可控磁场磁化水处理装置的研究

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1、2015年9月农机化研究第9期可控磁场磁化水处理装置的研究1111123潘淑凤，杨方，韩春雨，于丽丽，董盼，孙鹏，齐鑫(1．东北农业大学电气与信息学院，，哈尔滨150030;2．黑龙江省农副产品加工机械化研究所，黑龙江佳木斯154004;3．黑龙江省中医药大学，哈尔滨150040)摘要:为农作物浸种实验设计了一种可控磁场磁化水处理装置。装置硬件部分主要采用PWM控制方式改变电流大小，从而实现磁场大小的可控性。电压可控范围0～30V，电流可控范围0～3A，磁感应强度可控范围0～5000GS，检测显示电路可精确测量显示电压、电流以及磁

2、感应强度的大小。用该装置产生的磁化水进行农作物浸种实验，实验结果表明:种子在使用1000GS磁感应强度处理60min产生的磁化水浸种12小时的发芽率提高幅度最大。本装置可以满足农作物浸种实验的需求，效果较为明显。关键词:可控磁场;PWM;磁化水;浸种中图分类号:S126;S125文献标识码:A文章编号:1003－188X(2015)09－0139－04DOI:10.13427/j.cnki.njyi.2015.09.0310引言1铁芯的结构设计种子是作物遗传因素的载体，种子质量的优劣决硅钢是一种导磁能力很强的磁性物质，用其制作［4

3、－5］定了植物生长发育的好坏和产量的高低。"无论是用铁芯可以减少磁滞损耗，同时为了方便水的磁化磁场处理过的磁化水浸种或浇灌植物还是利用磁场处理，铁芯及磁轭设计成与变压器相似的E型结构。直接处理种子，都能增强种子活力，促进种子萌发，提铁芯两侧开有气隙，是用于水处理的磁场产生区域。［1］高农作物发芽率。磁化处理技术具有成本低、易于严格的讲，只有在气隙趋于零时，气隙磁场才是均匀推广及无污染等优点。的，所以应当尽量减小气隙尺寸从而达到所需磁场大磁场种类很多，常见的有恒定磁场和时变电磁场小。由于实验对象是水，所以需要借用水管这一媒介等，应用

4、较多的是恒定磁场。但是永磁体产生的恒定进行磁化，为了防止磁场屏蔽，水管采用软塑材质，结磁场在使用过程中存在难以改变磁场大小并且随着合实际需求，铁芯外形尺寸设计为143mm×175mm×［2］时间推移会产生退磁现象;而将线圈通过一定直流30mm，气隙尺寸设计为30mm×30mm×6mm，如图1电流后可以产生恒定磁场，控制线圈中电流大小就可所示。以控制线圈产生磁场的大小。为此，本设计装置采用［3］通电线圈产生恒定磁场，并且采用PWM控制方式控制线圈中电流的大小，其特点是根据相应载荷的变化调制MOSFET栅极的偏置，改变MOSFET的导

5、通时间，从而实现开关稳压电源输出的改变。这种方式能使电源的输出电压在工作条件变化时保持恒定。利用所设计的磁化水处理装置产生0～5000GS的磁感应强度，以此探究不同磁感应强度对水的磁化程度以及磁化水对种子发芽率的影响。图1铁芯的磁路结构Fig．1Magneticpathconstructionofthecore收稿日期:2014－09－03基金项目:现代农业产业技术体系专项(CAＲS－25)2控制系统的硬件设计作者简介:潘淑凤(1990－)，女，黑龙江佳木斯人，硕士研究生，(E－mail)burytutu@hotmail．com系

6、统的硬件组成部分主要包括电源模块、AD转通讯作者:杨方(1957－)，男，哈尔滨人，教授，(E－mail)yang-换模块、电流传感器模块、单片机控制系统、磁场产生fang0451@163．com。·139·2015年9月农机化研究第9期装置、键盘操作模块和检测显示模块。成单向脉动直流电，该电路适用于负载电压较大且变［6］装置采用PWM控制方式，将恒定电压转化为化不大的场合。在负载端加两个发光二极管作为保可控直流电压，通过改变MOSFET的导通时间改变输险丝熔断指示器(红光)兼电源指示器(橙色光):当电出电压，调节输出电压范围在0

7、～30V之间。采集通源正常时，形成橙色光;当保险丝FU2断开时，只发红电线圈两端的电压和通过的电流，并通过LCD显示采光，及时保护电路。样电压值和电流值;霍尔传感器模块采集到通电线圈因为系统中所需要的电压低于直流输入电压，所两端的电压通过AD转换器和单片机转换为相应的磁以选用降压型斩波电路，采用PWM控制方式对MOS-感应强度显示出来。其硬件框架如图2所示。FET导通时间进行控制，将恒定的直流电压转化为可控直流电压输入到磁化装置中。如今PWM控制技术以控制简单、灵活和动态响应好等优点已经广泛被应用。PWM控制的工作原理就是对MOS

8、FET的通断进行控制，使输出端得到一系列幅值相等的脉冲，用这些脉冲来代替正弦波或所需要的波形。也就是在输出波形的半个周期中产生多个脉冲，使各脉冲的等值电压为正弦波形，所获得的输出电压平滑且低次谐波少，最终达到改变输出电压图2系统硬件框架图Fig．2