晶振，该数字频率合成器输出的高频信号经所述功率放大电路放大后加载到所述水处理腔的阳极和阴极上；\n[0009] 所述 LCD显示器用于显示所述温度/流速检测器和电导率/PH检测器所检测的数据以及键盘所输入的数据。\n[0010] 冷却塔中的冷却水在水处理腔中进行处理，该水处理腔的阳极和阴极上加载有大功率高频信号，从而在腔体内形成高频磁场，实现电磁阻垢。所述大功率高频信号通过信号发生器产生，该信号发生器由信号发生电路和功率放大电路组成，信号发生电路主要产生一个高频信号，而功率放大电路则是进行功率放大，信号发生电路的核心部分为微控制器和数字频率合成器，所述数字频率合成器外接有源晶振，可以实现频率合成，而且输出相位和频率可调，具体的调节和控制通过微控制器实现。\n[0011] 在微控制器上连接的温度/流速检测器以及电导率/PH检测器，可以对处理水的温度、流速、PH值以及电导率进行实时检测，检测结果实时显示在所述LCD显示器上，检测人员可以通过检测的结果对输出的高频信号进行手动调整，比如修改高频信号的频率。\n[0012] 微控制器也可以进行输出频率的自动调整，在微控制器内固化有控制程序，通过分析检测到的PH值以及电导率，确定出最佳的处理效果时的频率点，并将该频率点作为高频信号的输出频率。\n[0013] 微控制器内还可以固化频率扫描程序，使得系统的输出频率在某一频段内按扫频的方式呈周期性的循环变化，以适应不同的应用环境。\n[0014] 所述微控制器上还连接有上位机，该上位机用于存储和处理所述温度/流速检测器和电导率/PH检测器所检测的数据。\n[0015] 微控制器将温度/流速检测器以及电导率/PH检测器所检测的结果上传到上位机中，上位机具有更强的数据处理能力，可以通过上位机的处理更直观的显示出检测结果，比如上位机可以通过条形图或波形图等形式来显示检测数据的变化情况。\n[0016] 所述上位机、温度/流速检测器以及电导率/PH检测器与所述微控制器均通过DB9接口连接，在微控制器上设置有第一通信端口组和第二通信端口组，所述微控制器的第一通信端口组的两根引脚分别与所述串口芯片的第12管脚和第11管脚连接连接，所述微控制器的第二通信端口组的两根引脚分别与所述串口芯片的第9管脚和第10管脚连接连接，所述串口芯片的第8管脚和第7管脚分别与第一DB9接口的第3脚和第2脚连接，该第一DB9接口用于连接所述电导率/PH检测器；\n[0017] 所述串口芯片的第13管脚和第14管脚分别与第二DB9接口的第3脚和第2脚连接，该第二DB9接口用于连接所述温度/流速检测器中的温度传感器；\n[0018] 所述串口芯片的第13管脚和第14管脚还分别与第三DB9接口的第3脚和第2脚连接，该第三DB9接口用于连接所述上位机。\n[0019] DB9接口即为常用的RS232串口，通过串口芯片将微控制器的两路串行通信端口转换为RS232接口，使其与外部的传感器和上位机连接。\n[0020] 所述功率放大电路由MOSFET驱动电路、全桥功率放大电路以及可调直流电源组成，其中MOSFET驱动电路中设置有光耦芯片和MOSFET驱动芯片，所述数字频率合成器的高频信号输出端与所述光耦芯片的输入端连接，该光耦芯片的输出端连接在所述MOSFET驱动芯片的输入端上，该MOSFET驱动芯片的输出端与第一二极管的正极连接，该第一二极管的负极与第一MOS管的栅极连接，该第一MOS管的源极与第三二极管的正极连接，该第一MOS管的漏极与直流电源连接，所述第三二极管的负极连接第四二极管的正极，该第四二极管的负极连接第二MOS管的漏极，该第二MOS管的源极接地，该第二MOS管的栅极连接第二二极管的正极，该第二二极管的负极连接所述第一二极管的正极；\n[0021] 所述第一二极管的负极还与第二电阻的一端连接，该第二电阻串联第三电阻后与所述第二MOS管的栅极连接；\n[0022] 所述第一MOS管的源极还与第四电阻的一端连接，该第四电阻的另一端串联第五电阻后与所述第二MOS管的漏极连接；\n[0023] 所述第三二极管的负极还经第七电阻接地，在第三二极管的负极上还与第六电阻的一端连接，该第六电阻的另一端驱动所述全桥功率放大电路中的开关管；\n[0024] 所述可调直流电源加载到所述全桥功率放大电路中的开关管上，用于改变系统的输出功率。\n[0025] 全桥功率放大电路综合半桥以及推免式电路的优点，使得电流不变，而极间电压为单级结构极间电压的一半。电路中的MOS管工作在D类开关状态，整个功率放大电路的效率可达80%，四个MOSFET驱动电路模块通过高速光耦相互隔离浮地，高频信号发生电路产生两组反相的脉冲信号，经MOSFET驱动模块调理成为驱动电流，适于控制MOS管的信号，这两组信号分别控制两个半桥电路在一个周期内导通半个周期时间。\n[0026] 通过调节可调直流电源的输出电压，实现功率放大电路的输出电压幅值可调。\n[0027] 所述水处理腔为圆柱形腔体，该腔体为导电材料，其外壳为所述阴极，在腔体的正中间轴向设置有一根金属棒，该金属棒为所述阳极。\n[0028] 输出的高频信号加载到水处理腔的阳极和阴极之间，这样可以在极间形成电流的回路，从而产生高频电磁场，流经处理腔的液体作为动态负载。当冷却水流经过带有高频电磁场的处理腔时，吸收电磁能量，从而提高冷却水的活化性，改变碳酸钙晶体的结构和生成速率，起到阻垢的作用。\n[0029] 本发明还提供了一种所述大功率高频电磁阻垢水处理控制系统的控制方法，其中微控制器按照以下步骤进行控制：\n[0030] 第一步：系统初始化\n[0031] 开机后，微控制器首先对温度/流速检测器、电导率/PH检测器以及LCD显示器进行初始化，使得各种检测设备通电工作；\n[0032] 第二步：进入模式选择\n[0033] 通过键盘选择系统的工作模式，所述工作模式分为：自动频率调整模式、手动频率设定模式以及频率循环扫描模式；在键盘上直接按键即可选定系统的工作模式，在微控制器内固化有各种工作模式的控制子程序，按照不同工作模式下的控制程序，微控制器确定输出频率f并控制数字频率合成器输出频率为f的高频信号；\n[0034] 第三步：检测温度、流速、PH以及电导率\n[0035] 所述微控制器控制所述温度/流速检测器以及电导率/PH检测器进行温度、流速、PH以及电导率的检测，并将检测的结果显示在所述LCD显示器上；\n[0036] 第四步：选择是否需要上传数据\n[0037] 通过所述键盘选择是否需要将数据上传到上位机，如果需要上传数据，所述微控制器则将检测到的温度、流速、PH值、电导率以及输出高频信号的频率值上传到所述上位机上，数据上传完成后，系统返回第二步重新调整输出频率，并将数据显示在LCD显示器上；\n[0038] 如果不需要上传数据，系统则直接返回第二步重新调整输出频率，并将数据显示在LCD显示器上。\n[0039] 如果采用手动频率设定模式，则用户通过键盘直接设定高频输出信号的频率值，确认输入值后微控制器便控制数字频率合成器合成设定频率的高频信号，该高频信号通过功率放大器放大后加载到水处理腔的阳极和阴极上，从而在水处理腔内产生高频电磁场，流经水处理腔的冷却水进行处理。\n[0040] 如果选择频率循环扫描模式，则微控制器直接控制所述数字频率合成器，使得输出的高频信号频率在某一频段内连续变化，并且按照一定的周期进行循环。\n[0041] 如果选择自动频率调整模式，则微控制器按照以下步骤进行：\n[0042] 用于开始自动频率设定子程序的步骤：通过键盘选择系统工作模式为自动频率调整模式，系统自动开始自动频率设定子程序；\n[0043] 用于设定初始频率等于f1的步骤：系统进入自动频率设定子程序后，自动设置高频信号输出频率为f1；\n[0044] 用于测量PH值和电导率的步骤：系统通过电导率/PH检测器测试每一个频率点对应的PH值和电导率；\n[0045] 用于存储数据的步骤：将每个频率点对应的PH值和电导率存储在存储器中；\n[0046] 用于频率增加10KHZ的步骤：按步进为f2依次递高频信号的输出频率；\n[0047] 用于判断输出频率是否小于f3的步骤；\n[0048] 如果输出频率小于f3，则用于返回测量PH值和电导率的步骤；\n[0049] 如果输出频率不小于f3，则用于计算电导率最大时的频率f4的步骤:高频信号的输出频率范围为f1～f3，寻找测试结果中电导率最大的频点f4；\n[0050] 用于计算PH值最小时的频率f5的步骤：寻找测试结果中PH值最小的频点f5；\n[0051] 用于确定输出频率为（f4+f5）/2的步骤：按照（f4+f5）/2求出高频信号的输出最佳频点；\n[0052] 用于结束自动频率设定子程序的步骤。\n[0053] 采用自动频率调整模式，微控制器控制数字频率合成器按照输出高频信号频率依次递增的方式进行控制，其中频率变化范围为f1～f3，步进为f2，通过对每一个频点的PH值和电导率进行检测，寻找出电导率最大的频点f4和PH值最小的频点f5，最终控制器按照（f4+f5）/2确定出高频信号的最佳频点，使得数字频率合成器输出频率为（f4+f5）/2的高频信号，该高频信号经过功率放大电路后加载到水处理腔上，实现电磁阻垢。\n[0054] 本发明的显著效果是：结构简单，效果良好，输出高频信号的频率和功率都可以根据具体的应用情况进行调节，而且系统具有多种工作模式，信号频率既能通过手工设定，又能通过系统自动检测而获取，还能采取扫频方式进行输出，扩大了系统的应用环境，水处理的效果也更佳。\n附图说明\n[0055] 图1是本发明的电路系统框图；\n[0056] 图2是全桥功率放大电路的电路结构图；\n[0057] 图3是水处理腔的结构示意图；\n[0058] 图4是微控制器的管脚分布图；\n[0059] 图5是本发明中传感器接口和上位机接口的电路原理图；\n[0060] 图6是高频信号发生电路的电路连接关系图；\n[0061] 图7是MOS管的驱动电路图；\n[0062] 图8是微控制器内的主程序流程图；\n[0063] 图9是微控制器内自动频率设定子主程序流程图。\n具体实施方式\n[0064] 下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。\n[0065] 如图1，2所示，一种大功率高频电磁阻垢水处理控制系统，包括一个设置有阳极\n61和阴极62的水处理腔6以及为所述水处理腔6提供高频信号的信号发生器；\n[0066] 所述信号发生器由信号发生电路和功率放大电路5组成，功率放大电路5是由MOSFET驱动电路、全桥功率放大电路以及可调直流电源VCC组成，信号发生电路中设置有微控制器9，该微控制器9上连接有温度/流速检测器1、电导率/PH检测器7、键盘8、LCD显示器2以及数字频率合成器4，所述微控制器9接收所述温度/流速检测器1和电导率/PH检测器7检测的数据以及键盘8输入的数据，控制所述数字频率合成器4输出的高频信号的频率；\n[0067] 所述数字频率合成器4上连接有有源晶振10，该数字频率合成器4输出的高频信号经所述功率放大电路5放大后加载到所述水处理腔6的阳极61和阴极62上；\n[0068] 所述 LCD显示器2用于显示所述温度/流速检测器1和电导率/PH检测器7所检测的数据以及键盘8所输入的数据。\n[0069] 所述微控制器9上还连接有上位机3，该上位机3用于存储和处理所述温度/流速检测器1和电导率/PH检测器7所检测的数据。\n[0070] 如图3，4所示，在具体实施过程中，所述微控制器9采用芯片型号为DSPIC30F6010A单片机，通过稳压电源为单片机提供+5V直流电源，外部时钟为10MHZ晶振，所述数字频率合成器4采用直接数字频率合成器（DDS）芯片AD9850，该芯片具有分辨率高，转换时间短，相位联系等优点。AD9850内含可编程DDS系统和高速比较器，能实现全数字编程控制的频率合成，AD9850芯片外接有40MHZ的有源晶振10，微控制器9采用并行方式与所述数字频率合成器4连接，可以通过输出的数据信号和控制信号调整AD9850的输出相位和频率，所述AD9850芯片的外部扩展电路如图4所示，该电路通常在芯片使用说明书中都有相关工作原理说明，在此不再累述。\n[0071] 如图5所示，所述功率放大电路5由MOSFET驱动电路、全桥功率放大电路以及可调直流电源组成，其中MOSFET驱动电路中设置有光耦芯片U1和MOSFET驱动芯片U2，所述数字频率合成器4的高频信号输出端J1与所述光耦芯片U1的输入端连接，该光耦芯片U1的输出端连接在所述MOSFET驱动芯片U2的输入端上，该MOSFET驱动芯片U2的输出端与第一二极管D1的正极连接，该第一二极管D1的负极与第一MOS管Q1的栅极连接，该第一MOS管Q1的源极与第三二极管D3的正极连接，该第一MOS管Q1的漏极与直流电源+15连接，所述第三二极管D3的负极连接第四二极管D4的正极，该第四二极管D4的负极连接第二MOS管Q2的漏极，该第二MOS管Q2的源极接地，该第二MOS管Q2的栅极连接第二二极管D2的正极，该第二二极管D2的负极连接所述第一二极管D1的正极；\n[0072] 所述第一二极管D1的负极还与第二电阻R2的一端连接，该第二电阻R2串第三电阻R3后与所述第二MOS管Q2的栅极连接；\n[0073] 所述第一MOS管Q1的源极还与第四电阻R4的一端连接，该第四电阻R4的另一端串第五电阻R5后与所述第二MOS管Q2的漏极连接；\n[0074] 所述第三二极管D3的负极还经第七电阻R7接地，在第三二极管D3的负极上还与第六电阻R6的一端连接，该第六电阻R6的另一端驱动所述全桥功率放大电路中的开关管；\n[0075] MOSFET驱动电路采用集成的MOSFET驱动芯片MIC4451，可提供12A的峰值输出电流，实现MOSFET的高速导通。AD9850数字频率合成器输出的高频方波信号通过HCPL2360高速光耦芯片U1进行光耦隔离，隔离后的信号输入到MOSFET驱动芯片MIC4451芯片U2的输入端，MOSFET驱动芯片U2的输出端经过第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、第二电阻R2、第三电阻R3以及第一MOS管Q1和第二MOS管Q2等元件组成的电路进行信号调整，最终输出合适的MOSFET驱动信号，驱动所述全桥功率放大电路中的MOS管。\n[0076] 全桥功率放大电路中的MOS管选用高速大功率的ATP1001RBN，其开关频率可达\n1MHz，工作在D类开关状态，整个功率放大电路的效率可达80%以上。四个MOSFET驱动电路模块通过高速光耦相互隔离浮地。高频信号发生电路产生两组反相的脉冲信号，经MOSFET驱动模块调理成为驱动电流，适于控制MOSFET的信号。这两组信号分别控制两个半桥电路在一个周期内导通半个周期的时间。\n[0077] 如图6所示，所述上位机3、温度/流速检测器1以及电导率/PH检测器7与所述微控制器9均通过DB9接口连接，在微控制器9上设置有第一通信端口组RX1、TX1和第二通信端口组RX2、TX2，所述微控制器9的第一通信端口组RX1、TX1的两根引脚分别与所述串口芯片MAX232的第12管脚R1OUT和第11管脚连接T1IN连接，所述微控制器9的第二通信端口组RX2、TX2的两根引脚分别与所述串口芯片MAX232的第9管脚R2OUT和第10管脚连接T2IN连接，所述串口芯片MAX232的第8管脚R2IN和第7管脚T2OUT分别与第一DB9接口J4的第3脚和第2脚连接，该第一DB9接口J4用于连接所述电导率/PH检测器7；\n[0078] 所述串口芯片MAX232的第13管脚R1IN和第14管脚T1OUT分别与第二DB9接口J3的第3脚和第2脚连接，该第二DB9接口J3用于连接所述温度/流速检测器1中的温度传感器；\n[0079] 所述串口芯片MAX232的第13管脚R1IN和第14管脚T1OUT还分别与第三DB9接口J2的第3脚和第2脚连接，该第三DB9接口J2用于连接所述上位机3。\n[0080] 传感器信号和上位机通信信号均利用串行方式与单片机进行数据传输，节约了单片机的管脚，同时便于单片机内部编程进行数据处理。\n[0081] 如图7所示，所述水处理腔6为圆柱形腔体，该腔体为导电材料，其外壳为所述阴极62，在腔体的正中间轴向设置有一根金属棒，该金属棒为所述阳极61。\n[0082] 采用圆柱形腔体，腔体为导电材料。具体实施时，腔体长39cm，半径为6cm，其阳极为置于水管正中间的一根金属棒（直径8mm，长度约25cm），外壳作为阴极。高频信号发生器的输出的高频信号加在阳极和阴极之间，这样可以在极间形成电流的回路，流经处理腔的液体作为动态负载。当冷却水流经过带有高频电磁场的处理腔时，吸收电磁能量，从而提高冷却水的活化性，改变碳酸钙晶体的结构和生成速率，起到阻垢的作用。\n[0083] 如图8所示，本发明还提供了一种大功率高频电磁阻垢水处理控制系统的控制方法，由微控制器9按照以下步骤进行控制：\n[0084] 第一步：系统初始化\n[0085] 开机后，微控制器9首先对温度/流速检测器1、电导率/PH检测器7以及LCD显示器2进行初始化；\n[0086] 第二步：进入模式选择\n[0087] 通过键盘8选择系统的工作模式，所述工作模式分为：自动频率调整模式、手动频率设定模式以及频率循环扫描模式；选定工作模式后系统进入各种工作模式的控制子程序；微控制器9确定输出频率f并控制数字频率合成器4输出频率为f的高频信号；\n[0088] 第三步：检测温度、流速、PH以及电导率\n[0089] 所述微控制器9控制所述温度/流速检测器1以及电导率/PH检测器7进行温度、流速、PH以及电导率的检测，并将检测的结果显示在所述LCD显示器2上；\n[0090] 第四步：选择是否需要上传数据\n[0091] 通过所述键盘8选择是否需要将数据上传到上位机3，如果需要上传数据，所述微控制器9则将检测到的温度、流速、PH值、电导率以及输出高频信号的频率值上传到所述上位机3上，数据上传完成后，系统返回第二步重新调整输出频率，并将数据显示在LCD显示器2上；\n[0092] 如果不需要上传数据，系统则直接返回第二步重新调整输出频率，并将数据显示在LCD显示器2上。\n[0093] 如图9所示，所述自动频率调整模式的控制步骤有：\n[0094] 用于开始自动频率设定子程序的步骤：通过键盘8选择系统工作模式为自动频率调整模式，系统自动开始自动频率设定子程序；\n[0095] 用于设定初始频率等于10KHZ的步骤：系统进入自动频率设定子程序后，自动设置高频信号输出频率为10KHZ；\n[0096] 用于测量PH值和电导率的步骤：系统通过电导率/PH检测器7测试每一个频率点对应的PH值和电导率；\n[0097] 用于存储数据的步骤：将每个频率点对应的PH值和电导率存储在存储器中；\n[0098] 用于频率增加10KHZ的步骤：按步进为10KHz依次递高频信号的输出频率；\n[0099] 用于判断输出频率是否小于1MHZ的步骤；\n[0100] 如果输出频率小于1MHZ，则用于返回测量PH值和电导率的步骤；\n[0101] 如果输出频率不小于1MHZ，则用于计算电导率最大是的频率f1的步骤:高频信号的输出频率范围为10KHZ～1MHz，寻找测试结果中电导率最大的频点f4；\n[0102] 用于计算PH值最小时的频率f2的步骤：寻找测试结果中PH值最小的频点f5；\n[0103] 用于确定输出频率为（f4+f5）/2的步骤：按照（f4+f5）/2求出高频信号的输出最佳频点；\n[0104] 用于结束自动频率设定子程序的步骤。\n[0105] 本发明的工作原理是：\n[0106] 利用微控制器9控制温度/流速检测器1和电导率/PH检测器7对冷却水进行采样分析，主要选择电导率和PH值作为判断标准，由于电导率的变化反映了电磁场对水中杂质溶解度的影响。当水中所含无机盐的浓度降低时，电导率则随之降低。经电磁场处理后，若溶液的电导率增大，则说明处理后溶液的离子浓度增加，即减少了结垢；反之若溶液的电导率减小，则说明处理后溶液的离子浓度降低，部分成垢离子结合转化为水垢。因此，处理后的电导率越高，阻垢效果越好。\n[0107] 而pH值表示溶液酸性或碱性程度的数值。pH是溶液中氢离子活度的一种标度，也就是通常意义上溶液酸碱程度的衡量标准。水垢的主要成分为 。溶液pH值的降低也能够减弱 成垢的趋势，所以PH值越低说明阻垢效果越好。\n[0108] 根据以上结论，微控制器9通过控制数字频率合成器4输出不同频率的高频信号，分析各个频点所检测的电导率和PH值，最终可以确定出高频信号的最佳频点；\n[0109] 在具体应用中也可以由工作人员观察每个频点所检测出的数据结果，通过键盘8直接设置高频信号的输出频率，由微控制器9控制数字频率合成器4输出所设定频率值的高频信号，通过改变和观察所设频点的阻垢效果，最终确定出系统工作的最佳频点；\n[0110] 在微控制器9内还固化有频率扫描控制程序，工作时可以将系统的工作模式设定为频率循环扫描模式，微控制器9则控制所述数字频率合成器4按照预设的周期，使得高频信号在10KHZ～1MHz的范围内周期性的循环输出， 以适应不同的水处理环境。