離子水生成器直流脈衝電源的製作方法

2023-05-02 03:55:56 3

專利名稱：離子水生成器直流脈衝電源的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種離子水生成器直流脈衝電源。該電源是指離子水生成器中用於操作並控制水的電解強度的電路，特別包括水流量檢測並恆定pH值的電路裝置。
目前國內外生產的離子水生成器所用的電源為普通直流電源，水流故障檢測為被動式過熱檢測，當缺水時依靠檢測電解槽發熱情況來實現保護電路，這種保護方式嚴重影響電解槽的壽命，尤其影響密封質量。採用這種普通直流電源供電的電解槽中的平穩電流對於抑制副反應的產生、改善電流分布、調解液相傳質過程，控制離子結合取向均無作用。
本實用新型的目的是提供一種電解效率高，離子水的pH值恆定，故障保護完善，結構簡單，運行可靠的離子水生成器的直流脈衝電源。
本實用新型所述的直流脈衝電源由主迴路、控制迴路、操作迴路和水流檢測迴路四部分組成。
其中主迴路如圖1所示，交流220V市電通過整流橋B和濾波電容C4，再經檢測電阻RO1與開關管BUZ450相接，在此被斬波成為頻率和佔空比可調的直流脈衝，經控制極向繼電器JDC進入電解槽DJC。電流檢測電阻RO1上的反饋信號經過光電耦合器TL521隔離後，由信號點T聯接脈衝調製器TL494的輸入端，同時TL494輸出的調製信號經信號點S送至光電耦合器TLP521隔離，再經整形後驅動開關管BUZ450，繼電器DJC的控制信號U由模擬開關MC14066輸出控制迴路如圖2所示，主要由集成電路TL494，MC14066，NE555組成，模擬開關MC14066的輸入端聯接從圖3操作迴路電極極性和電解強度信號Q1、Q2、Q3、Q4處理後的信號一路經電阻R42，信號點U與圖1中繼電器JDC聯接，另一路經電阻R55與脈寬調製器TL494聯接，三極體S10、S1、S2基極輸入端分別與接收信號點H、D、E的電極極性的電平信號聯接，其發射極輸出與NE555輸入端相接，輸出經延時處理後信號經發光二極體F1送入脈寬調製器TL494，同時亦經信號Q5與圖3中電阻R56相接，脈寬調製器TL494輸入端與電阻R55和二極體F1聯接，同時通過電阻R11與接收信號點R的水流信號、通過電阻RO7接收點T的電解電流反饋信號相接，所有信號經過處理後通過電阻R10由信號點S與圖1中光電耦合器TLP521相接；操作迴路如圖3所示，信號點Q5的電平信號通過電阻R56聯接三極體S12基極，發光二極體F1指示故障異常，微動開關K1、K2、K3、K4、K5為電極極性和電解強度操作鍵，鍵操作的同時對應的電平信號點A，B，C，D，E與R/S觸發器CD4044輸入端相接，輸出後的信號點Q1、Q2、Q3、Q4與圖2中的模擬開關MC14066相接，同時信號點D，E的電平端與圖2中的電阻R19、R20相接，信號點Q1、Q2、Q3、Q4的電平信號同時通過電阻R28、R29、R30、R31與控制三極體S3、S4、S5、S6、S7基極相接，輸出直接聯接發光二極體F2、F3、F4、F5、F6的指示對應操作；水流檢測迴路如圖4所示，SL為水錶構造的水流量計，殼體材質為PVC塑料，中央葉輪軸上預埋一塊長方形釹鐵硼磁鐵，並沿水輪徑向充磁、流量計SL殼壁外側粘有霍爾元件HR、當葉輸在水流推動下，每轉動一周時，霍爾元件HR就送出一個脈衝，脈衝經電容C7與F/V變接器LM331相接，輸出後送出一個0-2.5V電平信號，並經過信號點R送入脈寬調製器TL494，同時脈衝數通過電容E2控制三極體S11導通給電容E3充電，並由信號點H送出電平信號至圖2電阻R8來控制三極體S10。
本實用新型與已有技術比較其主要優點是電解效率高，離子水的pH恆定，故障保護完善，結構簡單，運行可靠。


圖1是該直流脈衝電源的主迴路原理圖圖2是該直流脈衝電源的控制迴路原理圖圖3是該直流脈衝電源的操作迴路原理圖圖4是該直流脈衝電源的水流檢測迴路原理圖下面說明該直流脈衝電源的工作過程和主要特點
該電源包括主迴路、控制迴路，操作迴路和水流檢測迴路，其中水流檢測迴路的水流信號和操作迴路控制的操作信號送入控制迴路，經過處理後控制迴路發出指令來控制主迴路的開關管BUZ450的開關和繼電器JDC的狀態，輸出直流脈寬可調的脈衝驅動電解槽進行電解，其主要特點是1.採用脈衝電源供電，在電解槽內得到的是離散式(非連續式)電流。在脈衝控制下，電解的電極過程由原來的直流過程變為周期脈動過程，脈衝供電為電解槽提供了豐富的諧波電流分量，這種暫態的諧波激勵並影響著電極過程，構成脈衝電解的實質。
2.脈衝電解與直流電解不同①採用脈衝電解時，陰極表面具有很高的電流密度，瞬時電流可比平均電流密度大3-5倍，這使離子的形成速度大於離子結合速度。同時，在脈衝條件下陰極表面的電位梯度是動態的，而直流條件下是靜態的，因此，在脈衝條件的電位分布比直流條件下均勻得多，這樣易於獲得很好的電解效果；②直流電解方式採取改變電壓的方式來恆定因負載變化而引起電流波動，這樣，在電壓較高時對電解槽中的離子半透膜的壽命有很大影響；而脈衝電解方式，採用調解脈衝的頻率和佔空比的方式來調節電流而不至於產生過高電壓而影響離子半透膜的壽命。
3.脈衝電源對電解槽電解過程的影響主要有兩個方面①脈衝電解對液相傳質過程的影響是，當採用脈衝電源時，緊靠陰極表面處沉積的陽離子的濃度將隨脈衝電流的作用而漲落，在有脈衝電流時濃度下降，而在兩脈衝間的無電流期間回升，這樣就不會象直流電解那樣，會形成一個穩定擴散層，而是靠緊陰極表面存在一個脈衝擴散層，如果是窄脈衝，因為電脈衝停時間短，這一脈衝擴散層中消耗的沉積陽離子必須通過擴散建立第二擴散層，此擴散層的厚度本質上與相同動力條件下直流電解所獲得的擴散層厚度一樣。在兩脈衝之間的斷電期間，這一擴散過程依然存在，由於在此期間不消耗陽離子，這一擴散層導致了脈動擴散陽離子濃度回升，以上整個過程的建立對提高離子半透膜的離子通透率非常有益；②脈衝電解對電解槽的電流分布影響，電流密度與擴散速度有下述關係JP＝ZFNP＝ZFD(ca-ce)δP式中Z—陽離子電荷數F—法拉第常數D—擴散係數Ca—穩定擴散層的內邊界濃度Ce—脈衝結束時陰極的界面濃度δP—脈動擴散層厚度以上可看出，即使在脈動擴散層的濃度差有很大的情況下，亦能造成很大的濃度梯度，從而獲得很高的電流密度，從電解效果上可反映為較高的離子濃度和傳輸效率。
4.採用普通直流電源，無水流檢測裝置，出水的pH值隨水流大小而變化，並且其水流故障檢測為被動式過熱檢測，當缺水時，依靠檢測電解槽發熱情況來實現保護電路，這種保擴方式嚴重影響電解槽的壽命，也影響其密封質量；本電路對流水大小連續檢測，並根據水流大小調節電流，從而恆定pH值。當水流小到一定程度時自動關閉主迴路，當水流恢復後自動開機。
權利要求1.一種離子水生成器直流脈衝電源，其特徵在於該電源由主迴路，控制迴路，操作迴路和水流檢測迴路四部分組成，其中A主迴路交流220V市電通過整流橋B和濾波電容C4，再經檢測電阻RO1與開關管BUZ450相接，在此被斬波成為頻率和佔空比可調的直流脈衝，經控制極向繼電器JDC進入電解槽DJC，電流檢測電阻RO1上的反饋信號經過光電耦合器TLP521隔離後，由信號點T聯接脈衝調製器TL494的輸入端，同時TL494輸出的調製信號經信號點S送至光電耦合器TLP521隔離，再經整形後驅動開關管BUZ450，繼電器DJC的控制信號U由模擬開關MC14066輸出；B控制迴路主要由集成電路TL494，MC14066，NE555組成，模擬開關MC14066的輸入端聯接從操作迴路電極極信和電解強度信號Q1、Q2、Q3、Q4，處理後的信號一路經電阻R42，信號點U與繼電器JDC聯接，另一路經電阻R55與脈寬調製器TL494聯接，三極體S10、S1、S2基極輸入端分別與接收信號點H、D、E的電極性的電平信號聯接，其發射極輸出與NE555輸入端相接，輸出經延時處理後信號經發光二極體F1送入脈寬調製器TL494，同時亦通過電阻R11與接收信號點Q5與電阻R56相接，脈寬調製器TL494輸入端與電阻R55和二極體F1聯接，同時通過電阻R11與接收信號點R的水流信號通過電阻R07接收信號點T的電解電流反饋信號相接，所有信號經過處理後通過電阻R10由信號點S與光電耦合器TLP521相接；C操作迴路信號點Q5的電平信號通過電阻R56聯接三極體S12基極，發光二極體F1指示故障異常，微動開關K1、K2、K3、K4、K5為電極極性和電解強度操作鍵，鍵操作的同時對應的電平信號由信號點A、B、C、D、E與R/S觸發器CD4044輸入端相接，輸出後的信號點Q1、Q2、Q3、Q4與模擬開關MC14066相接，同時信號點D、E的電平端與電阻R19、R20相接，信號點Q1、Q2、Q3、Q4的電平信號同時通過電阻R28、R29、R30、R31與控制三極體S3、S4、S5、S6、S7基極相接，輸出直接聯接發光二極體F2、F3、F4、F5、F6的指示對應操作；D水流檢測迴路SL為水錶構造的水流量計，殼體材質為PVC塑料，中央葉輪軸上預埋一塊長方形釹鐵硼磁鐵，並沿水輪徑向充磁、流量計SL殼壁外側粘有霍爾元件HR、當葉輸在水流推動下，每轉動一周時，霍爾元件HR就送出一個脈衝，脈衝經電容C7與F/V變換器LM331相接，輸出後送出一個0-2.5V電平信號，並經過信號點R送入脈寬調製器TL494，同時脈衝數通過電容E2控制三極體S11導通給電容E3充電，並由信號點H送出電平信號至電阻R8來控制三極體S10。
專利摘要一種離子水生成器直流脈電源，用於離子水生成器中操作並控制水的電解強度的電路，它主要由主迴路、操作迴路和水流檢測迴路組成，水流檢測迴路的水流信號和操作信號送入控制迴路，經過處理後控制迴路發出指令來控制主迴路的BUZ450開關和繼電器的狀態，輸出的直流脈寬可調的脈衝驅動電解槽進行電解。其特點是電解效率高，離子水的pH值恆定，故障保護完善，結構簡單，運行穩定可靠。
文檔編號C25B9/04GK2247667SQ9523285
公開日1997年2月19日 申請日期1995年12月4日 優先權日1995年12月4日
發明者馬驍, 李大為, 王曉明, 閻晉洲 申請人:瀋陽東宇電子技術研究所