一種制氫發(fā)生裝置驅(qū)動(dòng)電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種制氫發(fā)生裝置驅(qū)動(dòng)電路，屬于制氫技術(shù)領(lǐng)域。其包括充電單元、電池單元、控制單元、恒壓電源單元、恒流電源單元、自適應(yīng)電壓調(diào)節(jié)單元、制氫電極單元、TDS監(jiān)測(cè)單元、熱傳導(dǎo)單元和恒溫控制單元；該制氫發(fā)生裝置驅(qū)動(dòng)電路能夠在不同電解質(zhì)濃度水溶液中運(yùn)行穩(wěn)定，利用電子元件在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的熱量用于加熱制氫設(shè)備中的水，制備富氫水溫度恒定、氫濃度一致。
【專利說(shuō)明】
一種制氫發(fā)生裝置驅(qū)動(dòng)電路
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種制氫發(fā)生裝置驅(qū)動(dòng)電路，屬于制氫技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]氫水顧名思義即是含有氫氣的水，自從發(fā)現(xiàn)氫氣的醫(yī)學(xué)效應(yīng)和生物學(xué)效應(yīng)以來(lái)，近年來(lái)，國(guó)際醫(yī)學(xué)界和生物學(xué)界都在積極研究。其中具有代表性的研究者是日本東京大學(xué)的太田教授和上海第二軍醫(yī)大學(xué)的孫學(xué)軍教授。目前比較流行的觀點(diǎn)認(rèn)為氫氣具有選擇性抗氧化作用;對(duì)生物體有害的自由基，氫氣能主動(dòng)性選擇與其結(jié)合生成水。醫(yī)學(xué)界普遍認(rèn)為自由基學(xué)說(shuō)是疾病的和衰老的根本原因之一，氫氣選擇性中和有害自由基，為氧化損傷產(chǎn)生的疾病提供了一種治療方法，更重要的是對(duì)人體預(yù)防疾病的發(fā)生和衰老提供了一種預(yù)防措施，氫氣是所有元素中質(zhì)量最輕的元素，常溫常壓下以氣體形式存在。人體利用氫氣的方法之一就是將氫氣溶入高純度的水中，借助水為載體進(jìn)入身體，在體內(nèi)散發(fā)從而對(duì)人體因有害自由基產(chǎn)生的氧化起到一個(gè)還原作用。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中最常使用的的是電解水制氫，電解水制氫裝置核心部件一一控制線路板通常采用0(:-0(:升\降壓電路為恒壓電源單元驅(qū)動(dòng)電極片電解礦物質(zhì)水溶液制氫，附帶聲光提示電解運(yùn)行狀態(tài)。
[0004]在授權(quán)公告號(hào)為CN103695957A的中國(guó)專利文獻(xiàn)中公開(kāi)了一種具有智能控制功能的制氫裝置;包括控制電路、陽(yáng)極電極和陰極電極，所述控制電路包括電源模塊、顯示模塊、電流檢測(cè)電路、驅(qū)動(dòng)模塊、輸出電路、開(kāi)關(guān)單元和控制器，所述陽(yáng)極電機(jī)和陰極電極與輸出電路連接;但是該現(xiàn)有技術(shù)存在以下缺失:首先由于純凈水是弱導(dǎo)電液體，采用電解純水制氫，電解極片的驅(qū)動(dòng)電壓要求較高(一般DC5V±0.5V)才能實(shí)現(xiàn)電解制氫；富含礦物質(zhì)水溶液是強(qiáng)導(dǎo)電液體，采用電解富含礦物質(zhì)水溶液制氫，電解極片的驅(qū)動(dòng)電壓要求較低(一般2.0±0.5V)就能實(shí)現(xiàn)電解制氫。若采用DC-D(^\降壓電路驅(qū)動(dòng)電極片電解制氫則會(huì)出現(xiàn):
1、礦物質(zhì)濃度不同的水在同等制氫過(guò)程中制氫量(氫濃度)不同；
2、產(chǎn)出的氫氣一部分溶于水，一部分在制氫容器中富集導(dǎo)致容器內(nèi)氣壓驟升，若使用熱水制氫氣壓更大，因此在密閉的制氫設(shè)備中不能使用過(guò)高溫度的水制備富氫水。
[0005]3、電極驅(qū)動(dòng)電路在大電流運(yùn)行過(guò)程中電子元件會(huì)發(fā)熱，在密閉工作環(huán)境下散熱條件差，直接影響線路板運(yùn)行穩(wěn)定性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種制氫發(fā)生裝置驅(qū)動(dòng)電路，電解制氫設(shè)備在不同電解質(zhì)濃度水溶液中運(yùn)行穩(wěn)定，利用電子元件在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的熱量用于加熱制氫設(shè)備中的水，制備富氫水溫度恒定、氫濃度一致。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
一種制氫發(fā)生裝置驅(qū)動(dòng)電路，包括充電單元、電池單元、控制單元、恒壓電源單元、恒流電源單元、自適應(yīng)電壓調(diào)節(jié)單元、制氫電極單元、TDS監(jiān)測(cè)單元、熱傳導(dǎo)單元和恒溫控制單元;所述充電單元一端接外部電源，另外一端輸出穩(wěn)壓直流電源VCC;所述電池單元輸入端接充電單元，輸出端與控制單元連接;所述TDS監(jiān)測(cè)單元采集水中的TDS值;所述TDS監(jiān)測(cè)單元與恒流電源單元電信號(hào)連接并將采集到的水中的TDS值發(fā)送給控制單元MCU;所述制氫電極單元包括陰極Jl和陽(yáng)極J2;所述恒流電源單元提供所述制氫電極單元工作恒電流源;所述恒壓電源單元包括一集成運(yùn)放電路，所述恒流電源單元包括一組合管電路，所述組合管電路包括N溝道的Q4和P溝道的Q10，Q4的G極與控制單元MCU的阻值采樣端連接，QlO的D極與恒壓電源單元的輸出端連接，恒壓電源單元的輸出端與恒流電源單元的VDD端連接，恒流電源單元的電流輸出端與制氫電極單元的陽(yáng)極端連接，恒流電源單元的VP端通過(guò)控制MOS管Q12與制氫電極單元陽(yáng)極端連接，制氫電極單元的陰、陽(yáng)極分別接入恒流電源單元電路中并構(gòu)成回路;所述制氫電極單元的陰極端與恒壓電源單元的集成運(yùn)放電路的反相輸入端相連構(gòu)成負(fù)反饋放大電路，恒流電源單元的VP端的電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)負(fù)反饋放大電路放大后輸入到控制單元M⑶的ADC采樣端口；所述熱傳導(dǎo)單元固定在各電子元器件上，并在熱傳導(dǎo)單元與制氫電極單元的陽(yáng)極和陰極之間填充導(dǎo)熱膏；所述恒溫控制單元包括熱敏電阻探測(cè)頭CONl，所述熱敏電阻探測(cè)頭CONl與電阻R23、電阻Rl3、電阻R44組成橋式分壓電路，所述熱敏電阻探測(cè)頭CONl緊貼所述制氫電極單元的陽(yáng)極和陰極。
[0008]其中，所述制氫發(fā)生裝置驅(qū)動(dòng)電路還包括水位監(jiān)測(cè)單元和按鍵單元，所述水位監(jiān)測(cè)單元與控制單元電信號(hào)連接并將水位信號(hào)發(fā)送給控制單元;所述按鍵單元與控制單元電信號(hào)連接并控制控制單元的啟閉。
[0009]其中，所述制氫發(fā)生裝置驅(qū)動(dòng)電路還包括呼吸燈指示單元和蜂鳴器單元，所述呼吸燈指示單元與控制單元連接并控制呼吸燈顯示;所述控制單元與蜂鳴器單元連接并控制蜂鳴器單元報(bào)警。
[0010]本發(fā)明具有如下有益效果:
1、本發(fā)明不同礦物質(zhì)濃度的水溶液在同等制氫過(guò)程中制氫量(氫濃度)一致。
[0011]2、本發(fā)明利用電子元件在運(yùn)行過(guò)程中所產(chǎn)生的熱量通過(guò)散熱片傳導(dǎo)到制氫容器的水中加熱富氫水溶液。
[0012]3、本發(fā)明利用溫度傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)富氫水溶液溫度，溫度過(guò)高時(shí)停止制氫，控制氫容器中的壓力。
[0013]4、本發(fā)明不同礦物質(zhì)濃度的電解水溶液在電解過(guò)程中電流恒定，利用電子元件產(chǎn)生的熱量進(jìn)行恒溫加熱富氫水溶液，當(dāng)容器內(nèi)水溫過(guò)高時(shí)停止制氫。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為本發(fā)明制氫發(fā)生裝置驅(qū)動(dòng)電路的整體電路圖；
圖2為本發(fā)明制氫發(fā)生裝置驅(qū)動(dòng)電路的工作原理示意圖；
圖3為本發(fā)明制氫發(fā)生裝置驅(qū)動(dòng)電路的恒壓電源單元的電路圖；
圖4為本發(fā)明制氫發(fā)生裝置驅(qū)動(dòng)電路的恒流電源單元的電路圖；
圖5為本發(fā)明制氫發(fā)生裝置驅(qū)動(dòng)電路的TDS監(jiān)測(cè)單元的電路圖；
圖6為本發(fā)明制氫發(fā)生裝置驅(qū)動(dòng)電路的恒溫控制單元的電路圖。
[0015]圖中附圖標(biāo)記表示為:
1-充電單元、2-電池單元、3-控制單元、4-恒壓電源單元、5-恒流電源單元、6-自適應(yīng)電壓調(diào)節(jié)單元、7-制氫電極單元、8-TDS監(jiān)測(cè)單元、9-水位監(jiān)測(cè)單元、10-按鍵單元、11-呼吸燈指示單元、12-蜂鳴器單元、13-熱傳導(dǎo)單元、14-恒溫控制單元。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例來(lái)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。
[0017]參見(jiàn)圖1-6，一種制氫發(fā)生裝置驅(qū)動(dòng)電路，包括充電單元1、電池單元2、控制單元3、恒壓電源單元4、恒流電源單元5、自適應(yīng)電壓調(diào)節(jié)單元6、制氫電極單元7、TDS監(jiān)測(cè)單元8、熱傳導(dǎo)單元13和恒溫控制單元14 ；所述充電單元I 一端接外部電源，另外一端輸出穩(wěn)壓直流電源VCC;所述電池單元2輸入端接充電單元I，輸出端與控制單元3連接;所述TDS監(jiān)測(cè)單元8采集水中的TDS值;所述TDS監(jiān)測(cè)單元8與恒流電源單元5電信號(hào)連接并將采集到的水中的TDS值發(fā)送給控制單元MCU;所述制氫電極單元7包括陰極Jl和陽(yáng)極J2;所述恒流電源單元5提供所述制氫電極單元7工作恒電流源;所述恒壓電源單元4包括一集成運(yùn)放電路，所述恒流電源單元5包括一組合管電路，所述組合管電路包括N溝道的Q4和P溝道的Q10，Q4的G極與控制單元MCU的阻值采樣端連接，Q1的D極與恒壓電源單元4的輸出端連接，恒壓電源單元4的輸出端與恒流電源單元5的VDD端連接，恒流電源單元5的電流輸出端與制氫電極單元7的陽(yáng)極端連接，恒流電源單元5的VP端通過(guò)控制MOS管Q12與制氫電極單元7陽(yáng)極端連接，制氫電極單元7的陰、陽(yáng)極分別接入恒流電源單元5電路中并構(gòu)成回路;所述制氫電極單元7的陰極端與恒壓電源單元4的集成運(yùn)放電路的反相輸入端相連構(gòu)成負(fù)反饋放大電路，恒流電源單元5的VP端的電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)負(fù)反饋放大電路放大后輸入到控制單元MCU的ADC采樣端口；所述熱傳導(dǎo)單元13固定在各電子元器件上，并在熱傳導(dǎo)單元13與制氫電極單元7的陽(yáng)極和陰極之間填充導(dǎo)熱膏。
[0018]所述恒溫控制單元14包括熱敏電阻探測(cè)頭CONl，所述熱敏電阻探測(cè)頭CONl與電阻R23、電阻R13、電阻R44組成橋式分壓電路，所述熱敏電阻探測(cè)頭CONl緊貼所述制氫電極單元7的陽(yáng)極和陰極。
[0019]所述制氫發(fā)生裝置驅(qū)動(dòng)電路還包括水位監(jiān)測(cè)單元9和按鍵單元10，所述水位監(jiān)測(cè)單元9與控制單元3電信號(hào)連接并將水位信號(hào)發(fā)送給控制單元3;所述按鍵單元10與控制單元3電信號(hào)連接并控制控制單元3的啟閉。
[0020]其中，所述制氫發(fā)生裝置驅(qū)動(dòng)電路還包括呼吸燈指示單元11和蜂鳴器單元12，所述呼吸燈指示單元11與控制單元3連接并控制呼吸燈顯示;所述控制單元3與蜂鳴器單元12連接并控制蜂鳴器單元報(bào)警。
[0021]本發(fā)明的工作原理:
使用過(guò)程中，在控制單元3的控制下，當(dāng)水中電解礦物質(zhì)濃度值增高，極間電流增大，恒流電源單元5控制自適應(yīng)電壓調(diào)節(jié)單元6降低制氫電極單元7電壓確保電流恒定；當(dāng)水中電解礦物質(zhì)濃度值降低，極間電流減小，恒流電源單元5控制自適應(yīng)電壓調(diào)節(jié)單元6增加制氫電極單元7電壓確保電流恒定。
[0022]其中，恒流電源單元5中由N溝道的Q4與P溝道的QlO構(gòu)成組合管電路，Q4的G極為組合管的控制極接控制單元3的I/O口，QlO的D極為組合管的漏極接恒壓電源單元4的4.5V輸出端，當(dāng)I/O為高電平時(shí)，組合管導(dǎo)通，恒壓電源單元4的4.5V輸出端接入恒流電源單元5的電源端口，將恒流電源單元5的電流輸出端連接到制氫電極單元7的陽(yáng)極端，同時(shí)，恒流電源單元5的電流輸入端通過(guò)控制MOS管Q12連接到制氫電極單元7陰極端，當(dāng)Q12導(dǎo)通時(shí)，制氫電極單元7的陰、陽(yáng)極分別接入恒流電源單元5電路中并構(gòu)成回路，制氫電極單元7開(kāi)始電解水制氫，電流穩(wěn)恒在200mA ± 10mA。
[0023]TDS監(jiān)測(cè)單元8通過(guò)制氫電極單元7的陽(yáng)極電壓經(jīng)過(guò)水的傳導(dǎo)在陰極上感應(yīng)出電壓值，不同的電解液有不同的電壓值，制氫電極單元7的陰極端與恒壓電源單元4的集成運(yùn)放電路的反相輸入端相連構(gòu)成負(fù)反饋放大電路，將制氫電極單元7陰極端的電壓信號(hào)放大后輸入到控制單元3的ADC采樣端口，通過(guò)ADC采樣端口得出的不同電壓值推算出水中TDS濃度值。
[0024]自適應(yīng)電壓調(diào)節(jié)單元6根據(jù)水中TDS濃度值調(diào)節(jié)恒壓電源單元4輸出電壓:根據(jù)不同的TDS濃度值由控制單元3內(nèi)部查表推算出對(duì)應(yīng)PffM占空比波形控制的電壓調(diào)節(jié)模塊Q4的G極，從而調(diào)整制氫電極單元7陰、陽(yáng)極輸出的電壓值從而達(dá)到恒流電解要求。
[0025]恒流電源單元5電路中的U3、U4、U5在控制電流的過(guò)程中易發(fā)熱，尤其采用帶金屬散熱片的S0T-3封裝后，將固定在各電子元器件上的所述熱傳導(dǎo)單元13固定在制氫電極單元7的陰、陽(yáng)極上，并在所述熱傳導(dǎo)單元13與制氫電極單元7的陰、陽(yáng)極之間涂摸導(dǎo)熱膏，SP可完成在電解過(guò)程中對(duì)容器內(nèi)液體加熱。
[0026]所述恒溫控制單元14中的⑶NI為熱敏電阻探測(cè)頭，與電阻R23、電阻R13、電阻R44組成橋式分壓電路，熱敏電阻探測(cè)頭CONl緊貼制氫電極單元7的陽(yáng)極和陰極，當(dāng)容器內(nèi)溫度變化時(shí)，熱敏電阻探測(cè)頭CONl阻值發(fā)生變化導(dǎo)致其與電阻R44的分壓值發(fā)生變化，電壓信號(hào)經(jīng)運(yùn)放處理后輸出給控制單元3進(jìn)行ADC轉(zhuǎn)化，通過(guò)采集回來(lái)ADC值從熱敏電阻探測(cè)頭⑶NI熱敏特性表中查找出對(duì)應(yīng)的溫度值，從而確定此時(shí)容器內(nèi)液體的溫度。
[0027]在制氫過(guò)程中，當(dāng)容器內(nèi)液體溫度低于設(shè)定的溫度值時(shí)，所述熱傳導(dǎo)單元13傳導(dǎo)出的熱能繼續(xù)對(duì)容器內(nèi)的液體加熱，當(dāng)容器內(nèi)液體溫度高于設(shè)定的溫度值時(shí)，控制單元3控制制氫電極單元7停止制氫(此時(shí)不論是否完成制氫周期所規(guī)定的時(shí)間)阻止溫度繼續(xù)上升，另外，當(dāng)制氫周期時(shí)間達(dá)到時(shí)，若容器內(nèi)液體溫度還未達(dá)到設(shè)定值，此時(shí)制氫繼續(xù)進(jìn)行直至達(dá)到設(shè)定溫度值控制單元3控制制氫電極單元7停止制氫。
[0028]按鍵單元10將控制信號(hào)傳輸至控制單元3控制整個(gè)系統(tǒng)的工作狀態(tài)，充電單元中I的電源提供系統(tǒng)運(yùn)行所需電能，水位監(jiān)測(cè)單元9將容器內(nèi)水位高度數(shù)據(jù)輸出給控制單元3，控制單元3根據(jù)容器內(nèi)水位情況調(diào)整系統(tǒng)工作狀態(tài)，呼吸指示燈單元11受控制單元3控制完成運(yùn)行狀態(tài)指示。
[0029]以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說(shuō)明書(shū)及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種制氫發(fā)生裝置驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于:包括充電單元(I)、電池單元(2)、控制單元(3)、恒壓電源單元(4)、恒流電源單元(5)、自適應(yīng)電壓調(diào)節(jié)單元(6)、制氫電極單元(7)、TDS監(jiān)測(cè)單元(8)、熱傳導(dǎo)單元(13)和恒溫控制單元(14);所述充電單元(I)一端接外部電源，另外一端輸出穩(wěn)壓直流電源VCC;所述電池單元(2)輸入端接充電單元(I)，輸出端與控制單元(3)連接;所述TDS監(jiān)測(cè)單元(8)采集水中的TDS值;所述TDS監(jiān)測(cè)單元(8)與恒流電源單元(5)電信號(hào)連接并將采集到的水中的TDS值發(fā)送給控制單元MCU;所述制氫電極單元(7)包括陰極Jl和陽(yáng)極J2;所述恒流電源單元(5)提供所述制氫電極單元(7)工作恒電流源;所述恒壓電源單元(4)包括一集成運(yùn)放電路，所述恒流電源單元(5)包括一組合管電路，所述組合管電路包括N溝道的Q4和P溝道的QlO，Q4的G極與控制單元MCU的阻值采樣端連接，QlO的D極與恒壓電源單元(4)的輸出端連接，恒壓電源單元(4)的輸出端與恒流電源單元(5)的VDD端連接，恒流電源單元(5)的電流輸出端與制氫電極單元(7)的陽(yáng)極端連接，恒流電源單元(5)的VP端通過(guò)控制MOS管Q12與制氫電極單元⑴陽(yáng)極端連接，制氫電極單元⑴的陰、陽(yáng)極分別接入恒流電源單元(5)電路中并構(gòu)成回路;所述制氫電極單元(7)的陰極端與恒壓電源單元(4)的集成運(yùn)放電路的反相輸入端相連構(gòu)成負(fù)反饋放大電路，恒流電源單元(5)的VP端的電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)負(fù)反饋放大電路放大后輸入到控制單元MCU的ADC采樣端口；所述熱傳導(dǎo)單元(13)固定在各電子元器件上，并在熱傳導(dǎo)單元(13)與制氫電極單元(7)的陽(yáng)極和陰極之間填充導(dǎo)熱膏;所述恒溫控制單元(14)包括熱敏電阻探測(cè)頭CONl，所述熱敏電阻探測(cè)頭CONl與電阻R23、電阻Rl 3、電阻R44組成橋式分壓電路，所述熱敏電阻探測(cè)頭CONl緊貼所述制氫電極單元(7)的陽(yáng)極和陰極。2.如權(quán)利要求1所述一種制氫發(fā)生裝置驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于:所述制氫發(fā)生裝置驅(qū)動(dòng)電路還包括水位監(jiān)測(cè)單元(9)和按鍵單元(1)，所述水位監(jiān)測(cè)單元(9)與控制單元(3)電信號(hào)連接并將水位信號(hào)發(fā)送給控制單元(3);所述按鍵單元(10)與控制單元(3)電信號(hào)連接并控制控制單元(3)的啟閉。3.如權(quán)利要求1所述一種制氫發(fā)生裝置驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于:所述制氫發(fā)生裝置驅(qū)動(dòng)電路還包括呼吸燈指示單元(11)和蜂鳴器單元(12)，所述呼吸燈指示單元(11)與控制單元(3)連接并控制呼吸燈顯示;所述控制單元(3)與蜂鳴器單元(12)連接并控制蜂鳴器單元報(bào)塾目ο
【文檔編號(hào)】C02F1/461GK106082404SQ201610643422
【公開(kāi)日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年8月8日 公開(kāi)號(hào)201610643422.X, CN 106082404 A, CN 106082404A, CN 201610643422, CN-A-106082404, CN106082404 A, CN106082404A, CN201610643422, CN201610643422.X
【發(fā)明人】徐道華, 余建清
【申請(qǐng)人】福州品行科技發(fā)展有限公司