CN1569667A - 恒流供电电解制水装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电解制水装置及方法，尤其涉及一种恒流供电电解制水装置及方法，通过对电解槽电解水流进行误差取样，然后与基准电压信号进行比较，将比较后的差值信号进行脉宽调制，并依据所产生的脉宽调制(PWM)信号随时调整电解槽的电解电流，使该电解电流保持恒定。从而解决了现有制水行业中存在的因水质差异变化巨大，不能形成批量生产的缺陷，同时本发明能在每次用户用完机器后自动倒换电极，使水垢向相反方向移动，下次使用会随水流冲出，从而达到自动清洗目的。
Description
技术领域
本发明涉及一种恒流自动控制方法，具体涉及一种恒流供电电解制水的装置及方法。
背景技术
众所周知，电解制水机的水源都是标准自来水或是某个局域自办的自来水厂提供的，现有技术中一般借助于在电解槽的电极间施加规定的直流电压，对电解槽内供给的原水进行电解，从而连续可变控制电解水PH值构成直流电压供给用电源的方法来获得电解水。
但由于国内地域辽阔，水域分布广阔，水质差异非常大，水的TDS值(可溶性物质总含量mg/L)在十几到一千多的范围内变化。而电导率(μs/Cm)在几十至二千多的范围内变化。实验表明电导率和TDS值成近似正比关系为：电导率＝(1.8～2)×TDS。实践表明，一般的电解水机在威海或广州TDS＜200调试好后，拿到内地比如北京、苏州、上海就会自动增加工作电流，甚至过流而烧坏。这样一来就要重新调试工作电流以适应当地的水质。对于生产厂家来说，同一产品，为了适应不同地区水质就要生产出多种型号，即使如此，也还是难以满足市场需求。水质差异太大的地区仍达不到所要求的出水水质的要求。
当TDS≥300(一般将1升水中含有超过300mgCaO的水称作最硬水)时就可以认为水质较硬。众所周知，硬水地区的水烧开后就会有厚厚的一层白色泡沫，甚至水壶内会结垢。对电解水垢也是一样，长时间电解且不倒换电极时，钙、镁等阳离子会不断向阴极移动并聚集，负极就会沉积厚厚的一层水垢，(成份多为碳酸钙、碳酸镁)，如不经常倒换电极就会因沉积过多而堵塞。机器故障率过高，这就给电解水机的推广应用带来困难。
经长时间的摸索观察与研究，我们发现水质的变化差异巨大，而且就是同一水源的水质其性质变化也较快，比如TDS值(或电导率值)，它随地域、时间、温度的变化都在变化。故依靠原来传统的思路来制作离子水机难度很大，并且难以形成批量生产。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够适应不同水质要求的恒流供电电解制水装置及方法，不论水质如何变化，都能保证机器按某一预设值输出恒定电流，保证出水水质达到要求的指标(如ORP值、pH值)。
本发明的另一目的是提供一种解决水垢沉积的方法，通过自动倒换电场方向使能够产生水垢的钙离子、镁离子向相反的方向移动，脱离原来的阴极(倒换后成为阳极)变成松散状态，下次使用时会随水流冲出，从而达到自动清洗的目的。
为实现上述目的，本发明对现有的电解制水装置进行了一系列的改进，本发明的恒流供电电解制水装置包括：
一电解槽电解电流误差取样电路单元，该误差取样电路单元将经电解槽的误差电流信号转换成误差电压信号；
一比较运算电路单元，该比较运算电路单元，将来自所述电解槽电解电流误差取样电路单元的误差电压信号和一基准电压信号进行比较，并在其输出端送出一比较运算结果的差值信号；
一脉冲宽度调制电路单元，该脉冲宽度调制电路单元，接受来自所述比较运算电路单元的差值信号，经放大后进行脉宽调制，并在其输出端送出一脉宽调制(PWM)信号；
一推动电路单元，该推动电路单元，接受来自所述脉冲宽度调制电路单元的脉宽调制(PWM)信号，并依据所述脉宽调制(PWM)信号随时调整所述电解槽的电解电流，使该电解电流保持恒定。
此外，还具有带有输入基准切换数值的输入键盘的基准切换开关单元，水流检测单元和水质自动识别单元，用于控制电解电流的恒流量级的状态；及可自动倒换电解槽电解电极的正负极性的电解槽倒极电路单元。
本发明的恒流供电电解制水方法，包括：
产生一电解制水电流取样电压信号；
产生一基准电压信号；
将上述电解电流取样电压信号和上述基准电压信号相比较，产生一差值信号；
利用所述差值信号，经放大后产生一脉宽调制(PWM)信号；
利用上述脉宽调制信号(PWM)反馈给电解电流控制电路，使电解电流保持恒定。
另外，本方法还包括对基准电压信号进行选择，控制电解电流的恒流量级的状态；还包括对水流进行检测，根据水流的检测数值信号，控制电解槽电解电流的恒流量级的状态；还包括对水质进行自动识别，根据自动识别的结果，控制电解槽电解电流的恒流量级的状态；还包括对电解槽电解电极的正负极性进行自动倒换，使水垢向相反的方向移动，下次使用会随水流冲出，从而达到自动清洗的目的。
附图说明
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的说明。
图1是根据本发明的电路结构示意图；
图2是根据本发明的一个实施例的电路图；
图3是根据本发明的恒流供电电解制水装置的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，根据本发明的电路结构包括电解槽10、电解槽电解电流误差取样电路单元20、比较运算电路单元30、脉冲宽度调制电路单元40和推动电路单元50，上述电解槽10和各电路单元通过导线顺次连接，基准切换开关单元60的连接导线一端，接在电解槽电解电流误差取样电路单元20和比较运算电路单元30之间的连接导线上。
图2是根据本发明的一个实施例的电路结构，在电解槽和R0两端加上脉冲电解电压，由于水有电导率的存在，故电极板两端便有电流流过，电流流过R0时便产生压降VR0。R1、C1、R2组成T型滤波使之变成直流电压，这个电压经运算放大器A1放大K1倍后加给比较器B1，这时B1将放大了的VR0×K1与设定的基准电压进行比较，产生差值，这个差值作为脉冲调宽电平，脉宽调制器输出与调宽电平成正比的脉宽波，经调功器输出，加给电解槽，此时当：
VR0×K1＞V基准时，调宽电平降低；
VR0×K1＜V基准时，调宽电平增加；
当VR0×K1＝V基准时，系统达到平衡呈稳定恒流状态。
该系统只要改变基准就可以任意设定电解槽的电解电流。我们根据实际情况将电解槽电流设定为2A，经大量实践表明完全能满足各种水质要求，如下表所示：
TDS-电源电流变化表
| 温度℃ | TDS | 电源电流(mA) | PH |
| 27.7 | 73 | 510 | 10 |
| 38.6 | 77 | ||
| 26.2 | 178 | 550 | 10 |
| 42.2 | 193 | ||
| 26.3 | 306 | 500 | 10 |
| 40.0 | 330 | ||
| 26.2 | 500 | 500 | 10 |
| 41.6 | 525 | ||
| 27.4 | 800 | 450 | 10 |
| 42.8 | 922 | ||
| 27.5 | 1190 | 450 | 10 |
| 42 | 1323 |
注：本实验装置是把220V变成36V供电，当电源电流为510mA时，电解电流实测平均值为2A。
从理论上说该系统与水质(TDS、电导率)、温度等因素无关。
实验表明当TDS由50～1200时工作状态极为稳定，电解效果非常好，PH值均达到10，这意味着采用此方法制成的电解水机可适应全国绝大多数地区水质使用，无需为了适应不同地区水质而生产多种型号机器，从而实现批量生产。
另外，系统电路设有水流检测传感器，当用户使用完该机器后，首先关闭水门。这时水流传感器便停止运转，没有水流脉冲输出，倒极控制电路一旦没有了水流脉冲，便自动启动继电器，达到正负极电场倒换、防止结垢的目的。
图3所示的根据本发明恒流供电电解制水装置的结构示意图，包括：过滤系统1，用于对进入该制水装置的水进行过滤；水流开关2；电解水发生装置3，对进入该制水装置的水进行电解；出水口4和出水口5；电源6；电解电源功率调节开关7；倒极电路8，用于自动倒换电解槽电解电极的正负极性；基准切换开关9和按键控制16，共同组成基准切换开关单元；水质取样10和水质自动识别11，共同组成水质自动识别单元，提供水质检测分析信号，通过恒流控制部分12，控制电解槽电解电流的恒流量级的状态；水流检测13和状态控制14，组成水流检测单元，提供水流的检测数值信号，通过恒流控制部分12，控制电解槽电解电流的恒流量级的状态；和电源15。其中，水质取样10和水质自动识别11可以加装在过滤系统1的入水处、电解水发生装置3或出水口4和5处。
很显然对本领域的技术人员来说对本发明可以做出多种修改和变动。因此，对本发明权利要求及与其等价的范围内做出的修改和变动被包括在本发明之内。
Claims (11)
1、一种恒流供电电解制水方法，其特征在于：
产生一电解制水电流取样电压信号；
产生一基准电压信号；
将上述电解电流取样电压信号和上述基准电压信号相比较，产生一差值信号；
利用所述差值信号，经放大后产生一脉宽调制(PWM)信号；
利用上述脉宽调制信号(PWM)反馈给电解电流控制电路，使电解电流保持恒定。
2、根据权利要求1所述的恒流供电电解制水方法，其特征在于：
还包括对基准电压信号进行选择的方法，控制电解电流的恒流量级的状态。
3、根据权利要求1所述的恒流供电电解制水方法，其特征在于：
还包括对水质进行自动识别的方法，根据自动识别的结果，控制电解槽电解电流的恒流量级的状态。
4、根据权利要求1所述的恒流供电电解制水方法，其特征在于：
还包括对水流进行检测的方法，根据水流的检测数值信号，控制电解电流的恒流量级的状态。
5、根据权利要求1所述的恒流供电电解制水方法，其特征在于：
还包括对电解槽电解电极的正负极性进行自动倒换的方法。
6、一种恒流供电电解制水装置，其特征在于包括：
一电解槽电解电流误差取样电路单元，该误差取样电路单元将经电解槽的误差电流信号转换成误差电压信号；
一比较运算电路单元，该比较运算电路单元，将来自所述电解槽电解电流误差取样电路单元的误差电压信号和一基准电压信号进行比较，并在其输出端送出一比较运算结果的差值信号；
一脉冲宽度调制电路单元，该脉冲宽度调制电路单元，接受来自所述比较运算电路单元的差值信号，经放大后进行脉宽调制，并在其输出端送出一脉宽调制(PWM)信号；
一推动电路单元，该推动电路单元，接受来自所述脉冲宽度调制电路单元的脉宽调制(PWM)信号，并依据所述脉宽调制(PWM)信号随时调整所述电解槽的电解电流，使该电解电流保持恒定。
7、根据权利要求6所述的恒流供电电解制水装置，其特征在于：
还具有基准切换开关单元，通过基准电压值切换控制，控制电解槽电解电流的恒流量级的状态。
8、根据权利要求6所述的恒流供电电解制水装置，其特征在于：
还具有一水质自动识别单元，根据自动识别的结果，控制电解槽电解电流的恒流量级的状态。
9、根据权利要求6所述的恒流供电电解制水装置，其特征在于：
还具有一水流检测单元，根据水流的检测数值信号，控制电解电流的恒流量级的状态。
10、根据权利要求6所述的恒流供电电解制水装置，其特征在于：
还具有一电解槽倒极电路单元，该电解槽倒极电路单元可自动倒换电解槽电解电极的正负极性。
11、根据权利要求6所述的恒流供电电解制水装置，其特征在于：
所述基准切换开关单元还具有一用于输入基准切换数值的输入键盘。
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Granted publication date: 20060308 |
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