專利名稱：用于食用菌刺激的便攜式高電壓脈沖放電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種用于對栽培期間的食用菌進(jìn)行物理刺激的便攜式高電壓脈沖放電裝置。
背景技術(shù)：
菌床栽培目前已經(jīng)成為香菇、滑子磨等食用菌栽培技術(shù)的主流。菌床栽培具有投資成本低，收獲周期短，收獲次數(shù)多，且易于管理等多方面的優(yōu)點。菌床栽培期間，為了促進(jìn)食用菌的發(fā)育，傳統(tǒng)方式采用灑水刺激、溫差刺激等物理刺激手段促進(jìn)食用菌菌絲的生長。 最新的研究表明，通過高電壓脈沖放電技術(shù)可以更有效地刺激菌絲的生長，并大幅提高食用菌的產(chǎn)量(見非專利文獻(xiàn)1和幻。但是目前研究用放電裝置限于工業(yè)高電壓發(fā)生設(shè)備的使用(比如山菱產(chǎn)YH1G-200K-1KJC等)，整套裝置體積大且價格昂貴，同時需要外部交流輸電線作為輸入電源。另外食用菌放電刺激的研究中所用到的工業(yè)高電壓發(fā)生設(shè)備，需通過外部高壓引線與食用菌菌床連接，不僅操作不便，而且由于高壓引線的裸露部分多，存在較大的安全隱患。食用菌的培養(yǎng)環(huán)境一般野外居多，且操作人員一般不具備高電壓設(shè)備的專業(yè)操作知識，因此實際應(yīng)用中需要一種使用簡便的專用便攜式高電壓脈沖放電裝置，不借助于外部的交流輸電線作為供電手段(比如說家庭用220V交流供電插口)，同時還必須是非專業(yè)人員也易于操作且安全性高。非專利文獻(xiàn) 1 !Agricultural and Food Processing Application of Pulsed Power Technology, IEEEJ Trans. FM, Vol. 129，No.7,2009.非專利文獻(xiàn) 2 :Effect of Electric Impulse on Fruit Body Production of Lentinula Edodes in the Sawdust-based Substrate，El本應(yīng)用^ 學(xué)會志，第 9 卷第 1 號，2001.
發(fā)明內(nèi)容本實用新型涉及一種用于對食用菌進(jìn)行物理刺激的便攜式高電壓脈沖放電裝置， 由高電壓放電探頭、一級直流升壓電路、二級直流升壓電路、直流電源、觸發(fā)器和手持部構(gòu)成。上述放電裝置的一級直流升壓電路將直流電源的低電壓升至直流高電壓，二級直流升壓電路將升壓后的直流高壓進(jìn)一步升壓至脈沖高電壓。此放電裝置的外形呈長立方體形， 一端為高電壓放電探頭，用于對食用菌進(jìn)行放電刺激；另一端為手持部和觸發(fā)器，方便操作者進(jìn)行放電操作。直流電源與高電壓探頭遠(yuǎn)離，起到了絕緣保護(hù)的作用。觸發(fā)器被操作者按下后，直流電源對一級二級直流升壓電路進(jìn)行充電，高電壓放電探頭處瞬間產(chǎn)生脈沖高電壓，進(jìn)而產(chǎn)生一次放電。觸發(fā)器被持續(xù)按下后可以持續(xù)產(chǎn)生多次脈沖放電，直到操作者松開觸發(fā)器。相比現(xiàn)有用于食用菌刺激研究的工業(yè)高電壓發(fā)生設(shè)備，本裝置的供電電源采用可充電電池或者其他可更換的通用低壓直流電源，小型便于攜帶，適用于野外操作。同時由于沒有外部引線，電壓至輸出端的壓降損失少，且安全隱患少。[0007]上述高電壓脈沖放電裝置為一體化裝置。上述高電壓脈沖放電裝置，其一級直流升壓電路含多段整流升壓電路。上述高電壓脈沖放電裝置，其二級直流升壓電路含多段脈沖電壓發(fā)生器。上述高電壓脈沖放電裝置，含有電壓調(diào)整電路以及脈沖控制電路。上述高電壓脈沖放電裝置，其直流電源可更換且可以與放電裝置的其他部分分
1 O

圖1是本實用新型的高電壓脈沖放電裝置的裝配示意圖。圖2是本實用新型的高電壓脈沖放電裝置的電路模塊圖。圖3是本實用新型的高電壓脈沖放電裝置的含一級直流升壓電路和二級直流升壓電路的全體升壓電路的示意圖。圖4是二級直流升壓電路的多段脈沖電壓發(fā)生器的電路示意圖。圖5是直流電源的其他實施方式。
具體實施方式
圖1給出了本實用新型專利涉及的高電壓脈沖放電裝置的裝配示意圖。放電裝置有一個操作手把，便于操作者手持放電裝置。手把可以是中空形，里面安上直流電源6。直流電源與手把共同組成手持部7。由于是便攜式裝置，直流電源6最好是可充電電池或者電池組，比如說四節(jié)五號鎳氫充電池或者一節(jié)具有同樣電壓輸出能力的鋰電池。五號鎳氫充電池的典型電壓為1. 2伏特，將四節(jié)串聯(lián)后，直流電源的輸出電壓約為4. 8伏特。使用鎳氫電池的情況下，當(dāng)直流電源6的輸出電壓低于額定電壓后，可以將電池取出充電。如果采用鋰電池作為直流電源，手持部7可以整體拆下來，通過手持部7的充電端充電。當(dāng)然也可以采用其他形式的直流電源。食用菌的培養(yǎng)場地可能不具備充電設(shè)施，因此也可以采用光伏電池作為直流電源。裝置整體外形呈長立方體形，一端為高電壓放電探頭2，用于對食用菌 1進(jìn)行放電刺激；另一端為手持部7和觸發(fā)器5，方便操作者進(jìn)行放電操作。觸發(fā)器5被操作者按下后，直流電源6對直流升壓電路3和4進(jìn)行充電，高電壓放電探頭2處瞬間生成高電壓脈沖，進(jìn)而產(chǎn)生一次放電。觸發(fā)器5被持續(xù)按下后，一次脈沖完畢后，可緊接著對升壓電路進(jìn)行第二次充電，產(chǎn)生下一次脈沖放電，從而形成充電-放電-充電的循環(huán)，直到操作者松開觸發(fā)器5為止。裝置中兩段升壓電路密封于絕緣級別高的筐體9內(nèi)，防止升壓電路漏電和操作人員誤接觸內(nèi)部升壓電路，保護(hù)操作人員的安全?？痼w9可以是軟質(zhì)橡膠材料也可是硬質(zhì)塑料材料。圖2給出了圖1所示的高電壓脈沖放電裝置的電路模塊圖。其中振蕩電路41，升壓變壓器42和交流直流多段整流升壓電路43構(gòu)成一級直流升壓電路4。在此段，直流電源 6輸出的低電壓升至直流高電壓。多段脈沖電壓發(fā)生器31構(gòu)成二級直流升壓電路3，一級直流升壓電路的輸出電壓作為此段的輸入電源，輸出端形成一個高電壓脈沖。圖2中的脈沖計數(shù)電路12對每一次輸出的高電壓脈沖進(jìn)行記錄，以便控制對食用菌的放電次數(shù)。檢測控制電路11接受交流直流多段整流升壓電路43的輸出端電壓信號，并發(fā)送當(dāng)前電壓值給電壓調(diào)整電路10，讓電壓調(diào)整電路10調(diào)整振蕩電路41，最終在交流直流多段整流升壓電路43的輸出端生成穩(wěn)定的電壓輸出值。同時檢測控制電路11也把此時的時間信號發(fā)送給脈沖計數(shù)電路12，讓其開始準(zhǔn)備記錄一次脈沖。電路模塊10、11、12雖然是本實用新型的放電裝置的一部分，但一名熟練的電路技術(shù)人員均具備此類電路的設(shè)計常識，在此說明書中不做更詳細(xì)的闡述。圖3給出了高電壓脈沖放電裝置的全體電路圖，包括二級直流升壓電路3和一級直流升壓電路4的電路示意圖。為了作圖的方便，二級直流升壓電路3 (下方虛線內(nèi)的電路) 和一級直流升壓電路4(上方虛線內(nèi)的電路)在空間布局上一部分重疊。在實際設(shè)計中，按照圖1的裝置示意圖，二級直流升壓電路3最好直接接在一級直流升壓電路4的后方，使手持部7盡量遠(yuǎn)離高壓升壓部分。一級直流升壓電路4中，晶體三極管Q和線圈Ll、L2構(gòu)成圖2中的振蕩電路41， 產(chǎn)生振蕩電流。T為升壓變壓器42，電阻Rl后方的電容C陣列和二極管D陣列構(gòu)成交流直流多段整流升壓電路43。除晶體三極管外，555等專用集成電路也可以構(gòu)成振蕩電路。上述振蕩電流推動升壓變壓器T工作，使變壓器次級L3產(chǎn)生500伏特的高壓交流電壓(假設(shè)直流電源用4節(jié)鎳氫電池，因此輸出電壓在5伏特左右)。通過變壓器升壓的交流電，加在后續(xù)的交流直流多段整流升壓電路43上，圖3中十段整流升壓的結(jié)果，交流直流多段整流升壓電路43的輸出端產(chǎn)生5000伏特的直流高壓。一級直流升壓電路4的輸出端產(chǎn)生的直流高壓，加在二級直流升壓電路3的輸入端，進(jìn)行二級升壓。具體說明參見圖4。圖4的電路示意圖中用五級電容器321至325并聯(lián)，接受輸入端的直流高電壓的充電。電阻R用于控制各級電容器的充電電流的大小。第一級電容器321 (圖3最左端電容)的331端和第二級電容器322的332端通過火花放電開關(guān)341連接?；鸹ǚ烹婇_關(guān)自然呈斷路狀態(tài)，當(dāng)其兩個電極上的電壓達(dá)到耐壓極限后，電極之間放電產(chǎn)生斷路，接通開關(guān)。通過同樣的配置，將第二級電容器322的333端和第三級電容器323的334端用火花放電開關(guān)342連接。以此類推，將第四級電容器和第五級電容器通過火花放電開關(guān)344連接。電容器321至325接受輸入端直流高壓的充電，當(dāng)充電電壓達(dá)到額定電壓值，331端和332端的電壓差達(dá)到火花放電開關(guān)341的耐壓極限，火花放電開關(guān)的兩個電極間放電形成通路。此時原本并聯(lián)的電容器321和電容器322，由于火花放電開關(guān)的接通，321，331，341，332，333瞬間形成串聯(lián)回路。假設(shè)輸入端的直流電壓為VI，電容器并聯(lián)轉(zhuǎn)串聯(lián)的效果，使得加載在第二級火花放電開關(guān)342兩端上的電壓瞬間從Vl變?yōu)?V1，從而使放電開關(guān)342的兩個電極間也開始放電形成通路，導(dǎo)致電容器323也串聯(lián)至電容器321、322的串聯(lián)回路。隨著火花放電開關(guān)的依次接通，最終加載第五級電容325的輸出端302的電壓從Vl上升至5V1?；鸹ǚ烹婇_關(guān)341至344在數(shù)微秒內(nèi)依次接通，輸出端302在瞬間形成一個5V1的脈沖高電壓。把輸出端302和圖1中的放電探頭2連接并貼近食用菌菌床的表面，放電探頭2和菌床之間的高電壓將擊穿空氣層，形成一次脈沖放電， 同時釋放掉儲存在電容器321-325內(nèi)的電荷?；鸹ǚ烹婇_關(guān)341-345的各自電極間的電壓也隨之下降，當(dāng)電極間電壓低于空氣擊穿電壓后，恢復(fù)到斷路狀態(tài)。隨著火花放電開關(guān)的斷路，電容器321-325也隨之恢復(fù)為并聯(lián)狀態(tài)，接受下一次直流電壓的充電。假設(shè)輸入端301 的直流電壓為5000伏特，圖4中5段升壓后輸出端302的瞬間電壓將達(dá)到25000伏特。通常空氣的擊穿電壓為3000伏特/毫米，當(dāng)放電探頭2貼近菌床8毫米左右時，對菌床形成一次脈沖放電刺激。上述二級直流升壓電路3的多段電容器并聯(lián)狀態(tài)時接受充電；火花放電開關(guān)接通后，電容器的并聯(lián)瞬間形成5段電容器的串聯(lián)，構(gòu)成脈沖放電回路?；鸹ǚ烹婇_關(guān)的耐壓極限取決于電極之間的間隔，要使火花放電開關(guān)在5000伏特左右放電接通，電極之間的間隔可以設(shè)定在1. 6毫米左右。 圖5給出了直流電源6的其他實施方式。本實用新型涉及的高電壓脈沖放電裝置可切換的直流輸入電源，方便根據(jù)不同的電壓要求對食用菌進(jìn)行放電刺激。直流電源6通過插入式機(jī)構(gòu)61和62安裝到高電壓脈沖放電裝置的一級直流升壓電路4。61和62為金屬材料，既是機(jī)械連接部同時也是直流電源6的輸出電極。61和62插入到一級直流升壓電路4的輸入電極91和92后，整個放電裝置進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)。按下觸發(fā)器5后，放電裝置接通， 直流電源6開始對一級和二級直流升壓電路充電。直流電源6可以設(shè)計成可更換的模塊。 需要更大功率輸出的話，可以采用圖5中71或者72所示的更多節(jié)數(shù)的電池組作為大功率直流電源。當(dāng)然，根據(jù)操作人員的使用習(xí)慣，直流電源外殼的手持部7既可以采用71的豎式結(jié)構(gòu)，也可以采用72的橫式結(jié)構(gòu)。不過用豎式結(jié)構(gòu)71時，觸發(fā)器5可采取圖5中51的扳機(jī)結(jié)構(gòu)，便于操作者觸發(fā)。圖5雖沒有表示，直流電源6可以做為一個整體充電模塊直接插到外部充電器上進(jìn)行充電。此時，電極兼插入機(jī)構(gòu)61和62做為外部充電器的充電接收端使用。
權(quán)利要求1.一種用于食用菌刺激的便攜式高電壓脈沖放電裝置，其特征在于由高電壓放電探頭 O)、一級直流升壓電路G)、二級直流升壓電路(3)、直流電源(6)、觸發(fā)器( 和手持部 (7)組成。直流電源(6)和一級直流升壓電路(4)連接，其直流低電壓依次經(jīng)一級直流升壓電路⑷和二級直流升壓電路(3)升壓為脈沖高電壓，最后經(jīng)高電壓放電探頭⑵對食用菌放電。觸發(fā)器( 和手持部(7)位于此放電裝置外部，供操作者手持此裝置以及觸發(fā)此裝置工作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高電壓脈沖放電裝置為一體化裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高電壓脈沖放電裝置，其特征在于一級直流升壓電路(4)含多段整流升壓電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高電壓脈沖放電裝置，其特征在于二級直流升壓電路(3)含多段脈沖電壓發(fā)生器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高電壓脈沖放電裝置，其特征在于含有電壓調(diào)整電路和脈沖控制電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高電壓脈沖放電裝置，其特征在于直流電源(6)可更換且可以與上述高電壓脈沖放電裝置的其他部分分離。
專利摘要一種用于對栽培期間的食用菌進(jìn)行物理刺激的便攜式高電壓脈沖放電裝置，由高電壓放電探頭、一級直流升壓電路、二級直流升壓電路、直流電源、觸發(fā)器和手持部構(gòu)成。其中一級直流升壓電路將直流電源的低電壓升至直流高電壓；二級直流升壓電路將升壓后的直流高壓進(jìn)一步升壓至脈沖高電壓。上述裝置的外形呈長立方體形，一端為高電壓放電探頭，用于對食用菌進(jìn)行放電刺激；另一端為手持部和觸發(fā)器，方便操作者進(jìn)行放電操作。觸發(fā)器被操作者按下后，直流電源對一級和二級直流升壓電路進(jìn)行充電，高電壓放電探頭處瞬間生成高電壓，進(jìn)而產(chǎn)生一次脈沖放電。觸發(fā)器被持續(xù)按下后可以產(chǎn)生多次脈沖放電，直到操作者松開觸發(fā)器。
文檔編號H02M9/04GK202127373SQ20112002860
公開日2012年1月25日 申請日期2011年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月25日
發(fā)明者卜穎剛, 段志輝, 王紹平 申請人:卜穎剛, 段志輝, 王紹平