低频交变电场发生装置及系统的制作方法

本实用新型涉及生物质保鲜设备领域，具体而言，涉及一种低频交变电场发生装置及系统。

背景技术：

随着科学技术的发展和提高，电力技术已经应用到生物质保鲜领域中。食品或农产品通静电或放置在静电场中后，能够获得更好的保鲜效果。

在现有技术中，可将生物质盛放在由导电材料制成的容器中，并将该容器放置在接通静电电源的金属台架上，以获取保鲜效果。但由于该技术需使用高电压，因而需要保鲜台架和贮藏保鲜设施均具备优异的绝缘性能，以保证其使用安全，进而导致该技术的生产成本及使用维护成本极高。此外，还可通过在放置的正负两个放电极板之间形成高压静电场，以对放置于两极之间的生物质起到保鲜作用。但该技术同样面临在高电压的工作状态下，其绝缘设施的成本及安全问题。同时，高电压下被保鲜生物质的原料组织细胞膜容易被高电压击穿，进而在解除保鲜处理后，会加速腐败变质。

因此，如何有效提高保鲜效果的同时，并有效减小设备的生产成本及使用维护成本是目前业界一大难题。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种低频交变电场发生装置及系统，以改善上述缺陷。

本实用新型的实施例是这样实现的：

第一方面，本实用新型实施例提供一种低频交变电场发生装置，所述低频交变电场发生装置包括：输入控制模块、变压器、输出控制模块和放电模块；所述输入控制模块的输入端用于与外部交流电源耦合，所述输入控制模块与所述变压器的一次侧绕组耦合，所述变压器的二次侧绕组的一端与所述输出控制模块耦合，所述输出控制模块与所述放电模块耦合，所述变压器的二次侧绕组的另一端与地电位耦合。所述输入控制模块，用于获取由所述外部交流电源输入的交变信号，并根据保鲜生物质的种类和所述交变信号生成第一低频信号，将所述第一低频信号输出至所述变压器的一次侧绕组。所述输出控制模块，用于获取所述变压器的二次侧绕组输出的第二低频信号，并根据所述保鲜生物质的种类调节所述第二低频信号的电流值，以将调整后的所述第二低频信号输出至所述放电模块。所述放电模块用于根据所接收的所述第二低频信号生成低频交变电场。

进一步的，所述输入控制模块包括：整流单元和逆变单元，所述整流单元用于与外部交流电源耦合，所述整流单元还与所述逆变单元的输入端耦合，所述逆变单元与所述变压器的一次侧绕组耦合。所述整流单元，用于将由所述外部交流电源输入的交变信号整流后，将所述交变信号输出至所述逆变单元。所述逆变单元，用于获取所述整流单元输出的交变信号，并根据保鲜生物质的种类和所述交变信号生成的所述第一低频信号，将所述第一低频信号输出至所述变压器的一次侧绕组，其中，所述第一低频信号包括：正弦波、余弦波、方波、矩形波、梯形波或锯齿波。

进一步的，所述低频交变电场发生装置还包括：保护模块，所述保护模块分别与所述变压器的二次侧绕组的另一端和所述地电位耦合。

进一步的，所述保护模块为保护电阻或保护电容。

进一步的，所述低频交变电场在所述放电模块电极上的电压强度为500伏特至5000伏特。

进一步的，所述放电模块由导电材料制成，所述放电模块的形状为：板状、条状、柱状或网状。

进一步的，所述放电模块的外表面覆盖有绝缘材料。

进一步的，所述第二低频信号的电流强度为0.0001安培至0.15安培。

第二方面，本实用新型实施例提供一种低频交变电场发生系统，所述低频交变电场发生系统包括：控制器和所述低频交变电场发生装置，所述控制器与所述低频交变电场发生装置耦合。

进一步的，所述控制器通过数据总线与所述低频交变电场发生装置耦合。

本实用新型实施例的有益效果是：

通过输入控制模块能够获取外部交流电源输入的交变信号，并根据保鲜生物质的种类和获取的交变信号生成与保鲜生物质的种类对应的第一低频信号，再将该第一低频信号输出至变压器的一次侧绕组。变压器通过自身的一次侧绕组和二次侧绕组的电磁耦合关系，根据一次侧绕组的第一低频信号，由二次侧绕组输出第二低频信号。输出控制模块能够获取变压器的二次侧绕组输出的第二低频信号，并也根据保鲜生物质的种类调节第二低频信号的电流值，以将调整后与保鲜生物质的种类对应的第二低频信号输出至放电模块。放电模块通过根据所接收的第二低频信号，便能够放电产生低频交变电场。当保鲜生物质置于该低频交变电场中时，该低频交变电场能够使得保鲜生物质置内的水分子产生同频率的摆动，进而能够有效抑制保鲜生物质内部的生物化学反应及生理代谢，故能够对该保鲜生物质起到良好的保鲜作用。此外，又由于该低频交变电场的特质能够对应需保鲜生物质的种类，因此，该低频交变电场能够对该保鲜生物质起到较佳的保鲜效果。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型实施例而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。通过附图所示，本实用新型的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本实用新型的主旨。

图1示出了本实用新型实施例提供的一种低频交变电场发生系统的结构框图；

图2示出了本实用新型实施例提供的一种低频交变电场发生装置的第一结构框图；

图3示出了本实用新型实施例提供的一种低频交变电场发生装置的第二结构框图；

图4示出了本实用新型实施例提供的一种低频交变电场发生装置的第一应用环境示意图；

图5示出了本实用新型实施例提供的一种低频交变电场发生装置的第二应用环境示意图。

图标：200-低频交变电场发生系统；210-控制器；100-低频交变电场发生装置；110-输入控制模块；111-整流单元；112-逆变单元；120-保护模块；130-输出控制模块；140-放电模块。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“耦合”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

请参阅图1，本实用新型实施例提供了一种低频交变电场发生系统200，该低频交变电场发生系统200包括：控制器210和低频交变电场发生装置100。

控制器210可以为集成电路芯片，其具有信号处理能力。其中，控制器210可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)、网络处理器(Network Processor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现成可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

控制器210自身可具备一定的数据存储能力，以将低频交变电场发生系统200的对各种的类保鲜生物质在保鲜时，所需的运行数据均进行存储。此外，控制器210可以设置旋钮、按钮或者触控屏等输入单元。控制器210可以通过数据总线与低频交变电场发生系装置耦合，例如：232总线、485总线或控制器局域网络总线(Controller Area Network，Can)等。本实施例中，操作人员根据需保鲜生物质的种类，通过操控控制器210上的旋钮、按钮或者触控屏等输入单元输入对应保鲜生物质种类的操作指令，其中，保鲜生物质可包括：食品、农产品及生物来源材料等。控制器210根据该操作指令则能够选择对应该操作指令的运行数据。控制器210再根据该运行数据生成对应的控制指令，并通过数据总线输出至低频交变电场发生装置100，以通过该控制指令对低频交变电场发生装置100的运行进行控制。

低频交变电场发生装置100能够通过与外部交流电源耦合，获取外部交流电源输入的交变信号，其中，外部交流电源可以为220V的交流电源。再将外部交流电源输入的交变信号进行整流、逆变和升压(降压)以产生低频交变电场。低频交变电场发生装置100也通过数据总线与控制器210耦合，接收控制器210输入的控制指令。低频交变电场发生装置100能够根据该控制指令调节交变信号的电流和频率，以使产生对应保鲜生物质种类的低频交变电场，进而能够使得不同种类的保鲜生物质均能够在低频交变电场发生装置100达到最佳的保鲜效果。

请参阅图2，本实用新型实施例提供了一种低频交变电场发生装置100，该低频交变电场发生装置100包括：输入控制模块110、变压器T1、保护模块120、输出控制模块130和放电模块140。

输入控制模块110用于获取由外部交流电源输入的交变信号，并根据保鲜生物质的种类和交变信号生成第一低频信号，将第一低频信号输出至变压器T1的一次侧绕组aa’。本实施例中，操作人员可通过输入控制模块110自身设置旋钮、按钮或者触控屏等输入单元，输入对应保鲜生物质的种类的控制指令，以使输入控制模块110根据该控制指令以及交变信号，生成第一低频信号。

变压器T1用于通过其一次侧绕组aa’和二次侧绕组bb’的电磁耦合关系，将输入一次侧绕组aa’的第一低频信号进行升压(降压)后，由其二次侧绕组bb’输出至输出控制模块130。

保护模块120用于通过接地保证低频交变电场发生装置100的正常工作，并对低频交变电场发生装置100形成过流或过压保护。其中，保护模块120可以为保护电阻或保护电容。

输出控制模块130用于获取变压器T1的二次侧绕组bb’输出的第二低频信号，并根据保鲜生物质的种类调节第二低频信号的电流值，以将调整后的第二低频信号输出至放电模块140。本实施例中，操作人员也可通过输出控制模块130自身设置旋钮、按钮或者触控屏等输入单元，输入对应保鲜生物质的种类的控制指令，以使输入控制模块110根据该控制指令调节第二低频信号的电流值。

放电模块140用于根据所接收的第二低频信号生成低频交变电场。

请参阅图3，输入控制模块110包括：整流单元111和逆变单元112。

整流单元111用于将由外部交流电源输入的交变信号整流后，将整流后的交变信号输出至逆变单元112。具体的，整流单元111可以为：半波整流电路或全波整流电路，其中，全波整流电路可以为：多个二极管构成的桥型整流电路。可以理解的，整流单元111中整流电路的类型可根据实际实施情况而定，在此不做限定。整流单元111通过电源线与外部交流电源耦合，以获取外部交流电源输入交流的交变信号。整流单元111根据自身的整流电路，将该交流的交变信号整流为直流的交变信号或滤除部分波形的脉动交变信号。整流单元111也通过电源线与逆变单元112耦合，以将整流后的交变信号输出至逆变单元112。

逆变单元112用于获取整流单元111输出的交变信号，并根据保鲜生物质的种类和交变信号生成的第一低频信号，将第一低频信号输出至变压器T1的一次侧绕组aa’。具体的，逆变单元112可以包括：逆变桥电路、控制逻辑电路和滤波电路。逆变桥电路能够通过电源线分别与整流单元111和滤波电路耦合，控制逻辑电路则通过电源线耦合该逆变桥电路的方式，以控制该逆变桥电路，滤波电路再通过电源线耦合变压器T1的一次侧绕组aa’。此外，逆变单元112上还可以设置旋钮、按钮或者触控屏等输入单元。逆变单元112通过电源线与整流单元111耦合，故能够获取整流单元111输入的交变信号。通过其逆变桥电路，以将该交变信号逆变为交流的第一低频信号。本实施例中，操作人员可以通过操控逆变单元112上的旋钮、按钮或者触控屏等输入单元，从而输入对应保鲜生物质种类的控制指令至控制逻辑电路。此外，控制逻辑电路也可以通过耦合控制器方式，以接收控制器输入的控制指令。需要说明的是，控制逻辑电路获取的控制指令的方式也可根据实际实施情况而定，在此不做限定。控制逻辑电路根据获取的控制指令便能够对应控制逆变桥电路。通过控制逻辑电路对逆变桥电路的控制，逆变桥电路逆变生成第一低频信号的波形包括：正弦波、余弦波、方波、矩形波、梯形波或锯齿波等，且第一低频信号的频率为1HZ至300kHZ。逆变单元112再通过其滤波电路对第一低频信号进行滤波，以滤除第一低频信号中的干扰信号后，通过电源线与变压器T1的一次侧绕组aa’的耦合，再将该第一低频信号输出至变压器T1的一次侧绕组aa’。

变压器T1的一次侧绕组aa’通过电源线与逆变单元112耦合，从而其一次侧绕组aa’能够获取该第一低频信号。变压器T1通过一次侧绕组aa’和二次侧绕组bb’的电磁耦合关系，从而能够将输入一次侧绕组aa’的第一低频信号，由其二次侧绕组bb’升压(降压)后产生第二低频信号。作为一种实施方式，第二低频信号为二次侧绕组bb’升压后产生。作为另一种实施方式，变压器T1为可调变压器T1。操作人员通过调节变压器T1的一次侧绕组aa’和二次侧绕组bb’之间的耦合匝数，便能够调节变压器T1的变比，进而能够调节第二低频信号的电压幅值。其中，第二低频信号的电压范围为：500V-5000V。本实施例中，操作人员也可调节变压器T1的变比，以使变压器T1产生第二低频信号的电压能够适配需要保鲜生物质的种类。另外，由于变压器T1的一次侧绕组aa’和二次侧绕组bb’所包裹的绝缘材料，故变压器T1的一次侧绕组aa’和二次侧绕组bb’之间还能够保持10KV的电气隔离，以提高低频交变电场发生装置100的运行可靠性和安全性。变压器T1二次侧绕组bb’的一端通过电源线与保护模块120耦合，而其二次侧绕组bb’的另一端则通过电源线与输出控制模块130耦合。

保护模块120一端通过电源线与变压器T1二次侧绕组bb’的一端耦合，保护模块120的另一端则接地。保护模块120的另一端的接地能够保证电路形成闭合回路，以保证低频交变电场发生装置100能够产生低频交变电场。其中，保护模块120的另一端接地可以为通过和地端耦合形成闭合回路，而保护模块120的另一端接地也可以为通过和地线耦合形成闭合回路，其接地方式可根据实际应用的环境需求而进行选择，在此不做具体限定。本实施例中，保护模块120可以包括：保护电阻或保护电容，其电阻的阻值或电容的容量可根据实际实施情况而定。若低频交变电场发生装置100发生过流或过压时，保护模块120能够有效的分担并承受此时低频交变电场发生装置100的输出功率，以免其他模块损坏。

输出控制模块130能够有效的控制并调节输出至放电模块140的输出功率。具体的，输出控制模块130也能够通过电源线与变压器T1二次侧绕组bb’的另一端耦合，以获取变压器T1的二次侧绕组bb’输出的第二低频信号。输出控制模块130也可以设置旋钮、按钮或者触控屏等输入单元。本实施例中，操作人员可以通过操控输出控制模块130上的旋钮、按钮或者触控屏等输入单元，从而输入对应保鲜生物质种类的控制指令至输出控制模块130，此外，输出控制模块130也可以接收控制器输入的控制指令。需要说明的是，输出控制模块130获取的控制指令的方式也可根据实际实施情况而定，在此不做限定。输出控制模块130获取控制指令后，输出控制模块130能够根据该控制指令而对应调节所获取的第二低频信号的电流大小，进而调节输出至放电模块140的输出功率。作为一种实施方式，输出控制模块130对第二低频信号的电流调节范围为：0.0001A至0.15A。输出控制模块130还通过电源线与放电模块140耦合，以将第二低频信号输出至放电模块140。

放电模块140通过电源与输出控制模块130耦合，以根据所接收的第二低频信号生成低频交变电场。具体的，放电模块140可以为电极板。为保证使用的安全性，放电模块140的外表面均覆盖有绝缘材料。放电模块140在获取第二低频信号后，由于自身的放电作用，故能够根据该第二低频信号持续稳定的在工作的环境空间内诱导发生交变的低频交变电场。此外，放电模块140的形状可为：板状、条状、柱状或网状等，其具体形状可根据其实际的应用场地环境而定，在此并不限定。再者，根据实际应用环境，放电模块140还可以为多个，每个放电模块140均通过电源线和输出控制模块130耦合，以使多个放电模块140形成并联。多个放电模块140的并联能够后，能够有效的提高低频交变电场发生装置100对保鲜生物质的保鲜效果。另外，放电模块140和低频交变电场发生装置100中接地端的距离较远，以使在短距离内，其电场的衰减微弱，进而能够使得放置在该低频交变电场中位置不同的保鲜生物质均获得良好的保鲜效果。再者，由于输出控制模块130为对第二低频信号的电流强度进行调节，故放电模块140在其放电极板上所输出的电压的强度可以为500伏特至5000伏特。

请参阅图4和图5，图4和图5均示出了低频交变电场发生装置100的实际应用。图4和图5中的A为安装低频交变电场发生装置100的柜体，其可以为：冷藏保鲜库、冷藏车、食品加工厂的半成品仓库、冰箱、冷柜或商场的生鲜展示柜。图中的B为低频交变电场发生装置100的接地端。图4和图5中的C为置于柜体A中的货架C，而图4和图5中的D为置于货架C上的保鲜物品。根据实际安装使用环境的不同，图4中放电模块140的电极为一个，而图5中的放电模块140的电极为多个。本实施例中，若低频交变电场发生装置100安装在冷藏保鲜库、冷藏车、食品加工厂的半成品仓库可以实现多种食品或食品半成品的保鲜。若低频交变电场发生装置100安装在冰箱、冷柜，能使保存在冰箱与冷藏保鲜柜中的白菜、生菜、葱、蒜、香菜、草莓、樱桃等易腐烂叶菜与水果延长保鲜期到5-7天或更长的保鲜时间，且其还能够保证菜品的颜色、水分、硬度等保持良好，与新鲜蔬菜水果的差异微小。若低频交变电场发生装置100安装在商场的生鲜展示柜，其能使展示柜中的生鲜产品如：鲜肉、鱼虾等水产品鲜度保持时间延长2倍以上，同时其还能够抑制生鲜产品的微生物繁殖，并能抑制展示柜内异味产生。

以下为本实施例提供的低频交变电场发生装置100的实验数据：

草莓采用常规保存贮藏手段时，其在常温(20-25℃)下的保鲜期通常为2天。但将草莓放置于低频交变电场发生装置100产生的低频交变电场中，且草莓放置位置处的电势为50V时，草莓在下常温保鲜时间可延长5-7天。若草莓采用常规低温(0-4℃)贮藏保鲜，其保鲜期也仅为3-4天。但若在0-4℃低温环境，将草莓放置与低频交变电场中，且草莓放置处电势为50V的低频交变电场发生装置100中，草莓的保鲜时间延长至2周左右。且草莓的好果率可保持在96％以上。

香菜采用常规保存贮藏手段时，其在10℃以下的低温保鲜期约2天。但若将香菜放置于环境温度为0-10℃的低频交变电场发生装置100产生的低频交变电场中，且香菜放置位置处的电势为50V时，香菜的保鲜时间延长至7天左右。且在低频交变电场发生装置100中，保鲜期内香菜色泽嫩绿、水分饱满、无腐烂无黄叶。

猪肉采用常规保存贮藏手段时，其在温度为0-4℃时的保鲜期仅为2-4天。但放置于温度环境为0-4℃的低频交变电场发生装置100产生的低频交变电场中，且猪肉放置位置处的电势为150V时，猪肉的保鲜期可长达12-15天，且在低频交变电场发生装置100中，保鲜期内猪肉外表清爽不发粘、无异味、色泽保持红白分明的原有色泽。

采用常规贮藏手段时，捕获后的罗非鱼需要在0℃下并且加冰保存，且保鲜期在48小时以内，否则就会腐败变质，不能食用。但若将其放置于环境温度为0-4℃的的低频交变电场发生装置100产生的低频交变电场中，且罗非鱼放置位置处的电势为200V时，其保鲜期可长达7-10天。且在低频交变电场发生装置100中，保鲜期内罗非鱼体表鲜亮，无异味，且微生物菌落总数无较大变化，保持在2.4×10²至7.8×10³之间的范围内。

综上所述，本实用新型实施例提供了一种低频交变电场发生装置100及低频交变电场发生系统200。低频交变电场发生装置100包括：输入控制模块110、变压器T1、输出控制模块130和放电模块140。输入控制模块110的输入端用于与外部交流电源耦合，输入控制模块110与变压器T1的一次侧绕组aa’耦合，变压器T1的二次侧绕组bb’的一端与输出控制模块130耦合，输出控制模块130与放电模块140耦合，变压器T1的二次侧绕组bb’的另一端与地电位耦合。

通过输入控制模块110能够获取外部交流电源输入的交变信号，并根据保鲜生物质的种类和获取的交变信号生成与保鲜生物质的种类对应的第一低频信号，再将该第一低频信号输出至变压器T1的一次侧绕组aa’。变压器T1通过自身的一次侧绕组aa’和二次侧绕组bb’的电磁耦合关系，根据一次侧绕组aa’的第一低频信号，由二次侧绕组bb’输出第二低频信号。输出控制模块130能够获取变压器T1的二次侧绕组bb’输出的第二低频信号，并也根据保鲜生物质的种类调节第二低频信号的电流值，以将调整后与保鲜生物质的种类对应的第二低频信号输出至放电模块140。放电模块140通过根据所接收的第二低频信号，便能够放电产生低频交变电场。当保鲜生物质置于该低频交变电场中时，该低频交变电场能够使得保鲜生物质置内的水分子产生同频率的摆动，进而能够有效抑制保鲜生物质内部的生物化学反应及生理代谢，故能够对保鲜生物质起到良好的保鲜作用。此外，又由于该低频交变电场的特质能够对应需保鲜生物质的种类，因此，该低频交变电场能够对该保鲜生物质起到较佳的保鲜效果。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。