CN104570884A - 一种电解银离子释放量控制电路及其方法 - Google Patents

一种电解银离子释放量控制电路及其方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种电解银离子释放量控制电路，包括电源、中央控制电路、恒流控制电路和电极控制电路，电源为中央控制电路、恒流控制电路和电极控制电路供电，中央控制电路的PWM脉冲信号输出端连接到恒流控制电路的同步信号输入端，恒流控制电路的PWM脉冲信号输出端经二极管连接到电极控制电路的PWM脉冲信号输入端，电极控制电路的方向输入端连接到中央控制电路，电极控制电路的两个直流电压输出端分别连接到外部的两根银电极，电极控制电路的温度报警输出端连接到恒流控制电路的误差放大器反相输入端。发明还提供一种电解银离子释放量控制方法，根据电解银离子浓度计算公式调节电解银离子浓度，银离子释放量稳定，杀菌消毒效果好。

Description

一种电解银离子释放量控制电路及其方法
技术领域
本发明涉及一种用于水杀菌消毒的电解银离子释放量控制电路及其方法。
背景技术
城市二次供水系统作为城市供水系统的终端，其安全性直接关系到居民的身体健康。综合国内外实验研究可知，银离子作为消毒剂能够快速有效地灭活军团菌。
通常产生银离子的方式有超声波作用释放离子以及电解释放离子两大类。超声波作用释放离子方式由于利用超声波产生器与离子发生器连接，致使设备的外形体积过大，不利于一般安装或操作。电解释放离子方法控制离子释放量一般通过两类方式：控制电解电流或电解时间。现有方法都只能模糊地判断电解银离子释放量，一方面，消毒处理后的水质不稳定，另一方面，饮用水中银离子含量波动范围大，存在银离子浓度超过健康标准限值的安全隐患。
发明内容
本发明的目的是为解决目前电解银离子释放量不能准确控制，导致消毒处理后的水质不稳定，饮用水中银离子含量波动范围大，存在银离子浓度超过健康标准限值的技术问题。另外，本发明还解决两根银电极不均衡消耗和积垢的技术问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种电解银离子释放量控制电路，包括电源、中央控制电路、恒流控制电路和电极控制电路，电源为中央控制电路、恒流控制电路和电极控制电路供电，中央控制电路的PWM脉冲信号输出端连接到恒流控制电路的同步信号输入端，恒流控制电路的PWM脉冲信号输出端经二极管连接到电极控制电路的PWM脉冲信号输入端，电极控制电路的方向输入端连接到中央控制电路，电极控制电路的两个直流电压输出端分别连接到外部的两根银电极，电极控制电路的温度报警输出端连接到恒流控制电路的误差放大器反相输入端。
进一步地，所述中央控制电路包括单片机。
进一步地，所述电极控制电路的输出电压为24V，输出电流为300mA。
进一步地，所述电源前端连接有安全保护电路，安全保护电路由隔离变压器、漏电保护开关、熔断器、定时开关和水泵连锁开关顺次连接而成。
本发明还提供一种电解银离子释放量控制方法，通过中央控制电路输出PWM脉冲信号到恒流控制电路的同步信号输入端，使恒流控制电路也输出PWM脉冲信号，恒流控制电路输出的PWM脉冲信号送入电极控制电路的PWM脉冲信号输入端，电极控制电路的两个直流电压输出端分别连接到两根银电极， 银电极中通过电解电流I，根据以下电解银离子浓度计算公式
，
其中，CAg+为电解银离子浓度（mg），I为电解电流（mA），T为电解电流持续时间（h），V为电解水量（m3），当电解水量V和电解电流I恒定时，通过控制电解电流持续时间T调节电解银离子浓度CAg+；当电解水量V动态变化时，电解水量V由流量计实时测得，动态调节电解电流I，使电解电流I与电解水量V的比值保持恒定，再通过控制电解电流持续时间T调节电解银离子浓度CAg+。
进一步地，为解决两根银电极不均衡消耗和积垢的技术问题，所述中央控制电路以一定的周期t切换电极控制电路的方向输入端的电平状态，使电极控制电路的两个直流电压输出端的极性以周期t变化，则分别连接到电极控制电路两个直流电压输出端的两根银电极以周期t变换极性，使两根银电极均衡消耗并清除电极积垢。
本发明所述的电解银离子释放量控制电路通过基于单片机的中央控制电路产生的占空比可调的PWM脉冲信号源激励恒流控制电路，使恒流控制电路内部建立起恒压源和恒流源，恒流控制电路输出的恒定电信号供给电极控制电路，使电极控制电路中连接两根银电极的直流电压输出端电压恒定，则通过银电极的电流保持恒定，使银电极单位时间内电解释放银离子的数量保持稳定。另外，通过中央控制电路控制电极控制电路中的方向输入端可实现两根银电极的极性自动变换，在提高两根银电极消耗均衡性的同时能有效清除电极上附着的钙层等积垢。
本发明所述的电解银离子释放量控制方法根据电解银离子浓度计算公式，当电解水量V和电解电流I恒定时，通过控制电解电流持续时间T调节电解银离子浓度CAg+；当电解水量V动态变化时，电解水量V由流量计实时测得，动态调节电解电流I，使电解电流I与电解水量V的比值保持恒定，再通过控制电解电流持续时间T调节电解银离子浓度CAg+，使电解银离子浓度CAg+基本保持稳定并在健康标准限值范围内，杀菌消毒效果好，可靠性和安全性均较高。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1为电解银离子释放量控制电路原理框图；
图2为电解银离子释放量控制电路供电安全保护电路原理框图；
图3为电解银离子释放量控制电路电气原理图。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成，且其不应理解为对本发明的限制。
如图1和3所示，电解银离子释放量控制电路包括电源、中央控制电路、恒流控制电路和电极控制电路，中央控制电路包括单片机PIC16F873A，恒流控制电路包括开关电源芯片SG3525AN(16), 电极控制电路包括H桥驱动芯片LMD18200。电源由交流220V变换后分别产生两路+5V和两路+12V电源，一路+5V连接到单片机PIC16F873A的电源引脚VDD，另一路+5V串联电位器R2后连接到SG3525AN(16)中误差放大器的同相输入端IN+，一路+12V连接到SG3525AN(16)的电源引脚VI，另一路+12V连接到LMD18200的电源引脚V+。单片机PIC16F873A的引脚RC2/CCP1连接到开关电源芯片SG3525AN(16)的同步信号输入引脚，SG3525AN(16)的两个输出端OUTA和OUTB分别串联二极管D10和D11后合二为一连接到LMD18200的PWM引脚，LMD18200的H桥驱动输出端OUT1和OUT2通过连接器CON分别连接到外部的两根银电极（一根为阳极，另一根为阴极），LMD18200的温度报警输出端第9引脚连接到SG3525AN(16)中误差放大器的反相输入端IN-，LMD18200的方向输入端DIR连接到PIC16F873A的一个I/O端口RB4。
PIC16F873A的引脚RC2/CCP1工作在PWM（脉宽调制）模式，输出分辨率为10位的PWM脉冲信号，可通过编程其内部的寄存器调节PWM脉冲信号的周期和占空比。当SG3525AN(16)的电源引脚VI建立起12V的正常工作电压后，其内部即建立起恒压源和恒流源，在来自PIC16F873A的PWM脉冲信号激励下，其输出周期和占空比可调的PWM脉冲信号并供给LMD18200的PWM输入端，则LMD18200也输出周期和占空比可调的PWM脉冲信号，其连续输出电流可达300mA，输出电压可达24V，在PWM脉冲信号为高电平时启动银电极进行电解释放银离子，工作6min银离子浓度可达0.05mg/L。
LMD18200的方向输入端DIR在单片机PIC16F873A的RB4端口输出的周期性电平信号控制下随之周期性地变换直流电压输出端，即H桥驱动输出端OUT1和OUT2的正负极性，使两根银电极也随之进行阴阳变换，这样可以防止阴阳电极不平衡消耗，并可使银电极表面的附垢层如钙层等得到有效清除，保证银离子的正常释放。当银电极的消耗量超过预警范围时，由报警信号发出警报，提醒相关操作人员更换银电极。
如图2所示，为保证电源供电的安全性，在电源前端增设安全保护电路，安全保护电路由隔离变压器、漏电保护开关、熔断器、定时开关和水泵连锁开关顺次连接而成。
电解银离子释放量控制方法根据电解银离子浓度计算公式，当电解水量V和电解电流I恒定时，通过控制电解电流持续时间T调节电解银离子浓度CAg+；当电解水量V动态变化时，电解水量V由流量计实时测得，动态调节电解电流I，使电解电流I与电解水量V的比值保持恒定，再通过控制电解电流持续时间T调节电解银离子浓度CAg+，使电解银离子浓度CAg+基本保持稳定并在健康标准0.05mg/L的限值范围内，杀菌消毒效果好，可靠性和安全性均较高。还可通过检测水质情况来自动调节银电极银离子的释放量，增加反馈控制电路，根据银离子释放量，将银离子浓度情况通过电信号反馈至中央控制电路，由中央控制电路发送脉冲实现恒流控制电路和电极控制电路工作状态的改变。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (6)

1.一种电解银离子释放量控制电路，其特征在于，包括电源、中央控制电路、恒流控制电路和电极控制电路，电源为中央控制电路、恒流控制电路和电极控制电路供电，中央控制电路的PWM脉冲信号输出端连接到恒流控制电路的同步信号输入端，恒流控制电路的PWM脉冲信号输出端经二极管连接到电极控制电路的PWM脉冲信号输入端，电极控制电路的方向输入端连接到中央控制电路，电极控制电路的两个直流电压输出端分别连接到外部的两根银电极，电极控制电路的温度报警输出端连接到恒流控制电路的误差放大器反相输入端。
2.根据权利要求1所述的电解银离子释放量控制电路，其特征在于，所述中央控制电路包括单片机。
3.根据权利要求1所述的电解银离子释放量控制电路，其特征在于，所述电极控制电路的输出电压为24V，输出电流为300mA。
4.根据权利要求1-3任一项所述的电解银离子释放量控制电路，其特征在于，所述电源前端连接有安全保护电路，安全保护电路由隔离变压器、漏电保护开关、熔断器、定时开关和水泵连锁开关顺次连接而成。
5.一种电解银离子释放量控制方法，其特征在于，通过中央控制电路输出PWM脉冲信号到恒流控制电路的同步信号输入端，使恒流控制电路也输出PWM脉冲信号，恒流控制电路输出的PWM脉冲信号送入电极控制电路的PWM脉冲信号输入端，电极控制电路的两个直流电压输出端分别连接到两根银电极， 银电极中通过电解电流I，根据以下电解银离子浓度计算公式
，
其中，CAg+为电解银离子浓度（mg），I为电解电流（mA），T为电解电流持续时间（h），V为电解水量（m3），当电解水量V和电解电流I恒定时，通过控制电解电流持续时间T调节电解银离子浓度CAg+；当电解水量V动态变化时，电解水量V由流量计实时测得，动态调节电解电流I，使电解电流I与电解水量V的比值保持恒定，再通过控制电解电流持续时间T调节电解银离子浓度CAg+。
6.根据权利要求5所述的电解银离子释放量控制方法，其特征在于，所述中央控制电路以一定的周期t切换电极控制电路的方向输入端的电平状态，使电极控制电路的两个直流电压输出端的极性以周期t变化，则分别连接到电极控制电路两个直流电压输出端的两根银电极以周期t变换极性，使两根银电极均衡消耗并清除电极积垢。
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