一种电解控制电路及消毒液制造装置的制作方法

1.本实用新型涉及家用电器技术领域，具体涉及一种电解控制电路及消毒液制造装置。


背景技术：

2.随着人们生活水平的提高，许多智能电器走进了人们的生活，消毒液制造装置就是人们日常使用的一种。消毒液制造装置的工作原理是：采用电解氯化钠水溶液，生成次氯酸钠溶液。次氯酸钠通过水解在进一步分解形成新生态氧，具有极强的氧化性，可使菌体和病毒上的蛋白质变性。
3.电解氯化钠一般采用惰性材料钌铱钛作电极，通入3v至10v的直流电即可电解。由于一定浓度的氯化钠溶液导电性较强，电极工作时特性类似电容，控制电极片的开关开通时，电流极大，一般有5a以上，这样会导致供电电源出现短时过载，同时大的浪涌电流会干扰周围电路的正常工作。目前，一般的电解方法通常为两种，一种是采用pwm控制方式(如图1所示)，将频率设置在10khz左右，并在回路中串入一差模电感，通过调节pwm的占空比将电流限制在一定范围内。另一种是通过降低电极片的面积来降低工作电流。
4.但是，第一种电解方法中虽然可以限制电流的大小，但是电极片工作时会经常产生较为明显的电磁噪声。第二种电解方法虽然也可以限制电流的大小，但是降低工作电流会显著降低电解效率。


技术实现要素：

5.因此，本实用新型要解决的技术问题在于现有技术中存在的电解时产生电磁噪声，以及电解效率较低的问题。从而提供一种电解控制电路及消毒液制造装置。
6.为实现上述目的，本实用新型实施例提供了一种电解控制电路，该电解控制电路包括：转换芯片，设置有输出端口和反馈端口；所述输出端口用于输出电压，所述反馈端口用于接收反馈信号；电解组件，由第一电极和第二电极构成；所述第一电极与所述输出端口连接，所述第二电极通过第一电阻接地；所述第一电极和所述第二电极适于放入电解溶液中进行电解；第二电阻，一端与所述第一电极连接，另一端接地；所述反馈端口连接在所述第二电阻和所述输出端口之间；二极管，正极接在所述电解组件和所述第一电阻之间，负极连接至所述反馈端口；放大电路，所述放大电路输入端接在所述第一电阻和所述第二电极之间，输出端与所述二极管的正极连接；电压检测电路，与所述第一电阻并联；所述电压检测电路的输出端与所述开关电源芯片的检测端口连接。
7.可选地，所述电压检测电路包括第一运算放大器、第一分压电阻和第一反馈电阻；所述第一运算放大器的反相输入端通过第一负载连接在所述第一电阻和所述电解组件之间，所述第一运算放大器的同相输入端通过第二负载接地；所述第一分压电阻的一端与所述第一运算放大器的同相输入端连接，另一端与第一电源连接；所述第一反馈电阻的一端与所述反相输入端连接，另一端与所述第一运算放大器的输出端连接。
8.可选地，所述第一负载包括依次串联的第七电阻和第八电阻，所述第二负载包括依次串联的第九电阻和第十电阻。
9.可选地，所述电压检测电路还包括：限流电阻，所述限流电阻的一端与所述第一运算放大器的输出端连接，所述限流电阻的另一端与所述开关电源芯片连接。
10.可选地，所述电压检测电路还包括：第二电容，所述第二电容的一端连接在所述限流电阻与所述开关电源芯片之间，另一端接地。
11.可选地，所述电压检测电路还包括：第三电容，所述第三电容的一端连接在所述第七电阻与所述第八电阻之间，所述第三电容的另一端连接在所述第九电阻和第十电阻之间。
12.可选地，所述放大电路包括第二运算放大器及第二反馈电阻，所述第二运算放大器的同相输入端接在所述第一电阻和所述第二电极之间，反相输入端通过第三电阻接地，输出端与所述二极管的正极连接；所述第二反馈电阻的一端与反相输入端连接，另一端与所述输出端连接。
13.可选地，所述放大电路还包括：第四电阻，一端接在所述第一电阻和所述第二电极之间，另一端与第二运算放大器的同相输入端连接。
14.可选地，该电解控制电路还包括：第五电阻，设置于所述第一电极和所述第二电阻之间，所述反馈端口接在所述第二电阻和所述第五电阻之间。
15.可选地，该电解控制电路还包括：电感元件，一端与所述输出端口连接，另一端与所述第一电极连接。
16.可选地，该电解控制电路还包括：第一电容，一端与所述第一电极连接，另一端接地。
17.可选地，该电解控制电路还包括：整流二极管，负极接所述输出端口，正极接地。
18.可选地，所述开关电源芯片包括控制芯片和转换芯片，所述控制芯片与所述转换芯片电连接；所述转换芯片设置有所述输出端口和所述反馈端口。
19.可选地，所述控制芯片通过开关电路与所述转换芯片连接；所述开关电路包括第一三极管和第二三极管；所述第一三极管的控制端与所述控制芯片连接，所述第一三极管的第一端接地，所述第一三极管的第二端与所述第二三极管的控制端连接；所述第二三极管的第一端接第二电源，所述第二三极管的第二端通过第三负载和第四负载接地；所述转换芯片的输入端口与所述第二三极管的第二端连接，所述转换芯片的使能端口连接在所述第三负载与所述第四负载之间。
20.本实用新型实施例提供了一种消毒液制造装置，该消毒液制造装置包括：上述任一实施例所述的电解控制电路。
21.本实用新型技术方案与现有技术相比，具有如下优点：
22.1.本实用新型实施例提供了一种电解控制电路，该电解控制电路包括：开关电源芯片；所述开关电源芯片设置有输出端口和反馈端口；所述输出端口用于输出电压，所述反馈端口用于接收反馈信号；电解组件，由第一电极和第二电极构成；所述第一电极与所述输出端口连接，所述第二电极通过第一电阻接地；所述第一电极和所述第二电极适于放入电解溶液中进行电解；第二电阻，一端与所述第一电极连接，另一端接地；所述反馈端口连接在所述第二电阻和所述输出端口之间；二极管，正极接在所述电解组件和所述第一电阻之
间，负极连接至所述反馈端口；电压检测电路，与所述第一电阻并联；所述电压检测电路的输出端与所述开关电源芯片的检测端口连接。
23.如此设置，在启动后电解过程先以最大电流开始电解，此时第一电阻的电压高于第二电阻的电压，使得二极管导通。此时电解效率较高。随着电解的进行，电流逐渐减小，电压逐渐升高，此时二极管截止，流过电极片的电流小于预设电流且电极片两端的电压等于预设电压时，以预设最大电压对电解液进行电解，直至电解结束。从而可以较好地控制电解电流，消除电磁噪声，又能提高电解效率。
24.并且，通过设置电压检测电路，可以检测第一电阻的电压，电解电流越小，第一电阻的电压越小，电解电流越大，第一电阻的电压越大；因此，在检测电压值低于第一阈值时，说明电解液已经电解完全，从而开关电源芯片控制电路停止电解；或在检测电压值高于第二阈值时，说明电解液浓度较高，此时开关电源芯片控制电路停止电解，从而进行过流保护。
25.2.本实用新型实施例通过设置放大电路，可以对输出电压进行放大，从而调整二极管的导通电压，进而对电解过程中的电解电流和电解电压进行调整，提高了电解效率。
26.3.本实用新型实施例提供了一种电解控制方法，应用于上述任一实施例所述的消毒液制造装置，该电解控制方法包括：获取来自所述反馈端口的反馈电压；判断所述反馈电压是否降低至预设反馈电压；如果所述反馈电压降低至预设反馈电压，则控制输出电压升至预设最大电压。
27.如此设置，当获取到的反馈电压降低至预设反馈电压时，说明电解液的离子浓度降低至预设值，使得二极管截止，反馈端口接收到的反馈电压为第三电阻的电压。然后将输出电压升至预设最大电压，以预设最大电压对电解液进行电解，直至电解结束。从而可以较好地控制电解电流，消除电磁噪声，又能提高电解效率。
28.4.本实用新型实施例通过在开始电解后，控制输出电流值增加至预设电流值，以最大电流开始电解，此时第一电阻的电压高于第二电阻的电压，使得二极管导通。从而可以使电解效率较高。
29.5.本实用新型实施例通过在输出电流值增加至预设电流值时，控制输出电流值不变，可以保证电解过程中，一直以相同的电解速度进行电解，从而可以保证电解装置一直保持较高的电解效率。
附图说明
30.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通工人来讲，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。
31.图1为现有技术pwm控制电路的结构示意图；
32.图2为本实用新型实施例电解控制电路的示意图；
33.图3为本实用新型优选实施例电解控制电路的示意图；
34.图4为本实用新型实施例电解控制电路的整体示意图；
35.图5为本实用新型实施例包含开关电源芯片内部结构的整体示意图。
36.附图标记：
37.第一电阻r1；第二电阻r2；第三电阻r3；第四电阻r4；第五电阻r5；第二反馈电阻rf；第七电阻r7；第八电阻r8；第九电阻r9；第十电阻r10；第一分压电阻r12；第一反馈电阻r13；限流电阻r14；第三负载r15；第四负载r16；第二分压电阻r17；
38.第二电源vdd；第一三极管q1；第二三极管q2；
39.第一运算放大器a1；第二运算放大器a2；
40.第一电容c1；第二电容c2；第三电容c3；电感元件l1；二极管d1；整流二极管d2；
41.控制芯片mcu；输出端口sw；反馈端口fb；使能端口en；输入端口vin；
42.放大电路10；电压检测电路20；开关电源芯片30。
具体实施方式
43.下面将结合附图对本实用新型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。基于本实用新型中的实施例，本领域普通工人在没有做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。
44.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
45.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”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，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通工人而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
46.此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
47.本实用新型提供的一种电解控制电路及消毒液制造装置用于解决现有技术中存在的电解时产生电磁噪声，以及电解效率较低的问题。
48.实施例1
49.如图2所示，本实用新型实施例提供了一种电解控制电路，该电解控制电路包括：开关电源芯片30、电解组件、第二电阻r2、二极管d1、放大电路10以及电压检测电路20。
50.开关电源芯片30设置有输出端口sw和反馈端口fb，输出端口用于输出电压，反馈端口用于接收反馈信号。电解组件由第一电极和第二电极构成，第一电极与输出端口连接，第二电极通过第一电阻r1接地，第一电极和第二电极适于放入电解液中进行电解。第二电阻r2的一端与第一电极连接另一端接地，反馈端口连接在第二电阻r2和输出端口之间。二极管d1的正极接在第二电极和第一电阻r1之间，负极连接至反馈端口。该电解控制电路还包括放大电路10，该放大电路10输入端接在第一电阻r1和第二电极之间，输出端与二极管d1的正极连接。电压检测电路20并联在所述第一电阻r1两端，所述电压检测电路20的输出
端与所述开关电源芯片30的检测端口连接。
51.开关电源芯片30可以包括控制芯片mcu和转换芯片，所述控制芯片与所述转换芯片电连接。此时，所述转换芯片上设置有所述输出端口和所述反馈端口。转换芯片可以为dc
‑
dc芯片，检测端口可以设置在控制芯片上。
52.在本实施例中，反馈信号为反馈端口接收到的二极管d1的电压信号。在电解之前，先将第一电极和第二电极放入电解液中。开始电解后，控制芯片向转换芯片输出控制信号，使得转换芯片的输出端口输出一定电压，两个电极片开始对电解液进行电解。
53.当电解液浓度满足电解要求时，即可以使输出电流稳定增加至预设的恒流值时，转换芯片控制输出端口先以恒流电解模式进行输出，使电解电流增加。并且，随着电解电解液，电解液中的离子逐渐变多，从而电解液的电阻变小，所以在二者作用下，电流在稳步升高。当电流增加至预设电流值时，由于第一电阻r1两端的电压大于第二电阻r2两端的电压，使得二极管d1导通，使得转换芯片的反馈端口接收到的反馈电压为第一电阻r1两端的电压。然后，由于此时电解液中的离子浓度足够大，所以可以使输出电流稳定增加至预设的恒流值，在到达恒流值之后，保持电流不变。
54.随着电解的进行，电解液的离子浓度开始降低，导电性变弱，电解液中的离子浓度不足以使输出电流保持在预设的恒流值，使得电路中的电流开始减小，电极片两端的电压开始升高。此时，转换芯片控制输出端口以恒压电解模式进行输出。第一电阻r1两端的电压开始减小，第二电阻r2两端的电压开始增加。到达某一个时刻时，第一电阻r1两端的电压小于第二电阻r2两端的电压，使得二极管d1截止。此时，反馈端口接收到的反馈电压为最小值。
55.当第二电阻r2两端的电压降低至预设反馈电压时，即电解液的电解到达一定程度时，转换芯片的输出电压升至预设的恒压值，使得电解液以预设最大电压进行电解，直至电解结束。从而可以较好地控制电解电流，消除间歇控制电极片产生的电磁噪声，提高了电解效率。
56.当然，如果一开始电解液不满足电解要求，即无法使输出电流稳定增加至预设的恒流值，则转换芯片直接控制输出端口以恒压电解模式进行输出。
57.在本实用新型实施例中，电压检测电路20用于检测第一电阻r1的电压，从而可以根据第一电阻r1的电压了解电解液的电解情况。开关电源芯片30通过电压检测电路20检测到的电压值越大，说明电解过程中的电解电流越大，进而说明电解液的浓度满足电解要求；如果电压检测电路20检测到的电压值越小，说明电解过程中的电解电流越小，进而说明电解液已经电解完全。
58.因此，如果开关电源芯片30通过电压检测电路20检测电压值低于第一阈值，说明电解液已经电解完全，从而开关电源芯片30自动控制电路停止电解。或者是，如果检测到的电压值高于第二阈值，说明电解液浓度较高，即用户自行投入的盐较多，使得电解液浓度超过了规定的浓度范围。此时开关电源芯片30控制电路停止电解，从而进行过流保护。用户可以在停止电解之后，需要按照稀释说明的步骤，对电解液进行稀释，使得电解液浓度处于规定的浓度范围。
59.作为一种可选的实施例，由于第一电阻r1两端的电压小于第二电阻r2两端的电压，使得二极管d1截止，所以在之后的电解过程中，第二电阻r2两端的电压会逐渐增大。当
第二电阻r2两端的电压又增加至预设值时，控制输出电压升至预设最大电压，使得电解液以预设最大电压进行电解，直至电解结束。从而可以进一步充分电解电解液，能够较好地控制电解电流，消除间歇控制电极片产生的电磁噪声，提高了电解效率。
60.可选地，在本实用新型实施例中，如图3所示，电压检测电路20包括第二运算放大器a2、第一分压电阻r12和第一反馈电阻r13。其中，第一运算放大器的反相输入端通过第一负载连接在所述第一电阻r1和所述电解组件之间，所述第一运算放大器的同相输入端通过第二负载接地。第一分压电阻r12的一端与所述第一运算放大器的同相输入端连接，另一端与第一电源连接。第一反馈电阻r13的一端与所述反相输入端连接，另一端与所述第一运算放大器的输出端连接。所述第二运算放大器a2的输出端与所述开关电源芯片30的检测端口连接。
61.第一负载包括串联连接的第七电阻r7和第八电阻r8，所述第二负载包括串联连接的第九电阻r9和第十电阻r10。当然，本领域技术人员可以根据实际情况对第一负载和第二负载的构成以及电阻大小进行改变，本实施例仅仅是举例说明，并不加以限制，能够实现相同的技术效果即可。
62.可选地，在本实施例中，电压检测电路20还包括：限流电阻r14、第二电容c2以及第三电容c3。
63.限流电阻r14的一端与所述第一运算放大器的输出端连接，所述限流电阻r14的另一端与所述开关电源芯片30的检测端口连接。第二电容c2的一端连接在所述限流电阻r14与所述开关电源芯片30之间，另一端接地。第三电容c3的一端连接在所述第七电阻r7与所述第八电阻r8之间，所述第三电容c3的另一端连接在所述第九电阻r9和第十电阻r10之间。
64.具体地，如图4和图5所示，在本实施例中，第一电阻r1与电解组件串联，经过第一电阻r1的电流等于电解电流。第一电阻r1、第七电阻r7、第八电阻r8、第九电阻r9、第十电阻r10、第一分压电阻r12、第一反馈电阻r13、限流电阻r14、第二运算放大器a2构成差分放大器，所以，第一电阻r1的电压作为差分放大器的输入电压。
65.控制芯片mcu通过检测第二电容c2的电压vc2，通过a/d转换后进行判断，当输出电压vc2低于第一阈值，说明电解液已经电解完全，从而开关电源芯片30自动控制电路停止电解。当输出电压vc2高于第二阈值，说明电解液浓度较高，此时开关电源芯片30控制电路停止电解，从而进行过流保护。
66.当然，在本实施例中，关于第一阈值和第二阈值，本领域技术人员可根据实际情况进行改变，在本实施例中对此不进行限制，能够起到相同的作用即可。
67.可选地，在本实用新型实施例中，所述控制芯片可以通过开关电路与所述转换芯片连接，所述开关电路包括第一三极管q1和第二三极管q2。
68.所述第二三极管q2的控制端与所述控制芯片mcu连接，所述第二三极管q2的第一端接地，所述第二三极管q2的第二端与所述第一三极管q1的控制端连接。所述第一三极管q1的第一端接第二电源vdd，所述第一三极管q1的第二端通过第三负载r15和第四负载r16接地。所述转换芯片的输入端口vin与所述第一三极管q1的第二端连接，所述转换芯片的使能端口连接在所述第三负载r15与所述第四负载r16之间。
69.当需要电解时，控制芯片mcu输出高电平，使第一三极管q1、第二三极管q2导通，第二电源vdd为转换芯片输入端口vin提供电源电压。使能端口en与第三负载r15、第四负载
r16相连接，通过第三负载r15、第四负载r16分压为转换芯片的使能端口en提供启动电压。在控制芯片mcu检测到电压值低于第一阈值时，说明电解液已经电解完全，控制芯片mcu输出低电平，使得第二电源vdd无法为转换芯片提供电压，从而停止电解。或在检测电压值高于第二阈值时，使得电解液浓度超过了规定的浓度范围，控制芯片mcu同样输出低电平，使得第二电源vdd无法为转换芯片提供电压进行过流保护。
70.可选地，控制芯片mcu与第二三极管q2的控制端之间设置有第二分压电阻r17。
71.可选地，在本实用新型实施例中，如图3所示，放大电路10包括第一运算放大器a1和第二反馈电阻rf，第一运算放大器a1的同相输入端接在第一电阻r1和第二电极之间，反相输入端通过第三电阻r3接地，输出端与二极管d1的正极连接。第二反馈电阻rf的一端与反相输入端连接，另一端与输出端连接。
72.如此，通过设置放大电路10，可以对第一电阻r1两端的电压进行放大，从而调整二极管d1的导通电压，使得第二电阻r2两端的电压需要升到更高的电压时，才能对二极管d1截止，进而对电解过程中的电解电流和电解电压进行调整，提高了电解效率。
73.该放大电路10还包括第四电阻r4，第四电阻r4接在第一电阻r1和第二电极之间，另一端与第二运算放大器的同相输入端进行连接。
74.可选地，在本实用新型实施例中，如图4所示，该电解控制电路还包括第五电阻r5，第五电阻r5设置在第一电极和第二电阻r2之间，反馈端口接在第二电阻r2和第五电阻r5之间。
75.如此，第五电阻r5可以对第二电阻r2两端的电压进行分压，从而降低第二电阻r2两端的电压，使得第二电阻r2两端的电压需要升到更高的电压时，才能对二极管d1截止，进而对电解过程中的电解电流和电解电压进行调整，提高了电解效率。
76.可选地，在本实用新型实施例中，如图4所示，还包括电感元件l1、第一电容c1以及整流二极管d2。电感元件l1的一端与所述输出端口连接，另一端与所述第一电极连接。第一电容c1的一端与所述第一电极连接，另一端接地。整流二极管d2的负极接所述输出端口，正极接地。
77.在本实用新型实施例中，输出电流、输出电压以及检测电压根据如下公式算出：
78.根据图3或图4可知，输出电流i_out为恒流电解模式时流过电解组件的电流，同时第一电阻r1与电解组件串联，作为采样电阻，时刻检测输出电流是否有异常，因此，i_out＝ir1；ir1＝vr1/r1；
79.a1、r4、r5、rf构成同相放大器电路，vr1作为同相放大器同相端输入电压vi＝vr1。
80.根据同相放大器闭环增益：a＝vo/vi＝1 rf/r5，vo＝vd1 vfb；其中，vd1为二极管d1的电压。
81.故，vr1＝vi＝vo/(1 rf/r4)；vr1＝(vd1 vfb)/(1 rf/r4)。
82.故，i_out＝{(vfb vd1)/(1 rf/r4)}/r1。
83.根据图3或图4可知，随着电解的进行，电解液的离子浓度开始降低，导电性变弱，电解液中的离子浓度不足以使输出电流保持在预设的恒流值，使得电路中的电流开始减小，电解组件两端的电压开始升高。到达某一个时刻时，第一电阻r1两端的电压小于第二电阻r2两端的电压，使得二极管d1截止。此时，电路以恒定电压输出，电解组件的输出电压可通过公式二计算。
84.输出电压v_out即为c1对gnd电压，也是电解组件之间的电压，同时也是r3 r2的总电压；
85.故：vfb＝vr2；vr2＝ir2*r2；ir3＝ir2；v_out＝ir2*(r3 r2)；
86.故：v_out＝vfb/(1 r3/r2)。
87.检测到的电压计算方式如下：
88.采用叠加法计算，令第二运算放大器a2的同相端为0，第二运算放大器a2等效为反相放大器，故：
89.v1＝
‑
{r13/(r7 r8)}*vr12；
90.令反向端为0，电流检测电路等效为同相放大器，故：
91.v2＝{1 r13/(r9 r10)}*vr1；
92.故：vc2＝v1 v2＝{r13/(r7 r8)}*vr12 {1 r13/(r9 r10)}*vr1。
93.实施例2
94.本实用新型实施例还提供一种消毒液制造装置，包括如上述任一实施例所述的电解控制电路。
95.有益效果：如此设置，在启动后电解过程先以最大电流开始电解，此时第一电阻的电压高于第二电阻的电压，使得二极管导通。此时电解效率较高。随着电解的进行，电流逐渐减小，电压逐渐升高，此时二极管截止，流过电极片的电流小于预设电流且电极片两端的电压等于预设电压时，以预设最大电压对电解液进行电解，直至电解结束。从而可以较好地控制电解电流，消除电磁噪声，又能提高电解效率。
96.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通工人来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。