CN104674293A - 一种极性可变换电解食盐水生成次氯酸钠的电解电路 - Google Patents

一种极性可变换电解食盐水生成次氯酸钠的电解电路 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种极性可变换电解食盐水生成次氯酸钠的电解电路，包括变压器单元、第一整流电路单元、第二整流电路单元、第一驱动电路单元、第二驱动电路单元、第一过流保护电路单元、第二过流保护电路单元、第一组晶体管、第二组晶体管、第一电流采样电路单元、第二电流采样电路单元、电解电极、单片机控制和保护电路单元、电源模块；通过单片机输出两路带有死区时间的PWM，驱动两组晶体管，达到任一单组晶体管工作或两组晶体管交替切换工作的效果，再通过单片机过流控制和集成芯片电路过流控制，达到对工作电路的双重保护和保障工作电路安全运行的效果。具有电解电极极性切换方便和使用安全的特点。

Description

一种极性可变换电解食盐水生成次氯酸钠的电解电路
技术领域
本发明涉及食盐水电解技术领域，尤指一种极性可变换电解食盐水生成次氯酸钠的电解电路。
背景技术
    电解食盐水是直流电源以化学性质稳定的材料为电极，对食盐水溶液进行电解，阳极产生含氯气分子和次氯酸等高氧化还原电位的酸性水，阴极产生含氢气等还原性物质的碱性水，电解食盐水对食品、医疗器械和卫生环境具有杀菌消毒作用，能够有效减少致病菌的污染，同时，作为蔬菜和水果收获前后期的真菌清除剂，还可以消除其表面的农药残留，而其本身的制备只需一点食盐和电能，随时生产，随时使用，成本低、用途广、效益高和无污染，是一项极具市场潜力的技术。目前，已有电解食盐水的电解电路，大多是通过变压器将220伏交流降压后进行整流，对电解电极进行直流供能，无法实现电解电极极性的切换或电解电极极性的交替变换，无法满足多样性的需求。
发明内容
本发明一种极性可变换电解食盐水生成次氯酸钠的电解电路，其特征是：通过单片机输出两路带有死区时间的PWM，驱动两组晶体管，实现任一单组晶体管工作或两组晶体管交替切换工作之目的，再通过单片机过流控制和集成芯片电路过流控制，实现对工作电路的双重保护和保障工作电路安全运行之目的。
为了实现上述目的，本发明的技术解决方案为：一种极性可变换电解食盐水生成次氯酸钠的电解电路包括变压器单元、第一整流电路单元、第二整流电路单元、第一驱动电路单元、第二驱动电路单元、第一过流保护电路单元、第二过流保护电路单元、第一组晶体管、第二组晶体管、第一电流采样电路单元、第二电流采样电路单元、电解电极、单片机控制和保护电路单元、电源模块，电源模块分别与第一驱动电路单元、第二驱动电路单元、第一过流保护电路单元、第二过流保护电路单元、第一电流采样电路单元、第二电流采样电路单元、单片机控制和保护电路单元进行电气连接并提供直流工作电源，第一整流电路单元和第二整流电路单元分别对变压器单元输出端进行整流，第一整流电路单元与第一组晶体管进行电气连接并提供直流电，第二整流电路单元与第二组晶体管进行电气连接并提供直流电，第一驱动电路单元与第一组晶体管进行电气连接并对其控制，第一过流保护电路单元与第一驱动电路单元并联，第二驱动电路单元与第二组晶体管进行电气连接并对其控制，第二过流保护电路单元与第二驱动电路单元并联，第一电流采样电路单元与第一组晶体管进行电气连接，第一电流采样电路单元还与第一过流保护电路单元及单片机控制和保护电路单元进行电气连接，第二电流采样电路单元与第二组晶体管进行电气连接，第二电流采样电路单元还与对第二过流保护电路单元及单片机控制和保护电路单元进行电气连接，单片机控制和保护电路单元还分别与第一驱动电路单元和第二驱动电路单元进行电气连接。
进一步的，所述的变压器单元由保险丝管FU、电容C1、共模电感L1、压敏电阻RV和变压器T构成；
所述的第一整流电路单元由变压器次级线圈N2、二极管D1～D4、电解电容C2构成；
所述的第二整流电路单元由变压器次级线圈N3、二极管D5～D8、电解电容C3构成；
所述的第一驱动电路单元由集成芯片U31、集成芯片U41、电阻R6～R8、电容C8、可控硅BCR1构成；
所述的第二驱动电路单元由集成芯片U32、集成芯片U42、电阻R16～R18、电容C11、可控硅BCR2构成；
所述的第一过流保护电路单元由集成芯片U11、集成芯片U21、电阻R1～R5、可调电阻R9～R10、电容C6和C7、二极管D9构成；
所述的第二过流保护电路单元由集成芯片U12、集成芯片U22、电阻R11～R15、R19～R20、电容C9和C10、二极管D10构成；
所述的第一组晶体管由晶体管Q1晶体管Q2构成；
所述的第二组晶体管由晶体管Q3晶体管Q4构成；
所述的第一电流采样电路单元由集成芯片U51、电容C4、电阻R21构成；
所述的第二电流采样电路单元由集成芯片U52、电容C5、电阻R22构成；
所述的电解电极由电解电极A和电解电极B构成；
所述的单片机控制和保护电路单元由单片机U7、集成芯片U7～U9、晶振Y、三极管Q5和Q6、电阻R23～R25、电容C12和C13、轻触按键K、发光二极管LED1和LED2构成。
更进一步的，所述的集成芯片U11和U12是运算放大IC；所述的集成芯片U21和U22是电流比较IC；所述的集成芯片U31和U32是光偶合IC；所述的集成芯片U41和U42是晶体管驱动IC；所述的集成芯片U51和U52是霍尔线性电流传感IC；所述的集成芯片U7是锁存IC；所述的集成芯片U8是A/D转换IC；所述的集成芯片U9是四二输入或非门IC；所述的晶体管Q1～Q4是三极管、达林顿管和场效应管，优选场效应管。
本发明的优点和特点是：通过单片机输出两路带有死区时间的PWM，驱动两组晶体管，达到任一单组晶体管工作或两组晶体管交替切换工作的效果，再通过单片机过流控制和集成芯片电路过流控制，达到对工作电路的双重保护和保障工作电路安全运行的效果。具有电解电极极性切换方便和使用安全的特点。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步描述。
附图1为本发明的单元方框图；
附图2为本发明的电路原理图(不包括单片机控制和保护电路单元)；
附图3为本发明的单片机控制和保护电路单元原理图。
具体实施方式
如附图1所示，一种极性可变换电解食盐水生成次氯酸钠的电解电路包括变压器单元、第一整流电路单元、第二整流电路单元、第一驱动电路单元、第二驱动电路单元、第一过流保护电路单元、第二过流保护电路单元、第一组晶体管、第二组晶体管、第一电流采样电路单元、第二电流采样电路单元、电解电极、单片机控制和保护电路单元、电源模块，电源模块分别与第一驱动电路单元、第二驱动电路单元、第一过流保护电路单元、第二过流保护电路单元、第一电流采样电路单元、第二电流采样电路单元、单片机控制和保护电路单元进行电气连接并提供直流工作电源，第一整流电路单元和第二整流电路单元分别对变压器单元输出端进行整流，第一整流电路单元与第一组晶体管进行电气连接并提供直流电，第二整流电路单元与第二组晶体管进行电气连接并提供直流电，第一驱动电路单元与第一组晶体管进行电气连接并对其控制，第一过流保护电路单元与第一驱动电路单元并联，第二驱动电路单元与第二组晶体管进行电气连接并对其控制，第二过流保护电路单元与第二驱动电路单元并联，第一电流采样电路单元与第一组晶体管进行电气连接，第一电流采样电路单元还与第一过流保护电路单元及单片机控制和保护电路单元进行电气连接，第二电流采样电路单元与第二组晶体管进行电气连接，第二电流采样电路单元还与对第二过流保护电路单元及单片机控制和保护电路单元进行电气连接，单片机控制和保护电路单元还分别与第一驱动电路单元和第二驱动电路单元进行电气连接。
如附图2所示，压敏电阻R1和电容C1并联后，其两端分别与共模电感L1的输入端连接，共模电感L1的输入端还分别连接市电的零线和保险丝管FU，保险丝管FU的另一端连接火线，共模电感L1的输出端分别连接变压器T初级线圈N1的两端，变压器T次级线圈N2的两端分别连接二极管D1～D4组成的整流桥的D1和D3的接点和D2和D4的接点，二极管D1和D2的接点及二极管D3和D4的接点之间并联电解电容C2，二极管D1和D2的接点还连接集成芯片U51的管脚1和2、场效应管Q1的源极，场效应管Q1的漏极接电解电极A，集成芯片U51的管脚6连接电容C4，集成芯片U51的管脚7分别连接电阻R1和R21，集成芯片U51的管脚3和4、电容C4的另一端、场效应管Q2的漏极均接二极管D3和D4的接点，二极管D3和D4的接点还连接集成芯片U11的管脚4，变压器T次级线圈N3的两端分别连接二极管D5～D8组成的整流桥的D5和D7的接点和D6和D8的接点，二极管D5和D6的接点及二极管D7和D8的接点之间并联电解电容C3，二极管D5和D6的接点还连接集成芯片U52的管脚1和2、场效应管Q3的源极，场效应管Q3的漏极分别接场效应管Q2的源极和电解电极B，集成芯片U52的管脚6连接电容C5，集成芯片U52的管脚7分别连接电阻R11和R22，集成芯片U52的管脚3和4、电容C5的另一端、场效应管Q4的漏极均接二极管D7和D8的接点，二极管D7和D8的接点还连接集成芯片U12的管脚4，场效应管Q4的源极接场效应管Q1的漏极，电阻R1的另一端接集成芯片U11的管脚3，集成芯片U11的管脚1和2均接电阻R2，电阻R2的另一端分别接电阻R3和电容C6，电阻R3的另一端分别接电容C7和集成芯片U11的管脚5，集成芯片U11的管脚6分别接电阻R4和可调电阻R9，集成芯片U11的管脚7分别接集成芯片U21的管脚2、可调电阻R9的另一端和中间触点，U11的管脚8分别接集成芯片U21的管脚8、集成芯片U31的管7和8、集成芯片U41的管脚1和8、电阻R5和R7 、可调电阻R10、电容C8，电阻R5的另一端分别接芯片U21的管脚7和二极管D9的正极端，二极管D9的负极端接可控硅BCR1的控制极，集成芯片U41的管脚3接可控硅BCR1的第一基极，集成芯片U41的管脚6和7均接效应管Q1和Q2的栅极，集成芯片U21的管脚3接可调电阻R10的中间触点，电阻R7的另一端分别接电阻R6、集成芯片U31的管脚6、集成芯片U41的管脚2，电阻R6的另一端、电容C8的另一端、集成芯片U31的管脚5、集成芯片U41的管脚4和5、集成芯片U21的管脚1和4、可控硅BCR1的第二基极、可调电阻R10的另一端、电阻R4的另一端、电容C6的另一端、电容C7的另一端、集成芯片U31的管脚3均接电源地，集成芯片U31的管脚2接电阻R8，电阻R11的另一端接集成芯片U12的管脚3，集成芯片U12的管脚1和2均接电阻R12，电阻R12的另一端分别接电阻R13和电容C9，电阻R13的另一端分别接电容C10和集成芯片U12的管脚5，集成芯片U12的管脚6分别接电阻R14和可调电阻R19，集成芯片U12的管脚7分别接集成芯片U22的管脚2、可调电阻R19的另一端和中间触点，U12的管脚8分别接集成芯片U22的管脚8、集成芯片U32的管7和8、集成芯片U42的管脚1和8、电阻R15和R17 、可调电阻R20、电容C11，电阻R15的另一端分别接芯片U22的管脚7和二极管D10的正极端，二极管D10的负极端接可控硅BCR2的控制极，集成芯片U42的管脚3接可控硅BCR2的第一基极，集成芯片U42的管脚6和7均接效应管Q3和Q4的栅极，集成芯片U22的管脚3接可调电阻R20的中间触点，电阻R17的另一端分别接电阻R16、集成芯片U32的管脚6、集成芯片U42的管脚2，电阻R16的另一端、电容C11的另一端、集成芯片U32的管脚5、集成芯片U42的管脚4和5、集成芯片U22的管脚1和4、可控硅BCR2的第二基极、可调电阻R20的另一端、电阻R14的另一端、电容C10的另一端、电容C9的另一端、集成芯片U32的管脚3、集成芯片U52的管脚5、集成芯片U51的管脚5均接电源地，集成芯片U32的管脚2接电阻R18；电阻R8的另一端接S1端，电阻R18的另一端接S2端，电阻R21的另一端接S3端，电阻R22的另一端接S4端，集成芯片U51的管脚5和集成芯片U52的管脚5均接电源地，集成芯片U51的管脚8和集成芯片U52的管脚8均接VDD端，
集成芯片U41的管脚8和集成芯片U42的管脚8均接VCC端。
如附图3所示，单片机U6的管脚XTAL1和管脚XTAL2分别通过电容C12和电容C13接电源地，管脚XTAL1和管脚XTAL2之间还连接了晶振Y，单片机U6的管脚ALE连接集成芯片U7的管脚LE，单片机U6的管脚P0.0/AD0～P0.7/AD7依次与集成芯片U7的管脚D0～D7相连接，集成芯片U7的管脚D0～D7还依次与集成芯片U8的管脚OUT8～OUT1相连接，集成芯片U7的管脚Q0～Q2依次与集成芯片U8的管脚ADDA～ADDC相连接，集成芯片U8的管脚VREF(+)与电阻R25相连，电阻R25的另一端分别接三极管Q5和Q6的集电极，三极管Q5和Q6的发射极分别通过发光二极管LED2和LED1接电源地，三极管Q5和Q6的基极分别通过电阻R23和R24接单片机U6的管脚P2.1/AD9和P2.2/AD10，单片机U6的管脚P1.0通过轻触按键K接电源地和GND端，集成芯片U7的管脚                                                和集成芯片U8的管脚VREF(-)均接电源地，集成芯片U8的管脚EOC连接集成芯片U9的管脚8和9，集成 芯片U9的管脚10连接单片机U6的管脚P3.2，单片机U6的管脚P3.6/接集成芯片U9的管脚2，单片机U6的管脚P2.0/AD8接集成芯片U9的管脚3和5，单片机U6的管脚P3.7/接集成芯片U9的管脚6，集成芯片U9的管脚4接集成芯片U8的管脚OE，集成芯片U9的管脚1分别接集成芯片U8的管脚START和管脚ALE，单片机U6的管脚P1.1接S1端，单片机U6的管脚P1.2接S2端，集成芯片U8的管脚IN0接S3端，集成芯片U8的管脚IN1接S4端，单片机U6的管脚EA和管脚VCC均接VBB端，集成芯片U8的管脚VREF(+)接VAA端。
本实施方式中，单片机U6选用AT89C51型单片机，集成芯片U11和U12选用AD712型运算放大IC、集成芯片U21和U22选用LM311型电流比较IC、集成芯片U31和U32选用6N136型光偶合IC、集成芯片U41和U42选用IR1166型场效应管驱动IC、集成芯片U51和U52选用ACS712型霍尔线性电流传感IC、集成芯片U7选用74LS373型锁存IC、集成芯片U8选用ADC0809型A/D转换IC、集成芯片U9依次选用74LS02型四二输入或非门IC，晶体管Q1～Q4选用场效应管，电源模块连接VAA端并提供12伏直流工作电源，电源模块连接VBB端并提供5伏直流工作电源，电源模块连接VCC端并提供15伏直流工作电源，电源模块连接VDD端并提供12伏直流工作电源。
本发明的工作原理是：交流市电经变压器单元降压，由第一整流电路单元和第二整流电路单元滤波和整流后转化为直流电，集成芯片U51和集成芯片U52分别对效应管Q1和Q2、场效应管Q3和Q4的供能电流进行取样，集成芯片U51的取样电流分别输送到集成芯片U11和集成芯片U8的管脚IN0，经集成芯片U7、U8和U9输送至单片机U6，集成芯片U52的取样电流分别输送到集成芯片U12和集成芯片U8的管脚IN1，再经集成芯片U7、U8和U9输送至单片机U6，通过轻触按键K使单片机U6的管脚P1.0与电源地的接通，实现单片机U6的管脚P1.0带有死区时间的PWM输出、发光二极管LED1亮；单片机U6的管脚P1.1带有死区时间的PWM输出、发光二极管LED2亮；单片机U6的管脚P1.0和管脚P1.1两路带有死区时间的PWM输出、发光二极管LED1和LED2亮的切换。同时，送至单片机U6的检测电流与设定值进行比较，在过流时关闭PWM输出，送至集成芯片U11和U12的取样电流分别经其运放后再输入集成芯片U21和U22中，分别与设定的额定电流进行比较，当检测的电流值大于额定值时，集成芯片U21和/或U22中输出高电平，触发可控硅BCR1和/或BCR2导通，使集成芯片U41和/或U42的使能端管脚3为低电平，从而关闭效应管Q1、Q2和/或效应管Q3、Q4的触发脉冲，当检测的电流值小于额定值时，集成芯片U21和/或U22中输出低电平，触发可控硅BCR1和/或BCR2截止，使集成芯片U41和/或U42的使能端管脚3为高电平，场效应管Q1、Q2和/或场效应管Q3、Q4的触发脉冲正常输出，触发脉冲进一步导通场效应管，通过电解电极对食盐水进行电解。
以上所述，实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明技术的精神的前提下，本领域工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (2)

1.一种极性可变换电解食盐水生成次氯酸钠的电解电路，其特征是：所述的一种极性可变换的食盐水电解电路包括变压器单元、第一整流电路单元、第二整流电路单元、第一驱动电路单元、第二驱动电路单元、第一过流保护电路单元、第二过流保护电路单元、第一组晶体管、第二组晶体管、第一电流采样电路单元、第二电流采样电路单元、电解电极、单片机控制和保护电路单元、电源模块，电源模块分别与第一驱动电路单元、第二驱动电路单元、第一过流保护电路单元、第二过流保护电路单元、第一电流采样电路单元、第二电流采样电路单元、单片机控制和保护电路单元进行电气连接并提供直流工作电源，第一整流电路单元和第二整流电路单元分别对变压器单元输出端进行整流，第一整流电路单元与第一组晶体管进行电气连接并提供直流电，第二整流电路单元与第二组晶体管进行电气连接并提供直流电，第一驱动电路单元与第一组晶体管进行电气连接并对其控制，第一过流保护电路单元与第一驱动电路单元并联，第二驱动电路单元与第二组晶体管进行电气连接并对其控制，第二过流保护电路单元与第二驱动电路单元并联，第一电流采样电路单元与第一组晶体管进行电气连接，第一电流采样电路单元还与第一过流保护电路单元及单片机控制和保护电路单元进行电气连接，第二电流采样电路单元与第二组晶体管进行电气连接，第二电流采样电路单元还与对第二过流保护电路单元及单片机控制和保护电路单元进行电气连接，单片机控制和保护电路单元还分别与第一驱动电路单元和第二驱动电路单元进行电气连接。
2.根据权利要求1所述的一种极性可变换电解食盐水生成次氯酸钠的电解电路，其特征是：所述的变压器单元由保险丝管FU、电容C1、共模电感L1、压敏电阻RV和变压器T构成；所述的第一整流电路单元由变压器次级线圈N2、二极管D1～D4、电解电容C2构成；所述的第二整流电路单元由变压器次级线圈N3、二极管D5～D8、电解电容C3构成；所述的第一驱动电路单元由集成芯片U31、集成芯片U41、电阻R6～R8、电容C8、可控硅BCR1构成；所述的第二驱动电路单元由集成芯片U32、集成芯片U42、电阻R16～R18、电容C11、可控硅BCR2构成；所述的第一过流保护电路单元由集成芯片U11、集成芯片U21、电阻R1～R5、可调电阻R9～R10、电容C6和C7、二极管D9构成；所述的第二过流保护电路单元由集成芯片U12、集成芯片U22、电阻R11～R15、R19～R20、电容C9和C10、二极管D10构成；所述的第一组晶体管由晶体管Q1晶体管Q2构成；所述的第二组晶体管由晶体管Q3晶体管Q4构成；
所述的第一电流采样电路单元由集成芯片U51、电容C4、电阻R21构成；所述的第二电流采样电路单元由集成芯片U52、电容C5、电阻R22构成；所述的单片机控制和保护电路单元由单片机U7、集成芯片U7～U9、晶振Y、三极管Q5和Q6、电阻R23～R25、电容C12和C13、轻触按键K、发光二极管LED1和LED2构成。
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CN110870921A (zh) * 2018-08-31 2020-03-10 广东美的环境电器制造有限公司 微电解灭菌装置控制方法、装置、加湿器及存储介质

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CN110870921A (zh) * 2018-08-31 2020-03-10 广东美的环境电器制造有限公司 微电解灭菌装置控制方法、装置、加湿器及存储介质
CN110870921B (zh) * 2018-08-31 2022-06-03 广东美的环境电器制造有限公司 微电解灭菌装置控制方法、装置、加湿器及存储介质

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