專利名稱：用于流體處理系統(tǒng)的射頻識別系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及水處理系統(tǒng)，具體涉及用于水處理系統(tǒng)的射頻識別系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
本發(fā)明解決了與先前家庭或辦公室使用的水處理系統(tǒng)相關(guān)的多個難題。一個難題是，常規(guī)的水處理系統(tǒng)使用具有紫外線燈的照明裝置，在能量使用上效率很低。紫外燈若未開啟，就會導(dǎo)致微生物再生，所以照明裝置一般是保持連續(xù)工作以防止水處理系統(tǒng)中的微生物再生。常規(guī)的照明裝置開啟時，需要一個相當(dāng)長的開啟時間來充分激發(fā)紫外燈內(nèi)的氣體，使其輸出能夠達到預(yù)定光強，該預(yù)定光強度確保能夠適當(dāng)破壞水處理系統(tǒng)中的微生物。在紫外燈充分激勵之前，水處理系統(tǒng)中流出的水可能攜帶較高程度的活的微生物，其含量超出了我們所能接受的范圍。連續(xù)工作的照明裝置使用巨大的能量，十分消耗能源。而且，照明裝置連續(xù)工作，例如通宵工作，會使水處理系統(tǒng)單元中殘留的水變得過熱。
另外一個難題是照明裝置與水處理系統(tǒng)的電耦合。每次安裝水處理系統(tǒng)中的照明裝置時，照明裝置與水處理系統(tǒng)都必須機械和電學(xué)耦合，而每次拆卸照明裝置時，又必須解除耦合。這通常需要復(fù)雜和昂貴的安裝裝置。而且，必須萬分小心以確保電源經(jīng)過水處理系統(tǒng)時不弄濕電連接。
為減小水處理系統(tǒng)的尺寸，有時會使用同軸對準(zhǔn)照明裝置和過濾器裝置。在特定的水處理系統(tǒng)中，照明裝置和過濾器裝置有的能同時從水系統(tǒng)中拆卸，有的不能。如果這些裝置被同時拆卸，這些裝置通常會裝滿水，加上自重，它們會很沉。或者，即使照明裝置和過濾器裝置分別從水處理系統(tǒng)中拆卸，此時常出現(xiàn)的問題是，在處理過程中水會從這些裝置中的其中之一泄漏。
具有照明裝置的水處理系統(tǒng)單元所面臨的另一個難題是需要復(fù)雜的監(jiān)視系統(tǒng)來監(jiān)視照明裝置。隨著照明裝置的老化，照明裝置輸出的光強通常會減弱。最終，光強將低于有效殺傷微生物所需的水平。在光強到達此臨界最小強度之前，照明裝置需要更換。因此，監(jiān)視系統(tǒng)需要檢查水處理系統(tǒng)中的光強。這些監(jiān)視系統(tǒng)通常很昂貴。它們通常需要貴重的具有石英窗口的紫外線傳感器。
普通的鎮(zhèn)流器控制電路使用雙極晶體管和飽和變壓器來驅(qū)動燈。鎮(zhèn)流器控制電路在一定頻率振蕩，該頻率與材料磁性質(zhì)及變壓器的繞組布置有關(guān)。具有飽和變壓振蕩器的電路產(chǎn)生一種方波輸出，需要半橋晶體管在負載下硬開關(guān)(hard-switch)，還需要分立的電感來限制流經(jīng)放電燈的電流。
具有照明裝置和過濾器裝置的現(xiàn)有水處理系統(tǒng)的上述和其它不足，都在本發(fā)明中得到解決。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明公開了一種用于水處理系統(tǒng)(包括一個感應(yīng)耦合鎮(zhèn)流器電路)的電子控制系統(tǒng)。水處理系統(tǒng)在其他物質(zhì)中過濾水，引導(dǎo)水流從水源流到過濾器裝置。過濾器裝置從水流中排除有害顆粒。經(jīng)過過濾器裝置后，水被引導(dǎo)到可置換的紫外照明裝置。
水流經(jīng)過紫外照明裝置，經(jīng)高強度的紫外光照射，水源中的有機物質(zhì)被紫外照明裝置破壞。在工作開始時，紫外照明裝置就提供幾乎同步的高強度紫外光，這就比需要預(yù)熱時間的現(xiàn)有技術(shù)的水處理系統(tǒng)更具有優(yōu)勢。在開啟紫外照明裝置以后，水流通過出口裝置從水處理系統(tǒng)流出。
水處理系統(tǒng)的全部工作由一控制單元控制，該控制單元與紫外照明裝置及過濾器裝置電連接。在優(yōu)選的實施方案中，控制單元還與以下器件電連接流量傳感器，周圍環(huán)境溫度傳感器電路，周圍環(huán)境光傳感器電路，紫外光傳感器電路，功率探測電路，顯示器，音頻產(chǎn)生電路，記憶存貯器件，通訊端口以及射頻識別系統(tǒng)。這些器件都被控制單元監(jiān)視或控制，它們?yōu)樗幚硐到y(tǒng)帶來很多優(yōu)點，這在下面將有闡述。
水處理系統(tǒng)進一步包括與控制單元電連接的記憶存儲器件。該記憶存儲器件用于存儲與水處理系統(tǒng)及其相關(guān)部件有關(guān)的各項數(shù)據(jù)值。在本發(fā)明的優(yōu)選實施方案中，記憶存儲器件是一個EEPROM或其他等效存儲器件。通訊端口與控制單元相連，它提供控制單元與外圍設(shè)備(例如個人電腦或掌上監(jiān)視器件)雙向通信的能力。
射頻識別系統(tǒng)包括安置在每個紫外照明裝置中的紫外光應(yīng)答器。另外，射頻識別系統(tǒng)包括安置在過濾器設(shè)備中的過濾器應(yīng)答器。紫外光應(yīng)答器和過濾應(yīng)答器使用射頻與射頻識別系統(tǒng)進行通信。每個應(yīng)答器包括紫外照明裝置和過濾器裝置的特定信息。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該知道接觸式識別系統(tǒng)可以用來代替射頻識別系統(tǒng)。
在本發(fā)明的優(yōu)選實施例總，公開了具有射頻識別系統(tǒng)的流體處理系統(tǒng)。該流體處理系統(tǒng)包括控制單元；與控制單元電學(xué)相連的基站；至少一個安置在電磁輻射發(fā)射器件裝置中的射頻識別應(yīng)答器，該電磁輻射發(fā)射器件裝置與基站進行無線電通信。在本發(fā)明的另一優(yōu)選實施例中，電磁輻射發(fā)射裝置被過濾器裝置代替。
本發(fā)明公開的另一優(yōu)選方法涉及流體處理系統(tǒng)中監(jiān)視電磁輻射發(fā)射裝置信息的方法。該方法包括以下步驟提供流體處理系統(tǒng)所用的電磁輻射發(fā)射裝置；使用安置在電磁輻射發(fā)射裝置中的電磁輻射發(fā)射識別應(yīng)答器產(chǎn)生電磁輻射發(fā)射裝置信息信號；發(fā)送電磁輻射發(fā)射裝置信息信號到安置在流體處理系統(tǒng)中的基站；將所述的電磁輻射發(fā)射裝置信息信號送入控制單元。在另一優(yōu)選實施例中，電磁輻射發(fā)射裝置可以被過濾器裝置代替。
結(jié)合附圖以及下面的本發(fā)明現(xiàn)有優(yōu)選實施例的詳細描述，本發(fā)明的上述特征和其它特征與優(yōu)點將顯而易見。


圖1是水處理系統(tǒng)主機架的透視圖，頂護罩被移開，過濾器裝置和紫外照明裝置也從基部單元移開。
圖2A-C是水處理系統(tǒng)主要組件的分解圖。
圖3示出了水處理系統(tǒng)主要電路和裝置的框圖。
圖4示出了感應(yīng)耦合鎮(zhèn)流器電路的框圖。
圖5是部分感應(yīng)耦合鎮(zhèn)流器電路、鎮(zhèn)流器反饋電路和聯(lián)鎖電路的電路圖。
圖6示出了紫外照明裝置的二次線圈、諧振照明電路和紫外燈。
圖7是啟動電路的電路圖。
圖8示出了用于水處理系統(tǒng)的射頻識別系統(tǒng)的電路圖。
圖9是流量傳感器電路的電路圖。
圖10是周圍環(huán)境光傳感器電路的電路圖。
圖11是紫外光傳感器電路的電路圖。
圖12是周圍環(huán)境溫度傳感器電路的電路圖。
圖13是音頻產(chǎn)生電路的電路圖。
圖14是通訊端口的電路圖。
具體實施例方式
參照圖1，本發(fā)明公開了一種用于水處理系統(tǒng)10的電子控制系統(tǒng)，該水處理系統(tǒng)通常使用碳基(carbon-based)過濾器和紫外光來凈化水。為評估本發(fā)明，具有優(yōu)選水處理系統(tǒng)10的機械方面的一般背景知識是很重要的。優(yōu)選水處理系統(tǒng)10包括主機架12、可替換的紫外照明裝置14和過濾器裝置16。紫外照明裝置14和過濾器裝置16可以從主機架12上拆卸和替換。主機架12包括底護罩18，背護罩20，前護罩22，頂護罩24和內(nèi)部套管護罩26。透鏡28容納有顯示器106(見圖3)，通過顯示器106可以顯示水處理系統(tǒng)10狀態(tài)的有關(guān)信息。為裝配水處理系統(tǒng)10，先將紫外照明裝置14牢固的安置在主機架12中，然后過濾器裝置16安置在紫外照明裝置14上和主機架12中。
本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該知道，可替換的紫外照明裝置14也可以制造為不可替換的方式。另外，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該知道可替換的紫外照明裝置14可以和多種不同類型的電磁輻射發(fā)射裝置互換。照這樣，本發(fā)明不應(yīng)理解為僅涵蓋使用紫外照明裝置的水處理系統(tǒng)，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該知道公開的紫外照明裝置14代表本發(fā)明的優(yōu)選實施方案。
參照圖2A-C，與本發(fā)明有關(guān)的水處理系統(tǒng)10的主要機械部件以透視圖的形式示出。如圖2A所述，內(nèi)部套管護罩26包括多個內(nèi)部套管蓋30，一個入口筏裝置32和一個具有出口杯36的出口杯裝置34。底護罩裝置38被進一步公開，其包括底護罩18，入口裝置40和出口裝置42。電子裝置44牢固的裝配在底護罩18中，這在下面將有詳述。當(dāng)水處理系統(tǒng)10裝配完全時，這些部件被牢固的安裝在底護罩18，背護罩20，前護罩22，頂護罩24，內(nèi)部套管護罩26及透鏡28中。在優(yōu)選的實施例中，磁鐵支架46和磁鐵48也安裝在頂護罩24中。
參照圖2B，紫外照明裝置14一般包括基部子組件50，二次線圈52，底部支撐子組件54，頂部支撐組件56，一對石英套管58，紫外燈60，O型環(huán)62和一對協(xié)同工作的外殼反射鏡子組件64。一般而言，二次線圈52，底部支撐子組件54和外殼反射鏡子組件64與基部子組件50相連。外殼反射鏡子組件64中安置有石英管對58，紫外燈60和O型環(huán)62。當(dāng)紫外照明裝置14裝配完全時，頂部支撐部件56牢固的安置在外殼反射鏡裝置64頂部的上方。
如圖2C所述，過濾器裝置16一般包括基部裝置66，過濾塊裝置68，過濾器機架70和彈性塑料的過濾器機架夾72。一般而言，過濾塊裝置68安置在基部裝置66的上方，而基部裝置66，反過來被過濾器機架70包圍。過濾器機架夾72安裝在過濾器機架70頂部的上方，進而為拆卸過濾器機架70提供了好的夾具。過濾器裝置16引導(dǎo)水流在到達紫外照明裝置14之前經(jīng)過過濾塊裝置68進行過濾。
參照圖3，本發(fā)明公開了用于上述水處理系統(tǒng)10的電子控制系統(tǒng)100。在優(yōu)選實施例中，水處理系統(tǒng)10由控制單元102控制，該控制單元最好是微處理器。如圖所述，控制單元102通過感應(yīng)耦合鎮(zhèn)流器電路103與紫外照明裝置14電連接。如在下面詳細說明的，該控制單元102還通過雙向無線通信與紫外照明裝置14電連接。工作時，控制單元102能夠產(chǎn)生輸入到感應(yīng)耦合鎮(zhèn)流器電路的預(yù)設(shè)電信號，立即激勵照明裝置14，進而，獲得處理水流的高強度紫外光。
在優(yōu)選的實施例中，控制單元102還與以下部件相連流量傳感器電路104，顯示器106，周圍環(huán)境光傳感器電路108，可見光傳感器電路110，功率監(jiān)測電路112，周圍環(huán)境溫度傳感器電路114，音頻產(chǎn)生電路116，記憶存儲器器件118，通訊端口120，鎮(zhèn)流器反饋電路122以及射頻識別系統(tǒng)124。圖3還進一步示出，紫外光射頻識別應(yīng)答器126與紫外照明裝置14相連，過濾器射頻識別應(yīng)答器128與過濾器裝置16相連。紫外線射頻識別應(yīng)答器126和過濾器射頻識別應(yīng)答器128使用雙向無線通訊與射頻識別系統(tǒng)124進行通信，這在后面將有較詳細的闡述。
一般而言，控制單元102利用流量傳感器電路104來判斷水或流體何時流動并且跟蹤水處理系統(tǒng)10處理的水或流體的體積。顯示器106由控制單元102驅(qū)動，用來顯示水處理系統(tǒng)10的狀態(tài)信息。本領(lǐng)域現(xiàn)有已知的多種類型的顯示器都可以應(yīng)用于本發(fā)明；優(yōu)選的顯示器是真空熒光顯示器。周圍環(huán)境光傳感器電路108測量周圍環(huán)境光大小，進而，為控制單元102提供電信號使其能相應(yīng)調(diào)整顯示器106的強度。
可見光傳感器電路110為控制單元102提供與紫外照明裝置14發(fā)射光強有關(guān)的電信號。這尤為重要，因為控制單元102根據(jù)這些信號增加或減弱紫外照明裝置14發(fā)射的電磁輻射。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該知道本發(fā)明中可見光傳感器電路110可以與多種電磁輻射傳感器電路(這些電磁輻射傳感器電路能夠感應(yīng)不同電磁輻射發(fā)射器件發(fā)出的電磁輻射的強度)互換。
功率監(jiān)測電路112為控制單元102提供表明水處理系統(tǒng)10有無功率的電信號。功率由外部電源(例如一個普通的功率輸出口)提供到水處理系統(tǒng)10。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該知道存在多種這樣的電路，能夠監(jiān)視外部電源并且提供響應(yīng)于功率損失的電信號。
周圍環(huán)境溫度傳感器電路114測量大氣的周圍環(huán)境溫度，這樣水處理系統(tǒng)10可以維持在凝固溫度或一些其它預(yù)設(shè)溫度以上。如有需要，控制單元102激勵紫外燈60產(chǎn)生熱量?？刂茊卧?02利用音頻產(chǎn)生電路116產(chǎn)生音頻發(fā)音。音頻發(fā)音一般在水處理系統(tǒng)10處于預(yù)設(shè)系統(tǒng)狀態(tài)時發(fā)生。控制單元102識別這些預(yù)設(shè)系統(tǒng)狀態(tài)，激活音頻產(chǎn)生電路116產(chǎn)生音頻發(fā)音。
如前所述，記憶存儲器器件118還與控制單元102電連接。記憶存儲器器件118用于存儲與水處理系統(tǒng)10及其相關(guān)部件相關(guān)的各種數(shù)據(jù)值。本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，記憶存儲器器件118為EEPROM或其他等效存儲器器件。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該知道本發(fā)明可以使用多種記憶存儲器器件。
通訊端口120還與控制單元102電連接，它為水處理系統(tǒng)10提供控制單元102與外圍設(shè)備(例如個人電腦或掌上監(jiān)視器件)之間的雙向通訊能力。本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，通訊端口120使用RS-232通訊平臺與外圍設(shè)備進行通信。在其他的優(yōu)選實施例中，通信端口120也可與紫外照明裝置14和過濾器裝置16相連以監(jiān)視和控制這些器件的各種工作特性。本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，使用射頻識別系統(tǒng)124來向控制單元102報告紫外照明裝置14及過濾器裝置16的有關(guān)信息。
圖3描述的優(yōu)選方案中，射頻識別系統(tǒng)124利用從紫外燈射頻識別應(yīng)答器126和過濾器射頻識別應(yīng)答器128發(fā)出的信號來向控制單元102報告各種信息。工作時，紫外燈射頻識別應(yīng)答器126和過濾器射頻識別應(yīng)答器128使用無線電通訊與射頻識別系統(tǒng)124進行通信。因為紫外照明裝置14和過濾器裝置16在使用壽命內(nèi)設(shè)計為可替換的，那么每個紫外照明裝置14和過濾器裝置16都包括應(yīng)答器126，128(存儲有每個器件的特殊信息)。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該知道紫外燈射頻應(yīng)答器可以和其它電磁輻射發(fā)射器件或裝置結(jié)合使用。射頻識別系統(tǒng)124在下面將有詳述。
參照圖4，本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，紫外照明裝置14被感應(yīng)耦合鎮(zhèn)流器電路103激勵，該感應(yīng)耦合鎮(zhèn)流器電路103與控制單元102電連接。感應(yīng)耦合鎮(zhèn)流器電路103是一個自振蕩、半橋式開關(guān)設(shè)計，高頻工作時，提供即時紫外燈照射。另外，一旦到達共振條件，感應(yīng)耦合鎮(zhèn)流器電路103自振蕩，它使用MOSFET晶體管作為開關(guān)元件，并且被設(shè)計成容納空氣心變壓器的耦合排列，簡化了紫外照明裝置14的設(shè)計。因為感應(yīng)耦合鎮(zhèn)流器電路103的空氣心變壓器的耦合排列，紫外照明裝置14或其它電磁輻射發(fā)射裝置可很容易地被替換。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該知道感應(yīng)耦合鎮(zhèn)流器電路103還可以用作普通的鎮(zhèn)流器電路。
如圖4所述，感應(yīng)耦合鎮(zhèn)流器電路103包括控制電路142，振蕩器144，驅(qū)動器146，半橋式開關(guān)電路148，串聯(lián)諧振儲能電路150，二次線圈52(見圖2)，諧振照明電路152和紫外燈60。振蕩器144與控制單元102電連接，控制單元102通過為控制電路142提供電信號而激勵振蕩器144。工作時，振蕩器144為驅(qū)動器146提供電信號，進而為半橋式開關(guān)電路148供電。半橋式開關(guān)電路148激勵串聯(lián)共振儲能電路150，進而感應(yīng)激勵紫外照明裝置14中的紫外燈60。
圖4還進一步示出，紫外照明裝置14容納有二次線圈52，共振照明電路152以及紫外燈60，同時電子裝置44(見圖2A)容納有控制電路142，振蕩器144，驅(qū)動器146，半橋式開關(guān)電路148及串聯(lián)共振儲能電路150。如前所述，一旦串聯(lián)共振儲能電路150被激勵，紫外照明裝置14中的二次線圈52將被感應(yīng)激勵。在優(yōu)選實施例中，鎮(zhèn)流器電路103的共振頻率為100KHz左右。因此，紫外照明裝置14中的二次線圈52在100KHz左右共振。如前所述，為方便部件選擇，工作的振蕩頻率可以通過控制單元102調(diào)高或調(diào)低。另外，共振頻率同樣可以通過選擇串聯(lián)共振儲能電路150的元件加以控制，這在下面將有詳述。
參照圖5，控制電路142與控制單元102及振蕩器144電連接?？刂齐娐?42包括多個電阻器156，158，160，162，164，166，多個電容器168，170，172，一個二極管174，第一運算放大器176和第二運算放大器178。如圖所示，電阻器156與第一直流(DC)電源180、控制單元102的輸出以及電阻器158相連。電阻器158進一步與二極管174、電阻器160及電容器168相連。第一DC電源180與電容器168相連，該電容器168還和二極管174相連。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該知道，二極管174進一步與接地端182相連。電阻器160和運算放大器176的負輸入端以及運算放大器178的正輸入端相連，完成了從控制單元102到運算放大器176、178的電流通路。
再次參照圖5示出的控制電路142，電阻器162與第二直流(DC)電源184相連，并與電阻器164、166串聯(lián)。電阻器166與接地端182以及電容器170相連，該電容器170又與第一直流電源180以及電阻器164相連。運算放大器176的正輸入端連在電阻器162和164之間，當(dāng)工作時，電阻器162和164為運算放大器176提供直流參考電壓。運算放大器178的負輸入端連在電阻器164和166之間，工作時它們?yōu)檫\算放大器178提供直流參考電壓。運算放大器176和178的輸出與振蕩器144相連，如下詳述。
工作時，控制電路142接收控制單元102的電信號，作為窗口比較器，僅當(dāng)控制單元102產(chǎn)生的輸入電壓在一定的電壓窗口內(nèi)時該窗口比較器才接通。控制單元102提供的優(yōu)選信號是具有一定占空比的交流信號，通過感應(yīng)耦合鎮(zhèn)流器電路103的其他部件，控制單元102能夠開啟或關(guān)閉紫外燈60，這在下面將有詳述?？刂齐娐?42還可防止誤觸發(fā)，如果控制單元102出錯，仍能獲得正確的控制。
如圖5所述，第一直流電源180和第二直流電源184為圖5所示的電路供電。本領(lǐng)域電子技術(shù)人員應(yīng)該知道現(xiàn)有技術(shù)中直流電源電路廣為人知，這一點超出了本發(fā)明涉及的范圍。對于本發(fā)明，重要的是注意這種電路存在，并能從給定交流或直流電源產(chǎn)生各種直流電壓值。本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，如圖所示，使用+14V和+19V的直流信號。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該知道圖5公開的電路可以設(shè)計為工作在不同的直流電平下，并且這些值不應(yīng)解釋為是對本發(fā)明的局限。
如圖5所示的優(yōu)選實施例中，控制電路142的輸出與聯(lián)鎖電路190相連以防止紫外燈60在水處理系統(tǒng)10沒有被正確安裝的情況下被激勵。聯(lián)鎖電路190包括磁聯(lián)鎖傳感器192，多個電阻器193，194，196，198，200，202，204，晶體管206以及二極管208。參照圖1，本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，安裝磁聯(lián)鎖傳感器192，使得在頂護罩24沒有正確安放在內(nèi)套管護罩26上方時，水處理系統(tǒng)10將不會激勵紫外燈60。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該知道磁聯(lián)鎖傳感器192也可以安放在水處理系統(tǒng)10的其他方便的位置。
參照圖5，如上所述，如果磁聯(lián)鎖傳感器192探測到水處理系統(tǒng)10沒有被正確安裝，則磁聯(lián)鎖電路190工作，通過晶體管206使控制電路142的輸出到接地端182。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該知道，如果水處理系統(tǒng)10沒有裝配合適，磁聯(lián)鎖傳感器192的輸出會使電流經(jīng)過電阻器194，196以及198以激勵晶體管206的柵極，因而將控制電路142的輸出信號與接地端182短路。磁聯(lián)鎖傳感器192通過電阻器193由第二直流電源184供電，并與接地端182相連。另外，磁聯(lián)鎖傳感器192發(fā)送一個信號到控制單元102，途經(jīng)電阻器200，202，204，二極管208，第一直流電源180和第二直流電源184的組合。該信號允許控制單元102判斷水處理系統(tǒng)10何時未被正確安裝。最后，如果水處理系統(tǒng)10未被正確安裝，聯(lián)鎖電路190提供兩種方法確保紫外燈60不被激勵。
再次參照圖5，水處理系統(tǒng)10處理水流時，振蕩器144提供激勵驅(qū)動器146的電信號。如上所述，一旦控制單元102通過控制電路142傳輸電信號，振蕩器144立即開始工作。優(yōu)選的振蕩器144包括運算放大器210，線性偏置電阻器212，緩沖電路214，緩沖反饋保護電路216以及正反饋電路218。工作時，運算放大器210接收來自控制電路142、線性偏置電阻器212和正反饋電路218的輸入信號。運算放大器210還與第二直流電源184以及接地端182連接，它們?yōu)檫\算放大器210供電。
如圖5所述，優(yōu)選的緩沖電路214包括第一晶體管220，第二晶體管222和一對電阻器224，226。運算放大器210的輸出與晶體管220，222的柵極相連，進而控制晶體管220，222的工作。第二直流電源184與電阻器224相連，該電阻器224還與晶體管220的集電極相連。晶體管220的發(fā)射極與電阻器226，晶體管222的發(fā)射極以及驅(qū)動器146的輸入相連。晶體管222的集電極與接地端182相連。工作時，緩沖電路214緩沖運算放大器210的輸出信號，防止拉動振蕩頻率而引起負載變化。另外，緩沖電路214增加了感應(yīng)耦合鎮(zhèn)流器電路103的有效增益，這有助于振蕩器144的快速啟動。
緩沖反饋保護電路216包括一對二極管228，230，它們通過電阻器226與緩沖電路214的輸出電連接。如圖5所示，第二直流電源184與二極管228的陰極相連。二極管228的陽極和二極管220的陰極與電阻器226及線性偏置電阻器212相連。線性偏置電阻器212為運算放大器210的負輸入端提供偏置反饋信號。另外二極管230的陽極和接地端182相連，完成了緩沖反饋保護電路216。當(dāng)水處理系統(tǒng)10工作時，緩沖反饋電路216通過漏極到柵極的密勒(Miller)效應(yīng)反饋來保護緩沖電路214。
如圖5所示，正反饋電路218包括第一多繞組變壓器232，多個電阻器234，236，238，一對二極管240，242和電容器244。如圖5，變壓器232的次級與半橋式開關(guān)電路148的輸出以及串聯(lián)共振儲能電路150的輸入電連接。另外，每個多繞組變壓器232的二次線圈的一個繞組與變壓器232相對的二次線圈的另一個繞組相連。
變壓器232的第一初級線圈與電阻器234，236，238，二極管240，242以及運算放大器210的正輸入端相連。變壓器232的第二初級線圈與電阻器238，二極管242的陰極，二極管240的陽極以及電容器244相連。如圖5所示，電阻器238，二極管242，244與變壓器232的第一和第二初級線圈并聯(lián)。電容器244還與運算放大器210的負輸入端相連。另外，電阻器234與第二直流電源184相連，電阻器236與接地端182相連。電阻器234，236和238防止運算放大器210電流過載，二極管240，242鉗制送往運算放大器210輸入端的反饋信號。
工作時，振蕩器144從給電容器244充電的控制電路142接收信號，并向運算放大器210的負輸入端發(fā)送一個電信號。運算放大器210的輸出端直接電連接到驅(qū)動器146，該驅(qū)動器為半橋開關(guān)電路148供電。如圖5所示，變壓器232與此電流通路相連，并且通過限流電阻器234，236，238傳送反饋的電信號，最終將電信號傳送到運算放大器210的輸入端。變壓器232允許振蕩器144自振蕩，感應(yīng)耦合鎮(zhèn)流器電路103將保持振蕩，直到控制單元102關(guān)閉水處理系統(tǒng)10或者聯(lián)鎖電路190中的晶體管206拉低振蕩器144的輸入。
再次參照圖5，在優(yōu)選實施例中，振蕩器144的輸出與驅(qū)動器146電連接，該驅(qū)動器包括第二多繞組變壓器246的第一初級線圈。第二變壓器246是驅(qū)動器146的優(yōu)選實施方案，因為變壓器246的相位排列保證了半橋式開關(guān)電路148被交替的驅(qū)動，這避免了擊穿傳導(dǎo)。電容器248，250與變壓器246的第二初級線圈電連接，因而防止了變壓器246中的直流電流溢出。電容器246還與接地端182相連，電容器250還與第二直流電源184相連。
變壓器246的兩個二次線圈都與半橋式開關(guān)電路148電連接，工作時，半橋式開關(guān)電路148從變壓器246接收能量。圖5中示出的半橋式開關(guān)電路148被電學(xué)地布置成MOSFET圖騰柱半橋式開關(guān)電路252，該半橋式開關(guān)電路252由變壓器246的兩個二次線圈驅(qū)動。MOSFET圖騰柱半橋式開關(guān)電路252包括第一MOSFET晶體管254，第二MOSFET晶體管256，它們與普通的雙極晶體管開關(guān)電路相比具有明顯的優(yōu)勢。能量從驅(qū)動器146傳輸?shù)組OSFET晶體管254，256，途經(jīng)多個電阻器258，260，262，264。MOSFET晶體管254，256設(shè)計成在零電流處的軟開關(guān)，工作時只有傳導(dǎo)損耗。MOSFET晶體管254，256產(chǎn)生的輸出大多數(shù)是正弦波形式，比普通的雙極晶體管具有更少的諧波。使用MOSFET晶體管254，256還具有減少射頻干擾的優(yōu)點，工作時該干擾由MOSFET晶體管254，256開關(guān)操作產(chǎn)生。
在圖5所示的優(yōu)選的半橋式開關(guān)電路148中，變壓器246的第一二次線圈與電阻器258以及電阻器260相連。變壓器246的第二二次線圈與電阻器262以及變阻器264相連。電阻器260與MOSFET晶體管254的柵極相連，電阻器264與MOSFET晶體管256的柵極相連。如圖所述，變壓器246的第一二次線圈及電阻器258與MOSFET晶體管254的發(fā)射極相連。變壓器246的第二二次線圈以及電阻器264與MOSFET晶體管256的柵極相連。MOSFET晶體管254的集電極與第二直流電源184相連，MOSFET晶體管254的發(fā)射極與MOSFET晶體管256的集電極相連。MOSFET晶體管256的發(fā)射極及電阻器262與接地端182相連。
驅(qū)動器146的進一步優(yōu)勢在于，多繞組變壓器246便于為MOSFET晶體管254，256提供超過第二直流電源184的柵極驅(qū)動電壓，而這是有效工作的一個必要條件。MOSFET晶體管254，256的進一步優(yōu)勢在于，它們具有二極管的特性，從而保護MOSFET圖騰柱半橋式開關(guān)電路252不受負載瞬變的影響。另外，由于負載改變，串聯(lián)共振儲能電路150反射的過電壓通過MOSFET晶體管254，256的內(nèi)在二極管返回到電源總線。
參照圖5，半橋式開關(guān)電路148的輸出與串聯(lián)共振儲能電路150的輸入連接，進而給紫外照明裝置14的二次線圈52以激勵。如上所述，本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，振蕩器144的正反饋電路218與半橋式開關(guān)電路148的輸出以及串聯(lián)共振儲能電路150的輸入相連，工作時為振蕩器144的運算放大器210提供反饋。然而，如圖5所示，半橋式開關(guān)電路148的輸出通過變壓器232的二次線圈與串聯(lián)共振儲能電路150的輸入相連。
參照圖5，串聯(lián)共振儲能電路150包括一個電感耦合器270，一對槽路電容器271，272的并聯(lián)組合，一對二極管274，276和一個電容器278。電感耦合器270與變壓器232的二次線圈相連，并在槽路電容器271，272之間。槽路電容器271還與第二直流電源184相連，槽路電容器272與接地端182相連。另外，槽路電容器271及第二直流電源184與二極管274的陽極相連。二極管274的陰極及電容器278與第二直流電源184相連。電容器278與二極管276的陽極以及接地端182相連。槽路電容器272還與二極管276的陰極相連。
值得注意的是，串聯(lián)共振儲能電路150可以見到所有的感應(yīng)耦合鎮(zhèn)流器電路103中元件組合的雜散電感。這一點是重要的，這是因為雜散電感是串聯(lián)共振儲能電路150見到的組合電感，該雜散電感將在任何共振以外的條件下限制功率向負載的動態(tài)傳輸。二次線圈52和共振照明電路152的電感還是反射阻抗值，該阻抗值可幫助判斷和限制傳送到紫外照明裝置的二次線圈52的功率。一般來說，由于雜散和反射電感的存在，強力振蕩器/變壓器組合受到功率傳輸限制。換句話說，變壓器的電感和電容器可看作與負載串聯(lián)。
串聯(lián)共振儲能電路150的工作頻率設(shè)置在100KHz附近，這由電感耦合器270的電感以及平行的槽路電容器271，272的電容值決定，在優(yōu)選實施例中，槽路電容器為0.1uF。槽路電容器271，272必須具有低的損耗因子，并在啟動時能夠處理大約為14安培的大電流。該共振頻率可以根據(jù)選擇元件的方便而調(diào)高或調(diào)低。
電感耦合器270包括10圈線圈，用以產(chǎn)生感應(yīng)激勵紫外照明裝置14中二次線圈52所需的功率。電感耦合器270放置在水處理系統(tǒng)10的出口杯36(見圖2A)中，線圈纏繞在出口杯36附近，直徑大約為3.5英寸。在優(yōu)選實施例中，利茲線(litz wire)為電感耦合器270所用，這是因為工作在100KHz條件下產(chǎn)生的大電流而引起的邊緣效應(yīng)，使得利茲線性能好、操作溫度優(yōu)越。如上所述，工作時，電感耦合器270感應(yīng)激勵紫外照明裝置單元14的二次線圈52。
參照圖2A，裝配水處理系統(tǒng)10時，紫外照明裝置單元14的二次線圈52放置在出口杯36和內(nèi)部套管護罩26中。優(yōu)選實施例中，二次線圈52有55圈小直徑的螺旋線，其直徑大約為2英寸。值得注意的是，出口杯36和容納二次線圈的基部子組件50之間的耦合被設(shè)計成對于縫隙和未對準(zhǔn)來講是可以接受的。實際上，縫隙用來調(diào)整耦合效率，進而調(diào)整紫外燈60的工作點。另外，因為感應(yīng)耦合鎮(zhèn)流器電路103的存在，本發(fā)明通過提供不需要與紫外照明裝置14特殊接觸的耦合，因此具有另外的優(yōu)點。
對于本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的是，上述感應(yīng)耦合鎮(zhèn)流器電路103可以容易和其他照明系統(tǒng)結(jié)合，因為它在不需要物理連接的情況下來驅(qū)動燈，因而比現(xiàn)有的鎮(zhèn)流器電路更具有優(yōu)勢。這就使得一旦紫外燈154到達其工作壽命，紫外照明裝置14可被容易替換。感應(yīng)耦合鎮(zhèn)流器電路103能夠立即激勵多種不同類型的照明器或燈泡。
再次參照圖5，鎮(zhèn)流器反饋電路122與串聯(lián)共振儲能電路150的電感耦合器270以及控制單元102電連接。感應(yīng)耦合鎮(zhèn)流器電路103驅(qū)動紫外燈60時，鎮(zhèn)流器反饋電路122為控制單元102提供反饋。使得控制單元102監(jiān)視電感耦合器270提供給紫外照明裝置14的二次線圈52的能量。這使得控制單元102有能力判斷紫外燈60是開啟還是關(guān)閉，而且，在其他的實施例中，它還決定施加到紫外燈60的電流和電壓的大小。
如圖5所示，鎮(zhèn)流器反饋電路122包括運算放大器280，一對電阻器282，284，一對二極管286，288以及一個電容器290。串聯(lián)共振儲能電路150傳出的信號輸入到二極管286的陽極。二極管286的陰極與電容器290及電阻器282相連。另外，電阻器282與二極管288的陽極，電阻器284以及運算放大器280的正輸入端相連。電阻器284還與運算放大器280的正輸入端以及第一直流電源180相連。電容器290還與第一直流電源180相連，二極管288的陰極與第二直流電源184相連。運算放大器280的負輸入端直接與運算放大器280的輸出相連。運算放大器280的輸出與控制單元102相連，從而為控制單元102提供來自運算放大器280的反饋信號。
參照圖6，紫外照明裝置14包括紫外燈60，共振照明電路152和二次線圈52。紫外燈60包括一對燈泡300，302和一對燈絲304，306。使用上連接支架308和下連接支架310將燈泡300，302保持在一起。二次線圈52與共振照明電路152相連，并依次與紫外燈60的燈絲304，306相連。共振照明電路152包括電容器312，它與啟動電路314電連接。
盡管如前所述，在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中解釋了紫外照明裝置14，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該知道其它電磁輻射發(fā)射裝置也可用于本發(fā)明。例如，紫外照明裝置14可以使用脈沖白光燈或電介質(zhì)阻擋層放電燈來使得水流中的微生物失去活性。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該知道感應(yīng)耦合鎮(zhèn)流器電路103可以用來驅(qū)動不同類型的可用于本發(fā)明的電磁輻射發(fā)射器件。因此，本發(fā)明不應(yīng)解釋為僅僅含蓋了使用紫外照明裝置14(包括紫外燈300)的水處理系統(tǒng)。
如圖7所示，啟動電路314包括橋式整流器電路320，硅可控整流器322，二極管324，326，328，330的串聯(lián)排列，三端雙向可控硅開關(guān)元件332，多個晶體管334，336，多個電阻器338，340，342，344，346和多個電容器348，350。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該知道，三端雙向可控硅開關(guān)元件332可以是其它等效器件，例如FET晶體管或硅可控整流器。另外，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該知道，橋式整流器電路320包括多個二極管352，354，356，358，它們與紫外燈60的燈絲304，306相連。
參照圖7，橋式整流器電路320與硅可控整流器322，電阻器338以及接地端182相連。硅可控整流器322還與串聯(lián)排列的二極管324，326，328，330以及三端雙向可控硅開關(guān)元件332相連，此二極管串聯(lián)組合以及三端雙向可控硅開關(guān)元件都與接地端182相連。電阻器338與三端雙向可控硅開關(guān)元件332，電阻器340，電阻器342相連。電阻器340與晶體管334的集電極，晶體管336的柵極，電容器348以及電阻器344相連。電容器348及電阻器344還進一步與接地端182相連。電阻器342與晶體管336的發(fā)射極以及與接地端182相連的電容器350相連。三端雙向可控硅開關(guān)元件332與晶體管334的發(fā)射極相連，晶體管334的柵極與晶體管336的集電極以及電阻器346相連。電阻器346與接地端182相連從而完成啟動電路314。
再參照圖6，工作時，通過串聯(lián)共振儲能電路150的電感耦合器270(見圖5)改變紫外燈60的反射阻抗，電容器312改變和限制二次線圈52提供到紫外燈60的電流。設(shè)計啟動電路314，使其在啟動時短路燈絲304，306，因而可以最大程度的預(yù)熱燈泡300，302。這使得紫外燈60觸發(fā)燈泡300，302的汞最大程度的分散，進而獲得最大的紫外光強，在水經(jīng)過紫外照明裝置14時給與水以最大劑量的照射。換句話說，設(shè)計啟動電路314使紫外燈60在最大光強即時開啟。燈泡300，302中汞的放置對最大輸出至關(guān)重要。當(dāng)汞凝結(jié)在等離子通道內(nèi)時，汞在燈泡300，302內(nèi)分配地更均勻?？焖俜稚⑦€能較快到達峰值強度，進而能夠在啟動時給水流快速高劑量的紫外光照射。
參照圖2B，O型環(huán)62作為熱沉，有目的的放置在流經(jīng)石英管對58的水路徑與紫外燈60的等離子路徑之間，使得汞在等離子通道凝結(jié)，以改善瞬態(tài)紫外光輸出。當(dāng)紫外燈60被激勵時，全電路電壓降都加在電容器312，燈絲304，306和啟動電壓314上。因為燈絲304，306和啟動電路314(啟動時相當(dāng)于短路)的阻抗低，所以能獲得很大的電流，該電流相對于紫外燈60的最大程度預(yù)熱來講是高的。這使得啟動時紫外燈60預(yù)熱，散布初始的汞氣。當(dāng)啟動電路314加熱，啟動電路314RC時間常數(shù)釋放短路器件，在優(yōu)選實施例中為三端雙向可控硅開關(guān)元件332，進而為燈絲304，306提供全部電壓。啟動電路314比熱敏電阻器具有更好的啟動效果，因為在開啟后熱敏電阻器消耗更多的能量并且不能快速開啟。
參照圖8，優(yōu)選的射頻識別系統(tǒng)124與控制單元102電連接。射頻識別系統(tǒng)124通過基站與紫外光射頻識別應(yīng)答器126以及過濾器射頻應(yīng)答器128進行通信。射頻識別系統(tǒng)124允許非接觸式讀寫數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)在基站360與應(yīng)答器126，128之間雙向傳輸。在優(yōu)選實施例中，射頻識別系統(tǒng)124由TEMIC半導(dǎo)體制造，型號為TR5551A-PP。
控制單元102使用射頻識別系統(tǒng)124來跟蹤每個紫外照明裝置14以及過濾器裝置16的特殊信息。如前所述，紫外照明裝置14和過濾器裝置16都設(shè)計為可容易替換的。因為紫外光射頻識別應(yīng)答器126和過濾器射頻識別應(yīng)答器128安置在紫外照明裝置14或過濾器裝置16中，這些器件從不分離，這就允許控制單元102通過基站360從/向應(yīng)答器126、128中讀取/寫入信息。
再次參照圖8，紫外光射頻識別應(yīng)答器126包括應(yīng)答器天線362和讀/寫IDIC(e5551)芯片364。讀/寫IDIC(e5551)芯片進一步包括一個EEPROM器件366，它在存儲單元物理存儲每個獨立紫外照明裝置14相關(guān)的信息。本優(yōu)選實施例中，該信息包括紫外燈序列號，紫外燈啟動限制，紫外燈接通時間限制，紫外燈安裝時間限制，紫外燈循環(huán)接通時間，循環(huán)模式低溫，最小紫外燈接通時間，紫外燈高模式時間和紫外燈預(yù)熱時間。另外，紫外燈射頻識別應(yīng)答器126中的EEPROM器件366還允許控制單元102跟蹤紫外燈安裝時間，紫外燈供電時間，紫外燈啟動和總紫外燈冷啟動。
紫外燈序列號是每個紫外照明裝置14所特有的，它允許水處理系統(tǒng)10的控制單元102跟蹤已經(jīng)安裝在水處理系統(tǒng)10中的紫外照明裝置14。紫外燈啟動限制與紫外燈啟動的最大允許次數(shù)有關(guān)，紫外燈接通時間限制與紫外燈60的最大允許安裝時間有關(guān)。紫外燈安裝時間限制與紫外照明裝置14的最大允許安裝時間相關(guān)，紫外燈循環(huán)接通時間與低溫模式下激勵紫外燈60所需的最小時間有關(guān)。循環(huán)模式低溫信息與水處理系統(tǒng)10切換到低溫模式的溫度值有關(guān)，最小紫外燈接通時間與紫外燈60必須保持激勵的最小時間有關(guān)。紫外燈高模式時間信息與紫外燈60工作在高模式時的時間有關(guān)，紫外燈預(yù)熱時間與預(yù)熱紫外燈60所需的時間有關(guān)。
如上所述，紫外光射頻識別應(yīng)答器126中的EEPROM器件366還能跟蹤紫外燈安裝時間。該信息跟蹤當(dāng)前的紫外燈60插入水處理系統(tǒng)10的小時數(shù)。優(yōu)選實施例中，對于紫外燈60被插入到水處理系統(tǒng)10的每一分鐘，都在總量上加一分鐘。EEPROM器件366還跟蹤紫外燈供電時間和總的紫外燈供電時間。紫外燈供電時間和總的紫外燈供電時間跟蹤紫外燈60的總的接通時間，使得控制單元102能夠確定是否需要安裝新的紫外照明裝置14。紫外燈啟動存儲單元來存儲紫外燈60被啟動的次數(shù)，使得控制單元102能夠運用該信息判斷紫外燈60的壽命。當(dāng)周圍環(huán)境溫度傳感器114顯示溫度低于預(yù)定閾值時，總紫外燈冷啟動存儲單元跟蹤紫外燈60的啟動次數(shù)。
再次參照圖8，過濾器射頻識別應(yīng)答器128包括應(yīng)答器天線368和讀/寫IDIC(e5551)芯片370。讀/寫IDIC(e5551)芯片370進一步包括EEPROM器件372，它在存儲單元物理存儲每個獨立過濾器裝置16的相關(guān)信息。本優(yōu)選實施例中，相關(guān)信息包括過濾器裝置序列號，過濾器裝置容量限制，過濾器裝置安裝時間限制，以及阻塞過濾器裝置的閾值百分比。
過濾器裝置序列號用來區(qū)別每一個不同的過濾器裝置16，使得控制單元102能夠監(jiān)視哪個過濾器裝置16已經(jīng)被安裝在水處理系統(tǒng)10中。過濾器裝置容量限制與過濾器裝置的水體積有關(guān)，設(shè)計過濾器裝置使其在到達它的使用壽命之前進行過濾?；陬A(yù)先設(shè)定的不動時間，過濾器裝置安裝時間限制被控制單元102用來計算過濾器裝置16的剩余壽命。阻塞過濾器裝置閾值百分比包括需要替換過濾器裝置16前允許水流減少的最大百分比。在控制單元102引發(fā)阻塞過濾器裝置16誤差之前，這維持了過濾器裝置16的退化百分比。
射頻識別系統(tǒng)124包括基站360，線圈380，多個二極管382，384，386，388，390，392，394，多個電阻器396，398，400，402，404，406，408，410，412，414，416，418，420以及多個電容器422，424，426，428，430，432，434，436，它們?nèi)鐖D8所示進行電連接。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該知道上述元件的連接方式在本領(lǐng)域眾所周知。射頻識別系統(tǒng)124被安置在水處理系統(tǒng)10中，該水處理系統(tǒng)10使用上述TEMIC半導(dǎo)體制造的TK5551A-PP的技術(shù)要求。對于本發(fā)明的目的，重要的是注意，基站360使用線圈380與紫外光射頻識別應(yīng)答器126和過濾器射頻識別應(yīng)答器128進行雙向通訊。
控制單元102與基站360電連接，所以控制單元102可與基站360進行通信。使用線圈380，控制單元102能夠通過基站360從/向紫外燈射頻識別應(yīng)答器126和過濾器射頻識別應(yīng)答器128讀/寫信息。如圖8所示，射頻識別系統(tǒng)124與第一直流電源180和第二直流電源184相連，工作時，這兩個電源為射頻識別系統(tǒng)124供電。
在優(yōu)選實施例中，在水處理系統(tǒng)10的顯示器106上顯示與紫外照明裝置14和過濾器裝置16相關(guān)的一個壽命信息。這使得水處理系統(tǒng)10的使用者可以看見紫外照明裝置14和過濾器裝置16的狀態(tài)。射頻識別系統(tǒng)124的一個主要用途是在未來紫外照明裝置14和過濾器裝置16的設(shè)計改變時提供和保持產(chǎn)品的兼容性。
射頻識別系統(tǒng)124使得控制單元102知道怎樣與紫外照明裝置14以及過濾器裝置16進行對接。控制單元102不僅監(jiān)視紫外照明裝置和過濾器裝置16的壽命，還使用可替換的紫外照明裝置14和過濾器裝置16中的數(shù)據(jù)來計算該數(shù)據(jù)。射頻識別系統(tǒng)124還輸入附加的信息，該附加的信息允許控制單元102調(diào)整未來系統(tǒng)可能改變的特殊參數(shù)。當(dāng)水處理系統(tǒng)10為紫外照明裝置14提供預(yù)熱時間，為UV傳感器提供閾值和阻塞過濾器裝置16的容量時，射頻識別系統(tǒng)124允許控制單元102輸入這些參數(shù)的最新變化并正確執(zhí)行。
控制單元102輸入來自紫外照明裝置14和過濾器裝置16的數(shù)據(jù)并存儲該數(shù)據(jù)，直到水處理系統(tǒng)10的下一次替換。輸入的數(shù)據(jù)是不同類型的各燈所專有的。具有阻塞數(shù)據(jù)的過濾器裝置16允許控制單元102輸入該數(shù)據(jù)并且知曉過濾器裝置16何時開始阻塞。水處理系統(tǒng)10中的過濾器壓力和阻塞控制也是專用的。
控制單元102還給可置換的紫外照明裝置14和過濾器裝置16傳輸用戶數(shù)據(jù)，為用戶慣用器件提供信息。控制單元102能夠在各自的紫外照明裝置14和過濾器裝置16中儲存用戶慣用信息，便于收集以后的數(shù)據(jù)。射頻識別系統(tǒng)124還可為紫外照明裝置14和過濾器裝置16傳送口令信息以及喚醒序列而獨立激活每個單元。
本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該知道其它識別系統(tǒng)也可用于本發(fā)明，例如接觸式識別系統(tǒng)。本發(fā)明的現(xiàn)有優(yōu)選實施例使用射頻識別系統(tǒng)124，這是因為該系統(tǒng)具有其特有的優(yōu)點。
參照圖9，流量傳感器電路104與控制單元102相連，為控制單元102提供電信號，顯示水正流經(jīng)水處理系統(tǒng)10。流量傳感器電路104包括流量傳感器440，多個電容器442，444及電阻器446。流量傳感器由Allegro制造，型號為3134。電容器442與流量傳感器440，第一直流電源180及第二直流電源184相連。流量傳感器440的輸出在與控制單元102連接之前，與并列組合的電阻器446及電容器444相連。電阻器446及電容器444還與第二直流電源184相連。工作時，流量傳感器440為控制單元102發(fā)送水處理系統(tǒng)10中水正在流動的電信號，使得控制單元102立即激勵紫外燈60。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該知道此處公開的流量傳感器電路104存在多種類型，并且此處公開的流量傳感器電路104僅僅是用于實例的目的，不應(yīng)解釋為是對本發(fā)明的限制。
參照圖10，周圍環(huán)境光傳感器電路108包括光敏二極管450，運算放大器452，多個電阻器454，456，458，460，二極管462以及電容器464，它們的連接方式如圖10所示。對于本發(fā)明的目的，值得注意的是，光敏二極管450為運算放大器452的負輸入端提供電信號，進而限制了控制單元102的信號。周圍環(huán)境光傳感器電路108由第一直流電源180和第二直流電源184供電(如圖10)。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該知道周圍環(huán)境光傳感器108的設(shè)計存在多種形式，并且本發(fā)明的優(yōu)選實施例不應(yīng)解釋為是對本發(fā)明的限制。
參照圖11，如前所述，可見光傳感器電路110與控制單元102相連，工作時為控制單元102提供紫外燈60強度有關(guān)的電信號。在優(yōu)選實施例中，可見光傳感器電路110包括光敏電阻器470，運算放大器472，二極管474，多個電阻器476，478，480，482，484，486和電容器488，它們的連接方式見圖11。另外，可見光傳感器電路110由第一直流電源180和第二直流電源184供電。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該知道可見光傳感器電路110獲取光敏電阻器470產(chǎn)生的電信號，并在傳輸給控制單元102之前通過運算放大器472將它放大。另外，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該知道，可以改變可見光傳感器電路110的設(shè)計，公開的紫外光傳感器電路110僅是用于實例目的，不應(yīng)解釋為是對本發(fā)明的限制。
參照圖12，如前所述，優(yōu)選的周圍環(huán)境溫度傳感器電路114與控制單元102相連，為控制單元102提供隨周圍環(huán)境溫度改變而改變的電信號。周圍環(huán)境溫度傳感器電路114包括熱敏電阻器490，運算放大器492，多個電阻器494，496，498和電容器500，它們的連接方式見圖12。工作時，熱敏電阻器490的電壓降隨周圍環(huán)境溫度的改變而改變，使得由運算放大器492的輸出傳輸?shù)娇刂茊卧?02的電信號增大或減小。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該知道可以改變周圍環(huán)境溫度傳感器電路114的設(shè)計。圖12闡述的優(yōu)選的周圍環(huán)境溫度傳感器電路114僅用于實例目的，不應(yīng)解釋為是對本發(fā)明的限制。
參照圖13，如前所述，優(yōu)選的音頻產(chǎn)生電路116與控制單元102相連，用于產(chǎn)生響應(yīng)預(yù)設(shè)系統(tǒng)狀態(tài)的音頻發(fā)音。優(yōu)選的音頻產(chǎn)生電路116包括壓電元件510，多個晶體管512，514，516，多個電阻器518，520，522，524，526，528，530，532，534，多個電容器536，538及二極管540，它們的連接方式見圖13。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的是，控制單元102能夠給壓電元件510供電，使壓電元件510振動產(chǎn)生聽得到的音調(diào)。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該知道存在能夠產(chǎn)生聽得到的音調(diào)的多種器件和電路?，F(xiàn)公開的音頻產(chǎn)生電路116僅用于實例目的，不應(yīng)解釋為是對本發(fā)明的限制。
參照圖14，如前所述，通訊端口120與控制單元102相連?？刂茊卧?02通過通訊端口120與外圍設(shè)備(未畫出)如個人電腦或掌上器件進行雙向通信。在優(yōu)選實施例中，通訊端口120包括多個齊納二極管550，552，554和多個電阻器556，558，560，562，566，568，570，它們的連接方式如圖14所示。第一直流電源180和第二直流電源184為通訊端口120供電。通訊端口120的設(shè)計使用RS-232通訊標(biāo)準(zhǔn)，這在本領(lǐng)域眾所周知。端口連接器572的提供使得外圍設(shè)備能與通訊端口120相連。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該知道可以使用不同類型的通訊端口，而這超出了本發(fā)明的范疇。最后，此處公開的優(yōu)選的通訊端口120僅用于實例目的，不應(yīng)解釋為是對本發(fā)明的限制。
雖然對本發(fā)明以它目前最熟知的操作和實施方式進行了敘述，但對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說本發(fā)明的其它模式或?qū)嵤┓绞绞秋@而易見并且是可以考慮的。另外，盡管本發(fā)明的優(yōu)選實施例是針對于水處理系統(tǒng)10，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該知道本發(fā)明可以包括其它多種類型的流體處理系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1.一種具有射頻識別系統(tǒng)的流體處理系統(tǒng)，包括安置在流體處理系統(tǒng)機架中的控制單元；安置在所述流體處理系統(tǒng)機架內(nèi)的可替換的電磁輻射發(fā)射裝置；安置在所述流體處理系統(tǒng)機架內(nèi)的基站，該基站與一個線圈以及所述控制單元電連接，其中所述線圈能夠傳送和接收無線電信號以響應(yīng)來自所述基站的預(yù)設(shè)控制信號；和安置在所述電磁輻射發(fā)射裝置中的射頻識別應(yīng)答器，該電磁輻射發(fā)射裝置與所述基站進行無線電通信。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體處理系統(tǒng)，其中所述射頻識別應(yīng)答器包括應(yīng)答器天線和讀/寫芯片。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體處理系統(tǒng)，其中所述射頻識別應(yīng)答器能夠向所述基站發(fā)送電磁輻射發(fā)射器件序列號，以供所述控制單元之用。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體處理系統(tǒng)，其中所述射頻識別應(yīng)答器能夠向所述基站發(fā)送電磁輻射發(fā)射器件啟動限制，以供所述控制單元之用。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體處理系統(tǒng)，其中所述射頻識別應(yīng)答器能夠向所述基站發(fā)送電磁輻射發(fā)射器件接通時間限制，以供所述控制單元之用。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體處理系統(tǒng)，其中所述射頻識別應(yīng)答器能夠向所述基站發(fā)送電磁輻射發(fā)射器件安裝時間限制，以供所述控制單元之用。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體處理系統(tǒng)，其中所述射頻識別應(yīng)答器能夠向所述基站發(fā)送電磁輻射發(fā)射器件循環(huán)接通時間，以供所述控制單元之用。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體處理系統(tǒng)，其中所述射頻識別應(yīng)答器能夠向所述基站發(fā)送循環(huán)模式低溫，以供所述控制單元之用。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體處理系統(tǒng)，其中所述射頻識別應(yīng)答器能夠向所述基站發(fā)送最小電磁輻射發(fā)射器件接通時間，以供所述控制單元之用。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體處理系統(tǒng)，其中所述射頻識別應(yīng)答器能夠向所述基站發(fā)送電磁輻射發(fā)射器件高模式時間，以供所述控制單元之用。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體處理系統(tǒng)，其中所述射頻識別應(yīng)答器能夠向所述基站發(fā)送電磁輻射發(fā)射器件預(yù)熱時間，以供所述控制單元之用。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體處理系統(tǒng)，其中所述射頻識別應(yīng)答器允許所述控制單元跟蹤電磁輻射發(fā)射器件安裝時間。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體處理系統(tǒng)，其中所述射頻識別應(yīng)答器允許所述控制單元跟蹤電磁輻射發(fā)射器件供電時間。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體處理系統(tǒng)，其中所述射頻識別應(yīng)答器允許所述控制單元跟蹤電磁輻射發(fā)射器件啟動。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體處理系統(tǒng)，其中所述射頻識別應(yīng)答器允許所述控制單元跟蹤電磁輻射發(fā)射器件冷啟動。
16.一種具有射頻識別系統(tǒng)的流體處理系統(tǒng)，包括安置在流體處理系統(tǒng)機架內(nèi)的控制單元；安置在所述流體處理系統(tǒng)機架內(nèi)的可替換的過濾器裝置；安置在所述流體處理系統(tǒng)機架內(nèi)的基站，該基站與一線圈及所述控制單元電連接，其中，所述線圈能夠發(fā)送和接收無線電信號以響應(yīng)來自所述基站的預(yù)設(shè)控制信號；和安置在所述過濾器裝置中的射頻識別應(yīng)答器，該過濾器裝置與所述基站進行無線電通信。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的流體處理系統(tǒng)，其中，所述射頻識別應(yīng)答器包括應(yīng)答器天線和讀/寫芯片。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的流體處理系統(tǒng)，其中，所述射頻識別應(yīng)答器能夠向所述基站發(fā)送序列號，以供所述控制單元之用。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的流體處理系統(tǒng)，其中，所述射頻識別應(yīng)答器能夠向所述基站發(fā)送過濾器裝置容量限制，以供所述控制單元之用。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的流體處理系統(tǒng)，其中，所述射頻識別應(yīng)答器能夠向所述基站發(fā)送過濾器裝置安裝時間限制，以供所述控制單元之用。
21.根據(jù)權(quán)利要求16所述的流體處理系統(tǒng)，其中，所述射頻識別應(yīng)答器能夠向所述基站發(fā)送阻塞過濾器閾值百分比，以供所述控制單元之用。
22.根據(jù)權(quán)利要求16所述的流體處理系統(tǒng)，其中，所述射頻識別應(yīng)答器允許所述控制單元跟蹤過濾器裝置安裝時間。
23.一種監(jiān)視流體處理系統(tǒng)中電磁輻射發(fā)射裝置信息的方法，包括以下步驟提供可替換的電磁輻射發(fā)射裝置，以供所述流體處理系統(tǒng)之用；通過安裝在所述可替換電磁輻射發(fā)射裝置中的電磁輻射發(fā)射識別應(yīng)答器，產(chǎn)生電磁輻射發(fā)射裝置信息信號；發(fā)送所述電磁輻射發(fā)射裝置信息信號到一線圈，該線圈與所述流體處理系統(tǒng)中的基站相連；和將所述電磁輻射發(fā)射裝置信息信號引導(dǎo)到一控制單元。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中，所述電磁輻射發(fā)射裝置包括紫外燈。
25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中，所述電磁輻射發(fā)射裝置包括脈沖白光燈。
26.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中，所述電磁輻射發(fā)射器件是電介質(zhì)阻擋層放電管。
27.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中，所述電磁輻射發(fā)射射頻識別應(yīng)答器包括應(yīng)答器天線和讀/寫芯片。
28.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中，所述電磁輻射發(fā)射裝置信息信號包括電磁輻射發(fā)射器件序列號。
29.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中，所述電磁輻射發(fā)射裝置信息信號包括電磁輻射發(fā)射裝置啟動限制。
30.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中，所述電磁輻射發(fā)射裝置信息信號包括電磁輻射發(fā)射接通時間限制。
31.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中，所述電磁輻射發(fā)射裝置信息信號包括電磁輻射發(fā)射裝置安裝時間限制。
32.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中，所述電磁輻射發(fā)射裝置信息信號包括電磁輻射發(fā)射裝置循環(huán)接通時間。
33.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中，所述電磁輻射發(fā)射裝置信息信號包括循環(huán)模式低溫。
34.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中，所述電磁輻射發(fā)射裝置信息信號包括最小電磁輻射發(fā)射裝置接通時間。
35.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中，所述電磁輻射發(fā)射裝置信息信號包括電磁輻射發(fā)射裝置高模式時間。
36.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中，所述電磁輻射發(fā)射裝置信息信號包括電磁輻射發(fā)射裝置預(yù)熱時間。
37.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中，所述電磁輻射發(fā)射射頻識別應(yīng)答器允許所述控制單元跟蹤電磁輻射發(fā)射裝置安裝時間。
38.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中，所述電磁輻射發(fā)射射頻識別應(yīng)答器允許所述控制單元跟蹤電磁輻射發(fā)射裝置供電時間。
39.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中，所述射頻識別應(yīng)答器允許所述控制單元跟蹤電磁輻射發(fā)射裝置啟動。
40.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中，所述射頻識別應(yīng)答器允許所述控制單元跟蹤電磁輻射發(fā)射裝置冷啟動。
41.一種監(jiān)視流體處理系統(tǒng)中過濾器裝置信息的方法，包括以下步驟提供可替換的過濾器裝置，以供所述流體處理系統(tǒng)之用；通過安裝在所述可替換過濾器裝置中的過濾器裝置射頻識別應(yīng)答器，產(chǎn)生過濾器裝置信息信號；發(fā)送所述過濾器裝置信息信號到一線圈，該線圈與所述流體處理系統(tǒng)中的基站相連；和將所述過濾器裝置信息信號引導(dǎo)到控制單元。
42.根據(jù)權(quán)利要求41所述的方法，其中，所述過濾器裝置信息信號包括過濾器單元序列號。
43.根據(jù)權(quán)利要求41所述的方法，其中，所述過濾器裝置信息信號包括過濾器裝置容量限制。
44.根據(jù)權(quán)利要求41所述的方法，其中，所述過濾器裝置信息信號包括過濾器裝置安裝時間限制。
45.根據(jù)權(quán)利要求41所述的方法，其中，所述過濾器裝置信息信號包括阻塞過濾器閾值百分比。
46.根據(jù)權(quán)利要求41所述的方法，其中，所述過濾器裝置射頻識別應(yīng)答器允許所述控制單元跟蹤過濾器裝置安裝時間。
47.一種具有射頻識別系統(tǒng)的流體處理系統(tǒng)，包括安置在流體處理系統(tǒng)機架中的控制單元；安置在所述流體處理系統(tǒng)機架中的可替換的電磁輻射發(fā)射裝置；安置在所述流體處理系統(tǒng)機架中的基站，該基站與所述控制單元電連接，其中，所述基站能夠發(fā)射和接收無線電信號以響應(yīng)來自所述控制單元的預(yù)設(shè)控制信號；和安置在所述電磁輻射發(fā)射裝置中的射頻識別應(yīng)答器，該電磁輻射發(fā)射裝置與所述基站進行無線電通信。
48.一種具有射頻識別系統(tǒng)的流體處理系統(tǒng)，包括安置在流體處理系統(tǒng)機架中的控制單元；安置在所述流體處理系統(tǒng)機架中的可替換的過濾器裝置；安置在所述流體處理系統(tǒng)機架中的基站，該基站與所述控制單元電連接，其中，所述基站能夠發(fā)射和接收無線電信號以響應(yīng)來自所述控制單元的預(yù)設(shè)控制信號；和安置在所述過濾器裝置中的射頻識別應(yīng)答器，該過濾器裝置與所述基站進行無線電通信。
全文摘要
公開了一種流體處理系統(tǒng)(10)，包括控制流體處理系統(tǒng)(10)全部工作的控制單元(102)。鎮(zhèn)流器電路(103)與電磁輻射發(fā)射裝置(14)相耦合。在優(yōu)選的流體處理系統(tǒng)(10)中，鎮(zhèn)流器電路(103)與電磁輻射裝置(14)感應(yīng)耦合。感應(yīng)耦合的鎮(zhèn)流器電路(103)響應(yīng)控制單元發(fā)出的預(yù)設(shè)電信號感應(yīng)激勵安裝在電磁輻射發(fā)射裝置(14)中的電磁輻射發(fā)射器件(60)。另外，流體處理系統(tǒng)(10)包括射頻識別系統(tǒng)(124)，監(jiān)視用于流體處理系統(tǒng)(10)的電磁輻射發(fā)射裝置(14)和過濾器裝置(16)的不同功能和運行情況。
文檔編號C02F9/00GK1662453SQ03814174
公開日2005年8月31日 申請日期2003年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月18日
發(fā)明者R·W·庫恩南, D·W·巴爾曼, S·A·莫爾勒馬, R·C·馬克哈姆, T·L·勞茨恩海塞 申請人:通達商業(yè)集團國際公司