本實用新型涉及一種自適應(yīng)調(diào)節(jié)制氫發(fā)生裝置驅(qū)動電路，屬于制氫技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

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，近年來，國際醫(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認(rèn)為氫氣具有選擇性抗氧化作用；對生物體有害的自由基，氫氣能主動性選擇與其結(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，借助水為載體進入身體，在體內(nèi)散發(fā)從而對人體因有害自由基產(chǎn)生的氧化起到一個還原作用。

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——控制線路板通常采用DC-DC升\降壓電路為恒壓電源單元驅(qū)動電極片電解礦物質(zhì)水溶液制氫。

在授權(quán)公告號為CN 103695957A的中國專利文獻中公開了一種具有智能控制功能的制氫裝置；包括控制電路、陽極電極和陰極電極，所述控制電路包括電源模塊、顯示模塊、電流檢測電路、驅(qū)動模塊、輸出電路、開關(guān)單元和控制器，所述陽極電機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)動電壓要求較高（一般DC5V±0.5V）才能實現(xiàn)電解制氫；富含礦物質(zhì)水溶液是強導(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)動電壓要求較低（一般2.0±0.5V）就能實現(xiàn)電解制氫。若采用DC-DC升\降壓電路驅(qū)動電極片電解制氫則會出現(xiàn)：

1、礦物質(zhì)濃度不同的水在同等制氫過程中制氫量（氫濃度）不同；

2、電解礦物質(zhì)濃度值差過大的水溶液，電解制氫裝置運行不穩(wěn)定（電路中電流值因礦物質(zhì)濃度值而變化）甚至燒毀（礦物質(zhì)濃度值高電流值大）。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供一種自適應(yīng)調(diào)節(jié)制氫發(fā)生裝置驅(qū)動電路，電解制氫設(shè)備在不同電解質(zhì)濃度水溶液中運行穩(wěn)定，制氫量一致。

本實用新型的技術(shù)方案如下：

一種自適應(yīng)調(diào)節(jié)制氫發(fā)生裝置驅(qū)動電路，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、制氫電極單元和TDS監(jiān)測單元；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)測單元采集水中的TDS值；所述TDS監(jiān)測單元與恒流電源單元電信號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J1和陽極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，Q10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極端連接，恒流電源單元的VP端通過控制MOS管Q12與制氫電極單元陽極端連接，制氫電極單元的陰、陽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端的電壓信號經(jīng)過負(fù)反饋放大電路放大后輸入到控制單元MCU的ADC采樣端口。

其中，所述自適應(yīng)調(diào)節(jié)制氫發(fā)生裝置驅(qū)動電路還包括水位監(jiān)測單元和按鍵單元，所述水位監(jiān)測單元與控制單元電信號連接并將水位信號發(fā)送給控制單元；所述按鍵單元與控制單元電信號連接并控制控制單元的啟閉。

其中，所述自適應(yīng)調(diào)節(jié)制氫發(fā)生裝置驅(qū)動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警。

本實用新型具有如下有益效果：

1、本實用新型不同礦物質(zhì)濃度的水溶液在同等制氫過程中制氫量（氫濃度）一致。

2、本實用新型電解礦物質(zhì)濃度差過大的水溶液，電解制氫裝置運行穩(wěn)定（礦物質(zhì)濃度不同時電路中電流值保持一致）。

3、本實用新型純凈水、高硬度飲用水（礦物質(zhì)濃度高的水，國標(biāo)規(guī)定飲用水硬度小于450ppm）電解制氫裝置運行穩(wěn)定，制氫量（氫濃度）一致。

4、本實用新型在不同的礦物質(zhì)濃度水溶液電解過程中要求通過電極片的電流值恒定，電極片兩端的電壓值可隨水溶液中礦物質(zhì)濃度值不同自適應(yīng)調(diào)節(jié)。

附圖說明

圖1為本實用新型自適應(yīng)調(diào)節(jié)制氫發(fā)生裝置驅(qū)動電路的整體電路圖；

圖2為本實用新型自適應(yīng)調(diào)節(jié)制氫發(fā)生裝置驅(qū)動電路的工作原理示意圖；

圖3為本實用新型自適應(yīng)調(diào)節(jié)制氫發(fā)生裝置驅(qū)動電路的恒壓電源單元的電路圖；

圖4為本實用新型自適應(yīng)調(diào)節(jié)制氫發(fā)生裝置驅(qū)動電路的恒流電源單元的電路圖；

圖5為本實用新型自適應(yīng)調(diào)節(jié)制氫發(fā)生裝置驅(qū)動電路的TDS監(jiān)測單元的電路圖。

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)測單元、9-水位監(jiān)測單元、10-按鍵單元、11-呼吸燈指示單元、12-蜂鳴器單元。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例來對本實用新型進行詳細(xì)的說明。

參見圖1-5，一種自適應(yīng)調(diào)節(jié)制氫發(fā)生裝置驅(qū)動電路，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和TDS監(jiān)測單元8；所述充電單元1一端接外部電源，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1，輸出端與控制單元3連接；所述TDS監(jiān)測單元8采集水中的TDS值；所述TDS監(jiān)測單元8與恒流電源單元5電信號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J1和陽極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，Q10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的陽極端連接，恒流電源單元5的VP端通過控制MOS管Q12與制氫電極單元7陽極端連接，制氫電極單元7的陰、陽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端的電壓信號經(jīng)過負(fù)反饋放大電路放大后輸入到控制單元MCU的ADC采樣端口。

其中，所述自適應(yīng)調(diào)節(jié)制氫發(fā)生裝置驅(qū)動電路還包括水位監(jiān)測單元9和按鍵單元10，所述水位監(jiān)測單元9與控制單元3電信號連接并將水位信號發(fā)送給控制單元3；所述按鍵單元10與控制單元3電信號連接并控制控制單元3的啟閉。

其中，所述自適應(yīng)調(diào)節(jié)制氫發(fā)生裝置驅(qū)動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警。

本實用新型的工作原理：

使用過程中，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。

其中，恒流電源單元5中由N溝道的Q4與P溝道的Q10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，Q10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，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的陽極端，同時，恒流電源單元5的電流輸入端通過控制MOS管Q12連接到制氫電極單元7陰極端，當(dāng)Q12導(dǎo)通時，制氫電極單元7的陰、陽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開始電解水制氫，電流穩(wěn)恒在200mA±10mA。

TDS監(jiān)測單元8通過制氫電極單元7的陽極電壓經(jīng)過水的傳導(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陰極端的電壓信號放大后輸入到控制單元3的ADC采樣端口，通過ADC采樣端口得出的不同電壓值推算出水中TDS濃度值。

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)部查表推算出對應(yīng)PWM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、陽極輸出的電壓值從而達到恒流電解要求。

按鍵單元10將控制信號傳輸至控制單元3控制整個系統(tǒng)的工作狀態(tài)，充電單元中1的電源提供系統(tǒng)運行所需電能，水位監(jiān)測單元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控制完成運行狀態(tài)指示。

以上所述僅為本實用新型的實施例，并非因此限制本實用新型的專利范圍，凡是利用本實用新型說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本實用新型的專利保護范圍內(nèi)。