專利名稱：一種電解水機(jī)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及飲水終端處理領(lǐng)域，特別是一種能產(chǎn)生恒PH值電解水的電解水機(jī)，本發(fā)明還包括該電機(jī)水機(jī)的控制方法。
背景技術(shù)：
電解水機(jī)就是以自來水為水源，通過前置過濾器對(duì)水進(jìn)行過濾，然后得到的凈水進(jìn)入電解槽。以分離膜為媒介在水中施以直流電壓，利用電解板使水分解，既而分離出弱堿性水與弱酸性水的一種電器。電解制水裝置輸出電解水的PH值是衡量電解制水裝置產(chǎn)品質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)，如果輸出的電解水PH值變動(dòng)過大，將會(huì)影響電解水的使用效果。目前，國內(nèi)水質(zhì)差異較大，水質(zhì)差異一個(gè)重要方面是不同地區(qū)水的TDS值(可溶性物質(zhì)總含量mg/L)差別較大，水的TDS值與水的電導(dǎo)率成正比關(guān)系，即水的TDS值越大，單位水中的可溶性物質(zhì)多，則水較易導(dǎo)電，水的電阻越?。凰腡DS值越小，單位水中的可溶性物質(zhì)少，則水較難導(dǎo)電，水的電阻越大。如果不考慮這種差異，在電解槽電極上只是施加恒定的直流電壓，則當(dāng)水的TDS值變化時(shí)，電解水的PH值也會(huì)改變。這不但會(huì)影響電解水的使用效果，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)?duì)電解水裝置造成影響。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的在于提供一種能夠動(dòng)態(tài)控制電解槽電壓，以生產(chǎn)恒定PH值電解水的電解水機(jī)，本發(fā)明還包括該電機(jī)水機(jī)的控制方法。本發(fā)明包括的技術(shù)方案為，一種電解水機(jī)，其特征在于，包括 中央控制單元，產(chǎn)生檢測(cè)電壓信號(hào)和基準(zhǔn)電壓信號(hào)；
數(shù)模轉(zhuǎn)換和放大單元，對(duì)檢測(cè)電壓信號(hào)和基準(zhǔn)電壓信號(hào)數(shù)模轉(zhuǎn)換和放大； 開關(guān)電源，根據(jù)檢測(cè)電壓信號(hào)和基準(zhǔn)電壓信號(hào)提供電解槽電壓； 電解槽采樣單元，對(duì)電解槽采樣點(diǎn)電壓采樣，將采樣值反饋中央控制單元； 中央控制單元定時(shí)產(chǎn)生一個(gè)恒定檢測(cè)電壓信號(hào)，根據(jù)采樣值調(diào)整對(duì)應(yīng)此時(shí)TDS值的基準(zhǔn)電壓信號(hào)，并通過基準(zhǔn)電壓信號(hào)調(diào)整電解電壓，以保持不同TDS值時(shí)電解水PH值仍恒定。本發(fā)明通過開關(guān)電源向電解槽提供電壓，由于在相同的負(fù)載和基準(zhǔn)電壓情況下， 開關(guān)電源輸出電壓是定值，那么當(dāng)電解水的TDS值變化時(shí)，也即負(fù)載發(fā)生變化時(shí)，調(diào)整輸出電壓的大小，即可保持電解水PH值恒定。本發(fā)明通過對(duì)TDS值進(jìn)行定時(shí)檢測(cè)，由中央控制單元輸出一個(gè)檢測(cè)電壓信號(hào)(由于檢測(cè)信號(hào)只是用于檢測(cè)，時(shí)間短，對(duì)電解槽平均電壓不造成影響)，該檢測(cè)電壓信號(hào)通過開關(guān)電源輸出電壓提供給電解槽，由于電解槽水的TDS值變化會(huì)導(dǎo)致電解槽電阻值的變化，即反映在采樣值上，電解槽采樣單元將該采樣值采集輸入到中央控制單元后，中央控制單元根據(jù)采樣值計(jì)算對(duì)應(yīng)出此時(shí)TDS值的基準(zhǔn)電壓值，再將該基準(zhǔn)電壓作為控制電解槽電壓的依據(jù)。中央控制單元每隔一定時(shí)間進(jìn)行發(fā)出檢測(cè)電壓信號(hào)，根據(jù)采樣值調(diào)整基準(zhǔn)電壓信號(hào)，通過基準(zhǔn)電壓信號(hào)調(diào)整電解電壓，保持在不同TDS值時(shí)電解水PH值仍恒定。優(yōu)選的，所述開關(guān)電源為脈沖頻率調(diào)制式開關(guān)電源；所述基準(zhǔn)電壓信號(hào)經(jīng)過非反相閉環(huán)運(yùn)算放大器放大后輸出給開關(guān)電源，運(yùn)算放大器的正向輸入端與開關(guān)電源的輸出端連接形成閉環(huán)正回饋；所述開關(guān)電源采用NCP1396A調(diào)頻芯片，開關(guān)電源通過LLC半橋驅(qū)動(dòng)電路輸出。本發(fā)明以脈沖頻率調(diào)制式(PFM)開關(guān)電源的對(duì)電解槽供電，脈沖頻率調(diào)制式 (PFM)通過改變頻率而改變輸出電壓，相對(duì)于PWM具有更高的效率和更快的響應(yīng)速度，可以實(shí)現(xiàn)當(dāng)檢測(cè)信號(hào)周期盡可能短時(shí)，仍實(shí)現(xiàn)檢測(cè)采樣的正常進(jìn)行。優(yōu)選的，所述中央控制單元包括TDS計(jì)算單元，所述TDS計(jì)算單元以采樣值計(jì)算 TDS值。所述中央控制單元儲(chǔ)存有對(duì)應(yīng)不同TDS值的采樣值經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，所述TDS值計(jì)算單元將采樣值與采樣值經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)匹配，以獲得對(duì)應(yīng)的TDS值。
為了配合該電解水機(jī)的電解水過程，本發(fā)明還提供一種電解水機(jī)制水方法，該方法包
括
產(chǎn)生一個(gè)恒定的檢測(cè)電壓信號(hào)；
該檢測(cè)電壓信號(hào)經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換和放大處理后輸出到開關(guān)電源； 開關(guān)電源根據(jù)檢測(cè)電壓信號(hào)向電解槽輸出電壓； 對(duì)電解槽采樣點(diǎn)的電壓采樣；
根據(jù)采樣值產(chǎn)生對(duì)應(yīng)此時(shí)水槽水TDS值的基準(zhǔn)電壓信號(hào)，將該基準(zhǔn)電壓信號(hào)提供給開關(guān)電源輸出電解電壓；
間隔時(shí)間T，再產(chǎn)生一個(gè)檢測(cè)電壓信號(hào)，檢測(cè)對(duì)應(yīng)此時(shí)水槽水TDS值的基準(zhǔn)電壓信號(hào)， 開關(guān)電源根據(jù)此時(shí)的基準(zhǔn)電壓信號(hào)控制輸出的電解電壓，保持不同TDS值時(shí)電解水PH值恒定。優(yōu)選的，是將采樣值與對(duì)應(yīng)不同TDS值的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)匹配以獲得TDS值。且為保持在不同TDS值時(shí)電解水PH值仍恒定，當(dāng)TDS值變大時(shí)，基準(zhǔn)電壓信號(hào)值變小，當(dāng)TDS值變小時(shí)，基準(zhǔn)電壓信號(hào)值變大。所述檢測(cè)輸出時(shí)間為5-lOms，間隔時(shí)間T為2-3s。綜合可見，本發(fā)明的有益效果在于提供了一種可根據(jù)水TDS變化，動(dòng)態(tài)地調(diào)整電解槽輸出電壓，以保持電解水PH值恒定的電解水機(jī)和該電解水機(jī)的制水方法。


圖1為本發(fā)明的電路模塊原理圖。
具體實(shí)施例方式以下將根據(jù)說明書附圖1對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)一步說明。如圖1所示，本發(fā)明的電路連接結(jié)構(gòu)包括控制部分1、開關(guān)電源部分2、電解槽3和采樣反饋部分4和供電部分5。所述的控制部分1包括中央控制單元10、數(shù)模轉(zhuǎn)換器11、運(yùn)算放大器12 ；所述中央控制單元10依次與數(shù)模轉(zhuǎn)換器11、運(yùn)算放大器12連接。中央控制單元10向數(shù)模轉(zhuǎn)換器11輸出的是數(shù)字信號(hào)，數(shù)模轉(zhuǎn)換器11將此數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換輸出為0-5V的電壓信號(hào)，經(jīng)過運(yùn)算放大器12放大后向開關(guān)電源輸出基準(zhǔn)電壓。所述的開關(guān)電源部分2包括隔離電路21、開關(guān)電源反饋電路22、開關(guān)電源20、半橋LLC驅(qū)動(dòng)電路23以及能量轉(zhuǎn)換、輸出濾波電路24。所述隔離電路21對(duì)控制部分1和開關(guān)電源部分2起強(qiáng)弱電隔離保護(hù)的作用；基準(zhǔn)電壓作為控制信號(hào)在輸入開關(guān)電源20前，經(jīng)過開關(guān)電源反饋電路的調(diào)整，以達(dá)到開關(guān)電源20的反饋腳對(duì)輸入信號(hào)的要求；所述開關(guān)電源20為采用NCP1396A調(diào)頻芯片的脈沖頻率調(diào)制式開關(guān)電源，該開關(guān)電源根據(jù)輸入信號(hào)的幅值變化而使輸出信號(hào)的頻率發(fā)生變化，該輸出信號(hào)經(jīng)過半橋LLC驅(qū)動(dòng)電路23以及能量轉(zhuǎn)換、輸出濾波電路M，輸出電解槽電解電壓，該電壓范圍為2. 7-40V。進(jìn)一步的，所述運(yùn)算放大器12為非反相閉環(huán)運(yùn)算放大器，運(yùn)算放大器12的正向輸入端與開關(guān)電源的輸出端連接形成閉環(huán)正回饋。所述電解槽3為現(xiàn)有電解水機(jī)電解槽，電解槽3的負(fù)極通過電阻R接地，電解槽 3負(fù)極與電阻R之間設(shè)有采樣點(diǎn)40，采樣點(diǎn)40經(jīng)過放大電路41與中央控制單元40的單片機(jī)AD采樣接口連接，上述的采樣點(diǎn)40、電阻R和放大電路41形成采樣反饋部分4。本發(fā)明還包括供電部分5，此部分為PFC電路，為輸入在90—^OV范圍內(nèi)，輸?shù)?NCP1396的電壓恒定為400V，所述供電部分采用NCP1653芯片的PFC電路供電。本發(fā)明的恒PH值控制原理，是根據(jù)水的TDS值動(dòng)態(tài)地控制電解電壓，使得PH值保持恒定。其中，中央控制單元10輸出的檢測(cè)電壓信號(hào)和基準(zhǔn)電壓信號(hào)作為開關(guān)電源20的控制端電壓，采取是相同的輸入路徑。開關(guān)電源20的控制端電壓與開關(guān)電源20的輸出的電解電壓是對(duì)應(yīng)且呈非線性正比例關(guān)系。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，相同TDS的水在相同電解電壓，相同水流量下電解出來的PH值是恒定的。在PH值相同情況下，TDS值大小與電解電壓為非線性的反比例關(guān)系。因此，本發(fā)明的設(shè)計(jì)思路是，在相同的水流量下，當(dāng)TDS值變大時(shí)，則輸出的電解電壓變?。划?dāng)TDS值變小時(shí)，則輸出的電解電壓變大，以保持恒PH值。由于保持水的流量恒定控制是基于現(xiàn)有的水流控制技術(shù)，因此以下控制思路的說明，是基于水流量恒定的基礎(chǔ)上進(jìn)行，實(shí)踐中，可通過安裝流量計(jì)或其它水流恒流裝置對(duì)電解水機(jī)的水流量進(jìn)行恒定控制。為此，本發(fā)明的控制方法在于，中央控制單元10定時(shí)T輸出一個(gè)恒定的檢測(cè)電壓信號(hào)，檢測(cè)電壓信號(hào)經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換和放大后，成為開關(guān)電源20的控制信號(hào)，控制開關(guān)電源 20輸出電解電壓VO，該電解電壓VO施加在電解槽上對(duì)水進(jìn)行電解。由于電解槽內(nèi)的水電導(dǎo)率的存在，故電解槽電極有電流，電解槽上存在一個(gè)電壓降VI，同時(shí)，采樣點(diǎn)40上也存在一個(gè)電壓電壓值V2，VO和Vl的關(guān)系為V2=V0-V1。其中， 采樣值V2是一個(gè)跟TDS相關(guān)的數(shù)值，因?yàn)楫?dāng)TDS變大-電解槽電阻值變小-Vl變小-V2變大；當(dāng)TDS變小時(shí)-電解槽電阻值變大-Vl變大-V2變小。因此通過對(duì)采樣點(diǎn)40采樣V2， 可以獲得TDS變化值的數(shù)據(jù)。然后，V2經(jīng)過信號(hào)放大后輸入中央控制單位10，中央控制單元根據(jù)根據(jù)采樣值， 產(chǎn)生對(duì)應(yīng)采樣時(shí)水槽水TDS值的基準(zhǔn)電壓數(shù)字信號(hào)。在中央控制單元10內(nèi)部，設(shè)有多組采樣值-TDS值的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，中央控制單元將獲得的采樣值與之前輸出的基準(zhǔn)電壓值與內(nèi)部存儲(chǔ)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，獲得TDS值，然后以該TDS值為依據(jù)，輸出基準(zhǔn)電壓，并以該基準(zhǔn)電壓作為新的開關(guān)電源控制電壓，開關(guān)電源的輸出電壓隨之變化，以調(diào)整加在電解槽上的電解電壓值。當(dāng)電解工作進(jìn)行2-3秒后，中央控制單元10再次輸出恒定的檢測(cè)電壓信號(hào)，并檢測(cè)對(duì)應(yīng)此時(shí)的水槽水TDS值，為保持在不同TDS值時(shí)電解水PH值仍恒定，當(dāng)TDS值變大時(shí)， 基準(zhǔn)電壓信號(hào)值變小，當(dāng)TDS值變小時(shí)，基準(zhǔn)電壓信號(hào)值變大。即中央控制單元通過調(diào)整基準(zhǔn)電壓信號(hào)的大小，調(diào)整電解電壓值大小，從而控制電解槽電解PH值大小。以上可知，中央控制單元同時(shí)提供檢測(cè)電壓信號(hào)和基準(zhǔn)電壓信號(hào)的輸出，兩組信號(hào)采取的是相同的輸出通道。其中，檢測(cè)電壓信號(hào)是一個(gè)短時(shí)的恒定電壓信號(hào)，只有5-10 毫秒，且間隔時(shí)間T為2-3秒，由于檢測(cè)電壓信號(hào)時(shí)間很短所以對(duì)電解槽平均電壓不造成影響，也就是實(shí)時(shí)檢測(cè)情況下不影響控制電接電壓的輸出。
根據(jù)上述說明書的揭示和教導(dǎo)，本發(fā)明所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員還可以對(duì)上述實(shí)施方式進(jìn)行變更和修改。因此，本發(fā)明并不局限于上面揭示和描述的具體實(shí)施方式
，對(duì)本發(fā)明的一些修改和變更也應(yīng)當(dāng)落入本發(fā)明的權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。此外，盡管本說明書中使用了一些特定的術(shù)語，但這些術(shù)語只是為了方便說明，并不對(duì)本發(fā)明構(gòu)成任何限制。
權(quán)利要求
1.一種電解水機(jī)制水方法，其特征在于包括如下步驟 產(chǎn)生一個(gè)恒定的檢測(cè)電壓信號(hào)；該檢測(cè)電壓信號(hào)經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換和放大處理后輸出到開關(guān)電源； 開關(guān)電源根據(jù)檢測(cè)電壓信號(hào)向電解槽輸出電壓； 對(duì)電解槽采樣點(diǎn)的電壓采樣；根據(jù)采樣值產(chǎn)生對(duì)應(yīng)此時(shí)水槽水TDS值的基準(zhǔn)電壓信號(hào)，將該基準(zhǔn)電壓信號(hào)提供給開關(guān)電源輸出電解電壓；間隔時(shí)間T，再產(chǎn)生一個(gè)檢測(cè)電壓信號(hào)，檢測(cè)對(duì)應(yīng)此時(shí)水槽水TDS值的基準(zhǔn)電壓信號(hào)， 開關(guān)電源根據(jù)此時(shí)的基準(zhǔn)電壓信號(hào)控制輸出的電解電壓，保持不同TDS值時(shí)電解水PH值恒定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解水機(jī)制水方法，其特征在于，是將采樣值與對(duì)應(yīng)不同TDS 值的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)匹配以獲得TDS值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解水機(jī)制水方法，其特征在于，為保持在不同TDS值時(shí)電解水PH值仍恒定，當(dāng)TDS值變大時(shí)，基準(zhǔn)電壓信號(hào)值變小，當(dāng)TDS值變小時(shí)，基準(zhǔn)電壓信號(hào)值變大。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解水機(jī)制水方法，其特征在于，所述檢測(cè)電壓信號(hào)輸出時(shí)間為5-10ms，間隔時(shí)間T為2-3s。
5.一種電解水機(jī)，其特征在于，包括中央控制單元，產(chǎn)生檢測(cè)電壓信號(hào)和基準(zhǔn)電壓信號(hào)；數(shù)模轉(zhuǎn)換和放大單元，對(duì)檢測(cè)電壓信號(hào)和基準(zhǔn)電壓信號(hào)數(shù)模轉(zhuǎn)換和放大；開關(guān)電源，根據(jù)檢測(cè)電壓信號(hào)和基準(zhǔn)電壓信號(hào)提供電解槽電壓；電解槽采樣單元，對(duì)電解槽采樣點(diǎn)電壓采樣，將采樣值反饋中央控制單元；中央控制單元定時(shí)產(chǎn)生一個(gè)恒定檢測(cè)電壓信號(hào)，根據(jù)采樣值調(diào)整對(duì)應(yīng)此時(shí)TDS值的基準(zhǔn)電壓信號(hào)，并通過基準(zhǔn)電壓信號(hào)調(diào)整電解電壓，以保持不同TDS值時(shí)電解水PH值仍恒定。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電解水機(jī)，其特征在于，所述開關(guān)電源為脈沖頻率調(diào)制式開關(guān)電源。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電解水機(jī)，其特征在于，所述基準(zhǔn)電壓信號(hào)經(jīng)過非反相閉環(huán)運(yùn)算放大器放大后輸出給開關(guān)電源，運(yùn)算放大器的正向輸入端與開關(guān)電源的輸出端連接形成閉環(huán)正回饋。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的電解水機(jī)，其特征在于，所述開關(guān)電源采用NCP1396A調(diào)頻芯片，開關(guān)電源通過LLC半橋驅(qū)動(dòng)電路輸出。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電解水機(jī)，其特征在于，所述中央控制單元包括TDS計(jì)算單元，所述TDS計(jì)算單元以采樣值計(jì)算TDS值。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電解水機(jī)，其特征在于，所述中央控制單元儲(chǔ)存有對(duì)應(yīng)不同 TDS值的采樣值經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，所述TDS值計(jì)算單元將采樣值與采樣值經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)匹配，獲得對(duì)應(yīng)的TDS值。
全文摘要
本發(fā)明為一種電解水機(jī)及其方法，包括中央控制單元，產(chǎn)生檢測(cè)電壓信號(hào)和基準(zhǔn)電壓信號(hào)；數(shù)模轉(zhuǎn)換和放大單元，對(duì)檢測(cè)電壓信號(hào)和基準(zhǔn)電壓信號(hào)數(shù)模轉(zhuǎn)換和放大；開關(guān)電源，根據(jù)檢測(cè)電壓信號(hào)和基準(zhǔn)電壓信號(hào)提供電解槽電壓；電解槽采樣單元，對(duì)電解槽采樣點(diǎn)電壓采樣，將采樣值反饋中央控制單元；中央控制單元定時(shí)(T)產(chǎn)生一個(gè)檢測(cè)電壓信號(hào)，根據(jù)采樣值調(diào)整對(duì)應(yīng)TDS值的基準(zhǔn)電壓信號(hào)，通過基準(zhǔn)電壓信號(hào)調(diào)整電解電壓，以保持不同TDS值時(shí)電解水pH值仍恒定。
文檔編號(hào)C02F1/461GK102358638SQ20111028581
公開日2012年2月22日 申請(qǐng)日期2011年9月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月23日
發(fā)明者薛宏 申請(qǐng)人:薛宏