專利名稱：高頻電解制水機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種可直接飲用的制水機(jī)，特別是一種高頻電解制水機(jī)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的電解制水機(jī)技術(shù)基本是采用線性電源和低頻(100Hz以下)電解技術(shù)，且頻率恒定，無(wú)法適應(yīng)不同區(qū)域pH值、電導(dǎo)率、ORP值、硬度等差異較大的復(fù)雜水質(zhì)情況，更無(wú)法提供寬范圍的電解深度調(diào)整來(lái)滿足高品質(zhì)制水的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于提供能適應(yīng)各種復(fù)雜的水質(zhì)環(huán)境、可理想地控制電解深度的高頻電解制水機(jī)。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的它有添料筒、電解槽、排水閥組件、變壓器和凈化器，其特征是它還有高頻開關(guān)電源電路，該電路是通過單片機(jī)控制新型MOSFET開關(guān)管M3、M4，控制驅(qū)動(dòng)變壓器T2，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)開關(guān)管M1、M2，利用其開關(guān)速度快、損耗小的優(yōu)點(diǎn)設(shè)計(jì)半橋式驅(qū)動(dòng)電路控制變流變壓器T1，通過調(diào)整脈沖頻率、占空比實(shí)現(xiàn)電解電流強(qiáng)度控制。單片機(jī)的接口通過隔離方式與電源電路連接，通過單片機(jī)控制由M5、M6與D12-D15組成半控橋電路和排水閥組件。實(shí)現(xiàn)瞬態(tài)變換電流方向，從而防止極板結(jié)垢與極化，有效提高電解效果。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)方案相比，其優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)在首先，在高頻電場(chǎng)作用下，電解槽兩端形成一個(gè)特殊頻率的高頻脈動(dòng)電場(chǎng)，脈動(dòng)供電為電解槽提供了豐富的諧波電流分量。這種暫態(tài)的諧波激勵(lì)，在水中形成了一個(gè)頻帶較寬的高頻電磁場(chǎng)，水通過高頻電磁場(chǎng)時(shí)，其原有的惰性物理結(jié)構(gòu)將會(huì)改變，水分子被激活，產(chǎn)生離子極化現(xiàn)象，對(duì)于改變水分子團(tuán)有巨大效能；其次，采用高頻電解技術(shù)瞬間通過電極的電流高達(dá)幾十安培，使水內(nèi)電解后的離子運(yùn)動(dòng)較低頻電解更迅速，離子的形成速度遠(yuǎn)大于結(jié)合速度。同時(shí)，在高頻脈沖條件下電極表面上的電位梯度是動(dòng)態(tài)的，其電位分布遠(yuǎn)比低頻條件下均勻的多，因而電解效果也就更好；再次，由于電流的集(趨)膚效應(yīng)特性，高頻脈沖電解使電極表面具有很高的電流密度，使水中的電解反應(yīng)更充分；低頻電解采用恒定電流方式電解，這對(duì)電解槽中的離子膜壽命影響很大，而采用高頻脈沖方式通過調(diào)整脈沖占空比獲得動(dòng)態(tài)電流，而不是單一恒定的電流，通過離子膜自身恢復(fù)特性，大大降低了對(duì)離子膜的不可恢復(fù)性損害。
在高頻脈動(dòng)電場(chǎng)峰峰時(shí)，正負(fù)離子從其平衡位置急速發(fā)生了位移，峰谷時(shí)，靜電引力下降，極板、膜表面鹽類離子脫落，同時(shí)因運(yùn)動(dòng)速度降低而有效碰撞減少，提高了防止結(jié)垢效果；另外高頻脈沖即不斷地重復(fù)進(jìn)行“供電-斷電-供電”的高頻率脈沖電解過程，通電時(shí)間小于電解處理總反應(yīng)時(shí)間，由于施加脈沖信號(hào)，電極上的反應(yīng)時(shí)斷時(shí)續(xù)，有利于擴(kuò)散、降低濃差極化，從而降低電耗，使電解效率得到大幅度地提高。
同時(shí)該設(shè)備還采用了先進(jìn)的單片機(jī)控制，具備可控變頻率、變電流、變換電解方向與自動(dòng)反清洗功能，不但可以進(jìn)一步提升電解強(qiáng)度，提高電解槽使用壽命，還具備動(dòng)態(tài)炫光顯示、直選式操作面板擁有人機(jī)交流界面好，操作簡(jiǎn)捷，智能化高等特點(diǎn)。
以下結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本實(shí)用新型。


圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是高頻開關(guān)電源電路圖。
具體實(shí)施方式
參見
圖1，它有添料筒1、電解槽2、排水閥組件4、變壓器5和凈化器6，它還有電路板組件3，即高頻開關(guān)電源電路，參見圖2，圖中C1、C2、C3、C4、C5和LEMI1、LEMI2組成電源慮波網(wǎng)絡(luò)，避免電路對(duì)其他用電電器干擾和對(duì)電源污染。同時(shí)也吸收來(lái)自電源的干擾。
DB1、C6～C11組成全波整流濾波電路，為實(shí)現(xiàn)M1、M2組成的半橋驅(qū)動(dòng)變流電路，濾波電容C6、C8、C10并聯(lián)后與C7、C9、C11三只并聯(lián)電容串聯(lián)，形成分壓電路。濾波電容并聯(lián)解決了大電容等效電感大影響高頻工作的問題。R1、R2用于平衡中點(diǎn)電位并在關(guān)機(jī)時(shí)泄放濾波電容及電源濾波網(wǎng)絡(luò)電容的殘存電量。
開關(guān)控制集成電路U2、T3等組成單端反激式開關(guān)電源，為半橋驅(qū)動(dòng)變流電路、保護(hù)電路提供±12V和為控制電路提供5V VCC電源。由于單端反激式開關(guān)電源是在開關(guān)控制集成電路內(nèi)部開關(guān)管截至?xí)r傳遞能量的，T3的次極繞組會(huì)在初級(jí)繞組反射出感生電壓，D2、D11組成限壓電路保護(hù)集成電路內(nèi)部開關(guān)管。D1為隔離二極管，避免C40在半橋驅(qū)動(dòng)變流電路大動(dòng)態(tài)變換時(shí)反向饋電造成開關(guān)電源輸出功率不足。
圖中T1是變流變壓器，在半橋M1、M2MOSFET開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)下，將市電220V50Hz電能轉(zhuǎn)換成20～50kHz的脈沖電流。C12、C13隔離整流慮波電路的支流通路，電容C17和R11吸收由于T1的漏感在M1、M2開關(guān)時(shí)產(chǎn)生的尖峰電壓。為了隔離控制電路和半橋驅(qū)動(dòng)電路電路，保證能夠使用單片機(jī)可靠地控制變流的頻率和電流，采用T2變壓器偶合驅(qū)動(dòng)半橋M1、M2，當(dāng)驅(qū)動(dòng)使能端DR_EN為高電平時(shí)，單片機(jī)產(chǎn)生的脈寬調(diào)制信號(hào)經(jīng)DR_A、DR_B端和與門U1A、U1B，再由U1C、U1D反向控制驅(qū)動(dòng)開關(guān)管M3、M4，M3、M4將來(lái)自單片機(jī)的小功率信號(hào)提升經(jīng)T2偶合驅(qū)動(dòng)M1、M2半橋。因?yàn)榇蠊β蔒OSFET開關(guān)管的門極電容很大，高頻工作時(shí)為了能迅速的建立門極開啟電壓(12V)或關(guān)斷開關(guān)管，必須迅速地對(duì)門極電容充放電，因此設(shè)計(jì)M3、M4驅(qū)動(dòng)開關(guān)管驅(qū)動(dòng)半橋電路是必須的。過流、過壓、過熱信號(hào)與驅(qū)動(dòng)使能端DR_EN通過4個(gè)二極管D4、D5、D7、D17構(gòu)成的與邏輯電路共同控制半橋的驅(qū)動(dòng)，當(dāng)過流、過壓、過熱發(fā)生時(shí)通過與門U1A、U1B截?cái)囹?qū)動(dòng)信號(hào)，使半橋M1、M2截止，停止變換輸出，并由過流信號(hào)P_OVC、過壓信號(hào)P_OVT、過熱信號(hào)P_HT端送至單片機(jī)。過熱信號(hào)由熱保護(hù)繼電器HT1、HT2產(chǎn)生；過壓信號(hào)來(lái)自電阻分壓網(wǎng)絡(luò)R31、R32、R33、R34和R29，當(dāng)R29的分壓高于U4的參考電壓時(shí)，U4輸出端下拉，使P_OVT端變低；過流檢測(cè)自半橋電路是與單片機(jī)和驅(qū)動(dòng)電路隔離的，因此使用光電偶合器OP2將信號(hào)傳遞至P_OVC端，當(dāng)流經(jīng)電阻R15、R16上的電流產(chǎn)生的電壓大于U3參考電壓和D6正向壓降的和時(shí)，U3輸出下拉，使過流指示D20和光偶發(fā)光，信號(hào)傳遞至控制端及過流信號(hào)P_OVC端。光電偶合器OP2和過流指示發(fā)光二極管D20的電能是由電容C19、穩(wěn)壓二極管Z1、二極管D3提供的。二極管D6起到加速過流檢測(cè)反映的作用。電容C20起到防止干擾和通過電阻R18緩慢放電，在由過電流恢復(fù)正常時(shí)的短時(shí)間信號(hào)保持的作用。
T1變流變壓器的次極繞組中心抽頭接地，兩端接入D12、D13、D14、D15組成的全橋整流電路。電容C18和R12吸收尖峰電壓保護(hù)換向半橋MODFET開關(guān)管M5、M6及D12～D15整流二極管。CN2為輸出連接器。當(dāng)正極性驅(qū)動(dòng)端POL_F低時(shí)，M5導(dǎo)通，由CN2輸出的是正脈沖電流；當(dāng)負(fù)極性驅(qū)動(dòng)端POL_R低時(shí)，M6導(dǎo)通，由CN2輸出的是負(fù)脈沖電流。T1的另兩個(gè)獨(dú)立次極繞組為MODFET開關(guān)管M5、M6提供隔離的驅(qū)動(dòng)電源，OP3、OP4是隔離光偶，隔離控制電路與M5、M6的隔離驅(qū)動(dòng)電源。電阻R24為恒流控制采樣康銅電阻，信號(hào)由I_SEN端送至A/D轉(zhuǎn)換電路。R30、R28為輸出電壓采樣分壓電阻，輸出電壓的幅值通過V_SEN端送至A/D轉(zhuǎn)換電路。
權(quán)利要求1.一種高頻電解制水機(jī)，它有添料筒、電解槽、排水閥組件、變壓器和凈化器，其特征是它還有高頻開關(guān)電源電路，該電路是通過單片機(jī)控制MOSFET開關(guān)管M3、M4，控制驅(qū)動(dòng)變壓器T2，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)開關(guān)管M1、M2，控制變流變壓器T1，單片機(jī)的接口通過門電路U1A-U1D反向控制驅(qū)動(dòng)開關(guān)管M3、M4，單片機(jī)控制由M5、M6與D12-D15組成半控橋電路和排水閥組件。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種高頻電解制水機(jī)，所要解決的問題是現(xiàn)有的電解制水機(jī)采用線性電源和低頻電解技術(shù)，頻率恒定，無(wú)法適應(yīng)不同區(qū)域pH值、電導(dǎo)率、ORP值、硬度等差異較大的復(fù)雜水質(zhì)情況，本實(shí)用新型的要點(diǎn)是它采用了高頻開關(guān)電源電路，通過單片機(jī)控制開關(guān)管M3、M4，控制驅(qū)動(dòng)變壓器T2，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)開關(guān)管M1、M2，M1、M2組成半橋式驅(qū)動(dòng)電路，控制變流變壓器T1，通過調(diào)整脈沖頻率、占空比實(shí)現(xiàn)電解電流強(qiáng)度控制，單片機(jī)的接口通過隔離方式與電源電路連接，通過單片機(jī)控制M5、M6與D12～D15實(shí)現(xiàn)瞬態(tài)變換電流方向。本實(shí)用新型的效果是不但可以適應(yīng)各種復(fù)雜的水質(zhì)環(huán)境，更可理想地控制電解深度，從而有效提升制水機(jī)性能。
文檔編號(hào)C25B1/04GK2898058SQ20052009360
公開日2007年5月9日 申請(qǐng)日期2005年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月15日
發(fā)明者莊宇濤, 楊躍, 楊學(xué)勇, 張偉 申請(qǐng)人:沈陽(yáng)東宇集團(tuán)股份有限公司