一种电解还原水机的控制电路及电解还原水机的制作方法

本实用新型涉及电解还原水机领域，特别是一种电解还原水机的控制电路；本实用新型还提供了一种应用该控制电路的电解还原水机。

背景技术：

电解还原水机的工作原理都是将交流转变为直流电压，加电在钛铂金电解极板上，通过电解水，水在阳极一侧聚集正氢离子，这就是电解氧化水，而在阴极产生了大量的氢氧根离子，这就是还原水。

因全国各地水质的差异，TDS不同，水的电导率不一致；另外，水压的不稳定，在电解时引起流量变化。这都容易引起过度电解和电解不充分，钛铂金电解极板迅速老化，铂金属涂层脱落。造成水机的使用寿命短；电解效果差，很难得到高品质稳定的抗氧化电解还原水。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供了一种电解还原水机的控制电路及应用该控制电路的电解还原水机。

本实用新型通过以下的方案实现：一种电解还原水机的控制电路，其包括主控板、48V 电源模块、12V开关电源、流量计、触摸按键显示面板、进水电磁阀和出水控制电机；

所述12V开关电源与主控板连接，用于对主控板进行供电；

所述48V电源模块与主控板连接，用于将电解还原水机的电流电压反馈至主控板；

所述流量计与主控板连接，用于反馈当前电解还原水机的流量至主控板；

所述触摸按键显示面板与主控板连接，用于发送指令至主控板；

所述进水电磁阀和出水控制电机分别与主控板连接，用于接收主控板的指令进行工作；每电解三次，所述主控板控制48V电源模块的电压输出的正负极性反转。

作为本实用新型的进一步改进，还包括漏电空气开关，所述漏电空气开关分别与48V电源模块和12V开关电源连接。

作为本实用新型的进一步改进，所述主控板包括单片机、记忆电路、外部时钟电路和蜂鸣器电路；

所述单片机外部设有：用于与外部时钟电路连接的时钟电路端口、用于与流量计连接流量检测端口、用于与蜂鸣器连接的蜂鸣器控制端口、用于与48V电源模块连接的48V电源模块控制端口、用于与记忆电路连接的记忆电路控制端口、用于与出水控制电机连接的出水控制电机控制端口、用于与进水电磁阀连接的进水电磁阀控制端口和用于与触摸按键显示面板通讯的触摸按键显示面板通讯端口；

所述记忆电路用于存储用户设定的参数；

所述外部时钟电路用于为单片机提供时钟信号；

所述蜂鸣器电路用于当电解还原水机将水质电解至设定值，发出提醒声音。

作为本实用新型的进一步改进，所述48V电源模块包括整流模块、变压器降压模块、电压电流反馈模块、电压倒极模块、恒流检测模块和AC/DC变换芯片和过温检测模块；

所述整流模块用于接收220V电压，对该电压进行整流后，发送至变压器降压模块；

所述变压器降压模块，用于对220V电压进行降压至48V电压，并发送至所述电压倒极模块，以对电解还原水机进行供电；

所述电压电流反馈模块，用于将反馈电压和电流发送至AC/DC变换芯片；

所述电压倒极模块，用于与所述单片机连接，接收单片机的电压倒极指令；

所述恒流检测模块，用于检测电流变化，并反馈至所述单片机；

所述AC/DC变换芯片，用于根据反馈的电压电流，发送指令至所述变压器降压模块，输出所需的电解电压；

所述过温检测模块，用于检测温度信息发送至所述AC/DC变换芯片和所述单片机。

本实用新型还提供了一种电解还原水机，其包括上述的电解还原水机的控制电路。

相比于现有技术，本实用新型具体以下有益效果：

1、将电解电极板的电压极性设计成在工作时可以转换，配合出水水路的同时转换，使电极板处无法长时间聚集水中的矿物质，避免电极板结垢，提高电解还原水机的使用寿命和电解效果。

2、通过自动调节电压使其恒流，从而提供浓度稳定的优质电解还原水。

为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本实用新型。

附图说明

图1是本实用新型的电解还原水机的控制电路的连接框图。

图2是本实用新型的主控板的电路图。

图3是本实用新型的触摸按键显示面板的电路示意图。

图4是本实用新型是48V电源模块的连接框图。

图5是本实用新型的编译的程序流程图。

具体实施方式

以下结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例1

请参阅图1，其为本实用新型的电解还原水机的控制电路的连接框图。本实用新型提供了一种电解还原水机的控制电路，其包括漏电空气开关1、主控板2、48V电源模块3、12V 开关电源4、流量计5、触摸按键显示面板6、进水电磁阀7和出水控制电机8。

所述漏电空气开关1分别与48V电源模块3和12V开关电源4连接。

所述主控板2采用基于MC96F6432单片机的主控板。

所述12V开关电源4与主控板2连接，用于对主控板2进行供电。具体的，所述12V开关电源采用明纬的PS-35-12。

所述48V电源模块3与主控板2连接，用于将电解还原水机的电流电压反馈至主控板2。所述48V电源模块采用基于M51995AP的开关电源，给电解还原水机电解供电。

所述流量计5与主控板2连接，用于反馈当前电解还原水机的流量至主控板2。具体的，所述流量计用于进行滤芯更换提醒，该流量计采用乔亨的QH-A37，该流量计最大耐压 1.75Mpa，测试范围2～30L/Min。

所述触摸按键显示面板6与主控板2连接，用于发送指令至主控板2。

所述进水电磁阀7和出水控制电机8分别与主控板2连接，用于接收主控板的指令进行工作。每电解三次，所述主控板2控制48V电源模块的电压输出的正负极性反转。所述出水控制电机8采用三菱电机的步进电机。

本实施例中，进线AC220V先经过漏电空气开关，再供给设备，然后通过单片机程序控制，使电压倒极电路产生作用，即每电解三次，单片机就控制电压输出正负极性反转，电压极性的反转，配合水路的同时转换，可以有效防止电极板结垢而影响电解还原水品质，同时能延长钛铂金电极板的使用寿命。通过电压/电流反馈，经M51995AP和单片机，使电解时的电压输出恒流、变压，产生稳定优质的电解还原水。

进一步，以下具体介绍本实用新型中各个电路具体构成。

请同时参阅图2，其为本实用新型的主控板的电路图。所述主控板2包括单片机、记忆电路、外部时钟电路和蜂鸣器电路。

其中，所述单片机外部设有：用于与外部时钟电路连接的时钟电路端口、用于与流量计连接流量检测端口、用于与蜂鸣器连接的蜂鸣器控制端口、用于与48V电源模块连接的48V 电源模块控制端口、用于与记忆电路连接的记忆电路控制端口、用于与出水控制电机连接的出水控制电机控制端口、用于与进水电磁阀连接的进水电磁阀控制端口和用于与触摸按键显示面板通讯的触摸按键显示面板通讯端口。其中，所述48V电源模块控制端口具体包括：过温检测端口、恒流检测端口、电压控制端口、电流控制端口和倒极控制端口。

所述记忆电路用于存储用户设定的参数。在本实施例中，所述记忆电路采用的存储芯片为：24C02SOP8。

所述外部时钟电路用于为单片机提供时钟信号。具体的，在本实施例中，所述外部时钟电路采用8MHZ晶振。

所述蜂鸣器电路用于当电解还原水机将水质电解至设定值，发出提醒声音，提醒用户可以使用水。具体的，在本实施例中，所述蜂鸣器电路包括低音电路和高音电路，通过低音电路和高音电路，可以发出音乐。

当通过按键面板启动电解还原水机时，进水电磁阀打开，水进入电解槽，而单片机将控制48V电源模块工作，同时检测电压和电流，使48V电源模块恒流输出；另外，通过单片机程序控制，使电压倒极电路产生作用，即每电解三次，单片机就控制电解电源的电压输出正负极性反转，电压极性的反转，配合水路的自动反转，可以有效防止电极板结垢而影响电解还原水品质，同时能延长钛铂金电极板的使用寿命。当水机工作过热时，将停止工作。当电解还原水机将水质电解到设定值，蜂鸣器提供美音音乐，提醒用户水可以使用了。

请同时参阅图3，其为本实用新型的触摸按键显示面板的电路示意图。本实用新型的触摸芯片是专用触摸芯片CMB7026，通过I2C与单片机通讯实现数据交换。此芯片采用的是自电容技术原理，确保采用基准信号的稳定和精度，通过单位时间内充放电采样机制，滤波、统计有效信号，高效的数据处理算法具备抗高低频噪音干扰的能力。具有自适应跟踪机制，当有水膜时可自适应调整按键的灵敏度，不会误触发，不影响正常使用，能够在2mm的水膜环境下正常工作；采用对sensor寄生电容分辨与补偿机制，确保不同线长的按键灵敏度一致，芯片中内置自适应校准机制，确保在不同温度、湿度等环境下，上电参数自校准匹配。

因此触摸按键电路具有灵敏度高，抗干扰能力强，防尘防水，高可靠性等优点，能适应各种复杂的电磁环境，工作性能稳定使用便捷。

进一步请同时参阅图4，其为本实用新型是48V电源模块的连接框图。所述48V电源模块3包括整流模块31、变压器降压模块32、电压电流反馈模块33、电压倒极模块34、恒流检测模块35和AC/DC变换芯片36和过温检测模块37。

所述整流模块31用于接收220V电压，对该电压进行整流后，发送至变压器降压模块；

所述变压器降压模块32，用于对220V电压进行降压至48V电压，并发送至所述电压倒极模块，以对电解还原水机进行供电；

所述电压电流反馈模块33，用于将反馈电压和电流发送至AC/DC变换芯片；

所述电压倒极模块34，用于与所述单片机30连接，接收单片机的电压倒极指令；

所述恒流检测模块35，用于检测电流变化，并反馈至所述单片机30；

所述AC/DC变换芯片36，用于根据反馈的电压电流，发送指令至所述变压器降压模块34，输出所需的电解电压；

所述过温检测模块37，用于检测温度信息发送至所述AC/DC变换芯片和所述单片机30。

在本实施例中，所述48V电源模块是采用MISUBISHI公司推出的专门为AC/DC变换而设计的M51995AP芯片，该芯片内置大容量半桥电路，可以直接驱动MOSFET。它不仅具有快速输出能力，而且具有快速响应的电流限制功能，具备过流及短路保护功能；本电路由市电220V供电，经整流桥整流和电容滤波后，再由变压器降压和M51995AP芯片控制电压电流反馈，输出所需的电解电压，设计时还增加了过流保护和过温保护电路，提供安全性能。

本实用新型的开关电源设计最大的优势之一就是在于其具有正负极性自动反转的特性，因电解还原水机在电解过程中，电解槽内的电极板会出现电镀效应，水中的矿物质会吸附到电解板上形成一层水垢，导致电阻增大，电解能力下降，降低电解效率，甚至使电解失效，导致水机无法正常工作。目前，市面上的很多电解还原水机在设计时无法解决这一问题，导致电解还原水机的使用寿命短，效果不理想。而本电路在设计时增加电极正负极性自动反转电路，刚好能解决这一问题。将电解电极板的电压极性设计成在工作时可以转换，配合出水水路的同时转换，使电极板处无法长时间聚集水中的矿物质，避免电极板结垢，提高电解还原水机的使用寿命和电解效果。

本开关电源设计还有一个效果就是可以自动调节电压使其恒流工作。电解还原水机要产生浓度稳定的电解水，这就要求水机工作时能够恒流输出电压。在国内，很多城市的用水的水质都不是很稳定，这会导致水机在工作时电流不稳定，如果不能使电解输出电压恒流输出，则电解效果不理想，很难生成浓度稳定的还原水。在设计中，我们将采用模糊PID控制开关电源的输出电压，根据流量和水质的不同，调节输出电压，使其恒流输出，保证电解水的浓度稳定。

为了实现上述的功能，还需要对单片器进行程序编译，具体请同时参阅图5，其为本实用新型的编译的程序流程图。本系统采用的编译器是KEIL UVISION4，该程序流程包括参数初始化，其包括硬件初始化(端口、中断和时钟初始化和看门狗初始化等)、I2C通讯初始化等。故障自检，由进出水自检、流量电路自检、过温电路自检等组成。读取EEPROM数据，提取用户的参数设置。读取流量总值，提醒更换滤芯。读写触摸按键模块，通过深圳芯邦芯片的I2C通讯实现。模糊PID电解模块、倒极模块和水路自动反转模块，通过电流的监测来调节电解电压，实现恒流控制，通过编程实现每电解三次，电解槽内的电极板正负极就会自动反转，同时出水水路控制电路也控制水路同时转换。音乐模块通过植入固定音乐程序实现。如果有故障马上停止电解。

模糊PID电解控制的原理是：通过读取取样电阻当前电压值，可求出差值k0。再根据k0、当前电压值和当前流量计算出需要补偿的误差值e和误差变化率ec，通过查表得到Kp、Ki 和Kd。运行PID运算，计算出输出量。在电解过程中，不断检测e和ec的值，从而确定Kp、 Ki和Kd这三个参数，来控制电解电源的电压输出，实现恒流控制。程序的采样时间设置为 100毫秒，能满足控制精度要求。

实施例2

本实用新型还提供了一种电解还原水机，其包括实施例1中所述的电解还原水机的控制电路。该控制电路与实施例1中相同，故不赘述。

相比于现有技术，本实用新型具体以下有益效果：

1、将电解电极板的电压极性设计成在工作时可以转换，配合出水水路的同时转换，使电极板处无法长时间聚集水中的矿物质，避免电极板结垢，提高电解还原水机的使用寿命和电解效果。

2、通过自动调节电压使其恒流，从而提供浓度稳定的优质电解还原水。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。