本實用新型涉及一種制氫發(fā)生裝置驅動電路，屬于制氫技術領域。

背景技術：

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)學效應和生物學效應以來，近年來，國際醫(yī)學界和生物學界都在積極研究。其中具有代表性的研究者是日本東京大學的太田教授和上海第二軍醫(yī)大學的孫學軍教授。目前比較流行的觀點認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合生成水。醫(yī)學界普遍認為自由基學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，為氧化損傷產生的疾病提供了一種治療方法，更重要的是對人體預防疾病的發(fā)生和衰老提供了一種預防措施，氫氣是所有元素中質量最輕的元素，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，在體內散發(fā)從而對人體因有害自由基產生的氧化起到一個還原作用。

現(xiàn)有技術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動電極片電解礦物質水溶液制氫，附帶聲光提示電解運行狀態(tài)。

在授權公告號為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、驅動模塊、輸出電路、開關單元和控制器，所述陽極電機和陰極電極與輸出電路連接；但是該現(xiàn)有技術存在以下缺失：首先由于純凈水是弱導電液體，采用電解純水制氫，電解極片的驅動電壓要求較高(一般DC5V±0.5V)才能實現(xiàn)電解制氫；富含礦物質水溶液是強導電液體，采用電解富含礦物質水溶液制氫，電解極片的驅動電壓要求較低(一般2.0±0.5V)就能實現(xiàn)電解制氫。若采用DC-DC升\降壓電路驅動電極片電解制氫則會出現(xiàn)：

1、礦物質濃度不同的水在同等制氫過程中制氫量(氫濃度)不同；

2、產出的氫氣一部分溶于水，一部分在制氫容器中富集導致容器內氣壓驟升，若使用熱水制氫氣壓更大，因此在密閉的制氫設備中不能使用過高溫度的水制備富氫水。

3、電極驅動電路在大電流運行過程中電子元件會發(fā)熱，在密閉工作環(huán)境下散熱條件差，直接影響線路板運行穩(wěn)定性。

技術實現(xiàn)要素：

為了解決上述技術問題，本實用新型提供一種制氫發(fā)生裝置驅動電路，電解制氫設備在不同電解質濃度水溶液中運行穩(wěn)定，利用電子元件在運行過程中產生的熱量用于加熱制氫設備中的水，制備富氫水溫度恒定、氫濃度一致。

本實用新型的技術方案如下：

一種制氫發(fā)生裝置驅動電路，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、自適應電壓調節(jié)單元、制氫電極單元、TDS監(jiān)測單元、熱傳導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成負反饋放大電路，恒流電源單元的VP端的電壓信號經 過負反饋放大電路放大后輸入到控制單元MCU的ADC采樣端口；所述熱傳導單元固定在各電子元器件上，并在熱傳導單元與制氫電極單元的陽極和陰極之間填充導熱膏；所述恒溫控制單元包括熱敏電阻探測頭CON1，所述熱敏電阻探測頭CON1與電阻R23、電阻R13、電阻R44組成橋式分壓電路，所述熱敏電阻探測頭CON1緊貼所述制氫電極單元的陽極和陰極。

其中，所述制氫發(fā)生裝置驅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，所述制氫發(fā)生裝置驅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、本實用新型利用電子元件在運行過程中所產生的熱量通過散熱片傳導到制氫容器的水中加熱富氫水溶液。

3、本實用新型利用溫度傳感器實時監(jiān)測富氫水溶液溫度，溫度過高時停止制氫，控制氫容器中的壓力。

4、本實用新型不同礦物質濃度的電解水溶液在電解過程中電流恒定，利用電子元件產生的熱量進行恒溫加熱富氫水溶液，當容器內水溫過高時停止制氫。

附圖說明

圖1為本實用新型制氫發(fā)生裝置驅動電路的整體電路圖；

圖2為本實用新型制氫發(fā)生裝置驅動電路的工作原理示意圖；

圖3為本實用新型制氫發(fā)生裝置驅動電路的恒壓電源單元的電路圖；

圖4為本實用新型制氫發(fā)生裝置驅動電路的恒流電源單元的電路圖；

圖5為本實用新型制氫發(fā)生裝置驅動電路的TDS監(jiān)測單元的電路圖；

圖6為本實用新型制氫發(fā)生裝置驅動電路的恒溫控制單元的電路圖。

圖中附圖標記表示為：

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-自適應電壓調節(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

下面結合附圖和具體實施例來對本實用新型進行詳細的說明。

參見圖1-6，一種制氫發(fā)生裝置驅動電路，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、自適應電壓調節(jié)單元6、制氫電極單元7、TDS監(jiān)測單元8、熱傳導單元和恒溫控制單元；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成負反饋放大電路，恒流電源單元5的VP端的電壓信號經過負反饋放大電路放大后輸入到控制單元MCU的ADC采樣端口；所述熱傳導單元固定在各電子元器件上，并在熱傳導單元與制氫電極單元7的陽極和陰 極之間填充導熱膏。

所述恒溫控制單元包括熱敏電阻探測頭CON1，所述熱敏電阻探測頭CON1與電阻R23、電阻R13、電阻R44組成橋式分壓電路，所述熱敏電阻探測頭CON1緊貼所述制氫電極單元7的陽極和陰極。

所述制氫發(fā)生裝置驅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，所述制氫發(fā)生裝置驅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，當水中電解礦物質濃度值增高，極間電流增大，恒流電源單元5控制自適應電壓調節(jié)單元6降低制氫電極單元7電壓確保電流恒定；當水中電解礦物質濃度值降低，極間電流減小，恒流電源單元5控制自適應電壓調節(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I/O為高電平時，組合管導通，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Q12導通時，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的陽極電壓經過水的傳導在陰極上感應出電壓值，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成負反饋放大電路，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。

自適應電壓調節(jié)單元6根據(jù)水中TDS濃度值調節(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內部查表推算出對應PWM占空比波形控制的電壓調節(jié)模塊Q4的G極，從而調整制氫電極單元7陰、陽極輸出的電壓值從而達到恒流電解要求。

恒流電源單元5電路中的U3、U4、U5在控制電流的過程中易發(fā)熱，尤其采用帶金屬散熱片的SOT-3封裝后，將固定在各電子元器件上的所述熱傳導單元固定在制氫電極單元7的陰、陽極上，并在所述熱傳導單元與制氫電極單元7的陰、陽極之間涂摸導熱膏，即可完成在電解過程中對容器內液體加熱。

所述恒溫控制單元中的CON1為熱敏電阻探測頭，與電阻R23、電阻R13、電阻R44組成橋式分壓電路，熱敏電阻探測頭CON1緊貼制氫電極單元7的陽極和陰極，當容器內溫度變化時，熱敏電阻探測頭CON1阻值發(fā)生變化導致其與電阻R44的分壓值發(fā)生變化，電壓信號經運放處理后輸出給控制單元3進行ADC轉化，通過采集回來ADC值從熱敏電阻探測頭CON1熱敏特性表中查找出對應的溫度值，從而確定此時容器內液體的溫度。

在制氫過程中，當容器內液體溫度低于設定的溫度值時，所述熱傳導單元傳導出的熱能繼續(xù)對容器內的液體加熱，當容器內液體溫度高于設定的溫度值時，控制單元3控制制氫電極單元7停止制氫(此時不論是否完成制氫周期所規(guī)定的時間)阻止溫度繼續(xù)上升，另外，當制氫周期時間達到時，若容器內液體溫度還未達到設定值，此時制氫繼續(xù)進行直至達到設定溫度值控制單元3控制制氫電極單元7停止制氫。

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)容器內水位情況調整系統(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容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本實用新型的專利保護范圍內。