CN206133239U - 一种富氢水杯电解控制器 - Google Patents

Abstract

一种富氢水杯电解控制器，用于为正负电解电极提供工作电压，包括电源输入电路、DC‑DC升压电路、电压正负转换电路、MCU芯片和开关控制电路；电源输入电路输出直流电，包括充电电路和锂电池，充电电路可通过AC适配器电源为锂电池充电；DC‑DC升压电路用于将锂电池提供的直流电压升高到所需电压；电压正负转换电路输入端分别接DC‑DC升压电路和MCU芯片，输出端接正负电解电极；MCU芯片控制电压正负转换电路的定时通断；开关控制电路用于接收用户的操作信息并把数据发送给MCU芯片。本实用新型采用电池供电，无需外接电源方便携带，配有充电电路，保证了水杯电离的工作电压和电流稳定性，能根据不同水质调节输出功率，从而节省电能。

Description

一种富氢水杯电解控制器

【技术领域】

本实用新型属于电解设备领域，具体涉及一种富氢水杯电解控制器。

【背景技术】

医学研究表明，造成人体细胞病态或者老化的主要元凶是过剩的氧自由基。氧气通过人的呼吸进入到体内，又经血液中的红血球运输到各个细胞中，为了让其在各细胞内产生能量，人体内糖分和脂肪在燃烧消耗时氧气也会发生燃烧，其中有2％会变成活性氧，另外，因为食品添加剂、含氯气的饮料水等原因，肠内微生物菌群失调引起肠胃内异常发酵会大量产生活性氧，此外还有，在激烈运动后、处于紫外线或电磁辐射环境中、吸烟、饮酒、精神压力大、接触到细菌、病毒、大气污染、放射线、透视、抗癌剂、染料等时候，人体内都会产生大量活性氧。为了降低活性氧对人体健康的影响，市面上出现一种受到广泛关注的富含氢离子的水素水，又称富氢水，其利用氢离子能够与活富含氢离子的水素水性氧中和的特性，选择性的中和羟基自由基，亚硝酸阴离子等，减少体内氧化物。为了在日常生活中能便利的享用到富氢水，故开发一种电离水产生氢离子的控制器，适用于便携式富氢水杯。

【实用新型内容】

有鉴于此，本实用新型提供一种富氢水杯电解控制器。

本实用新型采用如下技术方案，一种富氢水杯电解控制器，用于为正负电解电极提供工作电压，包括电源输入电路、DC-DC升压电路、电压正负转换电路、MCU芯片和开关控制电路；电源输入电路输出直流电，包括充电电路和锂电池，充电电路可通过AC适配器电源为锂电池充电；DC-DC升压电路的输入端接锂电池，用于将锂电池提供的直流电压升高到所需电压；电压正负转换电路，具有五个输入端和两个输出端，五个输入端分别连接DC-DC升压电路的输出端和MCU芯片的三个IO管脚；两个输出端分别接正负电解电极；MCU芯片分别与电源输入电路和电压正负转换电路连接；MCU芯片根据电源输入电路的电压大小，判断电压状态，从而对锂电池进行保护防止过充；MCU芯片控制所述电压正负转换电路的通断，使其驱动电解电极在正负极之间进行定时切换；开关控制电路与MCU芯片连接，用于接收用户的操作信息并把数据发送给MCU芯片。

优选的，还包括蜂鸣器电路，所述蜂鸣器电路与MCU芯片连接，用于声音提示工作完成或电量不足。

优选的，所述蜂鸣器电路包括蜂鸣器BUZ1、三极管Q2、二极管D6、电阻R18、电阻R19和电阻R48，蜂鸣器BUZ1的一端接二极管D6的负极、通过电阻R18接MCU芯片的20脚、通过电阻R48分别接三极管Q2的集电极、接二极管D6的正极和接蜂鸣器BUZ1的另一端，三极管的基极通过电阻R19接MCU芯片的14脚，其发射极接地。

优选的，还包括指示灯电路，所述指示灯电路与MCU芯片连接，用于灯光提示工作状态或充电状态。

优选的，所述指示灯电路包括电阻R28、电阻R15、电阻R16、电阻R17、发光二极管RG1、发光二极管BG1和发光二极管GG1,发光二极管RG1和GG1的正极分别通过电阻R15和R17接MCU芯片的8脚和9脚，发光二极管BG1的正极依次通过电阻R16和R28接MCU芯片的6脚，三个发光二极管的负极接地。

优选的，所述所述充电电路包括充电管理芯片U2、电阻R9、电阻R31、电阻R32、三极管Q11、场效应管Q12及其他外围电路，其中充电管理芯片U2的7脚通过电阻R9接地，其6脚通过电阻R31接三极管Q11的基极、依次通过电阻R31和电阻R32接三极管Q11的发射极，三极管Q11的集电极接MCU芯片的10脚，场效应管Q12的漏极接锂电池正极。

优选的，所述DC-DC升压电路包括升压芯片U3、工字电感L2、二极管D5、电阻R41、电阻R42、电阻R43、电阻R47,电容E3、电容E4及其他外围电路，其中工字电感L2的一端分别接升压芯片U3的7脚、通过电阻R41接升压芯片U3的8脚、通过电阻R42分别接升压芯片U3的6脚、接充电电路的BAT+节点和接电容E4的一端，工字电感L2的另一端分别接升压芯片U3的1脚和接二极管D5的正极，二极管D5的负极分别接34V电压输出节点、依次通过电阻R47和电阻R43接地和接电容E3的一端，电容E3的另一端、电容E4的另一端、升压芯片U3的2脚和4脚分别接地。

优选的，所述电压正负转换电路包括三极管Q3、三极管Q4、三极管Q5、三极管Q6、三极管Q7、三极管Q8、三极管Q9、二极管D2、二极管D3、二极管D4、电阻R1、电阻R7、电阻R10、电阻R20、电阻R21、电阻R22、电阻R34、电阻R35、电阻R40，其中三极管Q7、Q8的发射极分别接所述DC-DC升压电路的34V电压输出节点，三极管Q8的集电极、三极管Q9的发射极分别接电解电极的一极，三极管Q7的集电极、三极管Q6的发射极分别接电解电极的另一极，三极管Q5的集电极接MCU芯片的7脚，电阻R40的一端MCU芯片的12脚，另一端接三极管Q3的基极，电阻21一端接MCU芯片的11脚，另一端接三极管Q4的基极，三极管Q3的集电极分别接二极管D3的负极、通过电阻R34接三极管Q6的基极和通过电阻R20接二极管Q8的基极，三极管Q4的集电极分别接二极管D4的负极、通过电阻R22接三极管Q7的基极和通过电阻R2035接二极管Q9的基极，二极管D3的正极、二极管D4的正极分别接充电电路的BAT ON节点，三极管Q6的集电极分别接三极管Q9的集电极、通过电阻R10接三极管Q5的基极、通过电阻R1接二极管D2的正极和依次通过电阻R1和电阻R7接三极管Q5的发射极，三极管Q3的发射极、三极管Q4的发射极、三极管Q5的发射极和二极管D2的负极分别接地。

优选的，所述开关控制电路包括开关SW1、电阻R44和电阻R53,开关SW1的一端接地，另一端分别通过电阻R44和电阻R53接MCU芯片的15脚和20脚。

本实用新型的有益技术效果是：

1.采用电池供电，无需外接电源，方便携带，且电池的充电配有充电电路，保证了宽电池电压输入情况下水杯电离的工作电压和电流稳定性。

2.根据水质的不同，DC-DC升压电路通过自动调节输出电压来控制输出功率，从而节省电能降低功耗，适用于多种水质的电离。

【附图说明】

图1实施例一中的富氢水杯电解控制器的结构示意图。

图2实施例一中的富氢水杯电解控制器的充电电路原理图。

图3实施例一中的富氢水杯电解控制器的DC-DC升压电路原理图。

图4实施例一中的富氢水杯电解控制器的MCU芯片电路图。

图5实施例一中的富氢水杯电解控制器的电压正负转换电路原理图。

图6实施例一中的富氢水杯电解控制器的蜂鸣器电路原理图。

图7实施例一中的富氢水杯电解控制器的指示灯电路原理图。

图8实施例一中的富氢水杯电解控制器的开关控制电路原理图。

【具体实施方式】

为了使本专利的技术方案和技术效果更加清楚，下面结合附图和实施例对本专利的具体实施方式进行详细描述。

实施例一：

如图1所示，本实施例中的富氢水杯电解控制器，用于为正负电解电极提供工作电压，使其在正负极之间的强电场作用下，将水分子强制电离成氢离子和氢氧根离子，该电解控制器包括电源输入电路、DC-DC升压电路、电压正负转换电路、MCU芯片、开关控制电路、蜂鸣器电路和指示灯电路。优选的,MCU芯片型号为MC96F8216D封装(SOP20)。

如图2所示，电源输入电路包括锂电池和充电电路。因锂电池的结构特性，最高充电截止电压为4.2V,在电池电压快到保护电压时须恒压充电，否则容易过充导致电池失效，故锂电池的充电要求较高，该充电电路包括充电管理芯片U2、电阻R9、电阻R31、电阻R32、三极管Q11、场效应管Q12及其他外围电路，其中充电管理芯片U2的7脚通过电阻R9接地，其6脚通过电阻R31接三极管Q11的基极、依次通过电阻R31和电阻R32接三极管Q11的发射极，三极管Q11的集电极接MCU芯片的10脚，场效应管Q12的漏极接锂电池正极，充电管理芯片可通过AC适配器电源为锂电池充电，通过与MCU芯片连接使其可以根据电源输入电路的电压大小，判断锂电池的电压状态，从而通过控制场效应管Q12的通断实现对锂电池的充电保护，防止过充。优选的,充电管理芯片U2型号为SC9017封装(SOP8)。

如图3所示，DC-DC升压电路包括升压芯片U3、工字电感L2、二极管D5、电阻R41、电阻R42、电阻R43、电阻R47,电容E3、电容E4及其他外围电路，其中工字电感L2的一端分别接升压芯片U3的7脚、通过电阻R41接升压芯片U3的8脚、通过电阻R42分别接升压芯片U3的6脚、接充电电路的BAT+节点和接电容E4的一端，工字电感L2的另一端分别接升压芯片U3的1脚和接二极管D5的正极，二极管D5的负极分别接34V电压输出节点、依次通过电阻R47和电阻R43接地和接电容E3的一端，电容E3的另一端、电容E4的另一端、升压芯片U3的2脚和4脚分别接地。DC-DC升压电路能的输入端接锂电池，升压芯片按照设定的频率周期开启，电源经由工字电感L2-升压芯片U3形成回路，电流在电感中转化为电能储存，升压芯片周期闭合后，L2产生反向感应电压，通过二极管D5把储存的电能释放到输出电容E3中，此电压叠加在电源端，完成升压功能。为适应不同水质的电离要求，真正做到降低能耗，所述DC-DC升压电路最大能输出34V直流电压。优选的,升压芯片U3型号为MC34063封装(DIP8)。

如图4所示，MCU芯片MC96F8216D包括20个引脚，分别与电源输入电路、电压正负转换电路、开关控制电路、蜂鸣器电路和指示灯电路连接。

如图5所示，电压正负转换电路包括三极管Q3、三极管Q4、三极管Q5、三极管Q6、三极管Q7、三极管Q8、三极管Q9、二极管D2、二极管D3、二极管D4、电阻R1、电阻R7、电阻R10、电阻R20、电阻R21、电阻R22、电阻R34、电阻R35、电阻R40，其中三极管Q7、Q8的发射极分别接所述DC-DC升压电路的34V电压输出节点，三极管Q8的集电极、三极管Q9的发射极分别接电解电极的一极，三极管Q7的集电极、三极管Q6的发射极分别接电解电极的另一极，三极管Q5的集电极接MCU芯片的7脚，电阻R40的一端MCU芯片的12脚，另一端接三极管Q3的基极，电阻21一端接MCU芯片的11脚，另一端接三极管Q4的基极，三极管Q3的集电极分别接二极管D3的负极、通过电阻R34接三极管Q6的基极和通过电阻R20接二极管Q8的基极，三极管Q4的集电极分别接二极管D4的负极、通过电阻R22接三极管Q7的基极和通过电阻R2035接二极管Q9的基极，二极管D3的正极、二极管D4的正极分别接充电电路的BAT ON节点，三极管Q6的集电极分别接三极管Q9的集电极、通过电阻R10接三极管Q5的基极、通过电阻R1接二极管D2的正极和依次通过电阻R1和电阻R7接三极管Q5的发射极，三极管Q3的发射极、三极管Q4的发射极、三极管Q5的发射极和二极管D2的负极分别接地。电压正负转换电路具有五个输入端和两个输出端，五个输入端分别连接DC-DC升压电路的输出端和MCU芯片的三个IO管脚，两个输出端分别接正负电解电极，MCU芯片控制电压正负转换电路的通断，使其驱动电解电极在正负极之间进行定时切换，从而完成电解工作。

如图6所述，蜂鸣器电路包括蜂鸣器BUZ1、三极管Q2、二极管D6、电阻R18、电阻R19和电阻R48，蜂鸣器BUZ1的一端接二极管D6的负极、通过电阻R18接MCU芯片的20脚、通过电阻R48分别接三极管Q2的集电极、接二极管D6的正极和接蜂鸣器BUZ1的另一端，三极管的基极通过电阻R19接MCU芯片的14脚，其发射极接地。当富氢水杯当前工作完成或电池电量不足时，MCU芯片控制蜂鸣器发出声音提示。

如图7所示，指示灯电路包括电阻R28、电阻R15、电阻R16、电阻R17、发光二极管RG1、发光二极管BG1和发光二极管GG1,发光二极管RG1和GG1的正极分别通过电阻R15和R17接MCU芯片的8脚和9脚，发光二极管BG1的正极依次通过电阻R16和R28接MCU芯片的6脚，三个发光二极管的负极接地。结合MCU芯片的控制，LED灯用来提示富氢水杯的工作状态或充电状态。

如图8所示，开关控制电路包括开关SW1、电阻R44和电阻R53,开关SW1的一端接地，另一端分别通过电阻R44和电阻R53接MCU芯片的15脚和20脚。MCU芯片控制开关控制电路，通过接收来自用户的操作信息来判定是否开始工作和选择其中一种模式开始工作，富氢水杯的工作模式包括开启，关闭及清洗。

本实用新型的工作过程如下：

启动开关，LED灯亮提示开启工作模式，富氢水杯由锂电池供电，杯内装入水，MCU芯片根据水质通过DC-DC升压电路对电压进行调节，将电压升高达到电离水的条件后输出给电压正负转换电路，MCU芯片控制电压正负转换电路的通断，使其驱动电解电极在正负极之间按照设定的时间进行定时切换对水进行充分电解，电解生成氢气和氧气，从而使杯体内的水变成富氢水。当电池电量不足时，蜂鸣器会发出声音提示用户充电，将外部电源接入充电电路对锂电池进行充电，当充电完成时蜂鸣器鸣响提示充电完成。当需要清洗水杯时，长按开关10秒，LED灯亮提示清洗工作模式。工作完成后，关闭开关，LED灯灭提示关闭工作模式。

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

Claims (9)

1.一种富氢水杯电解控制器，用于为正负电解电极提供工作电压，其特征在于，包括电源输入电路、DC-DC升压电路、电压正负转换电路、MCU芯片和开关控制电路；

电源输入电路输出直流电，包括充电电路和锂电池，充电电路可通过AC适配器电源为锂电池充电；

DC-DC升压电路的输入端接锂电池，用于将锂电池提供的直流电压升高到所需电压；

电压正负转换电路，具有五个输入端和两个输出端，五个输入端分别连接DC-DC升压电路的输出端和MCU芯片的三个IO管脚；两个输出端分别接正负电解电极；

MCU芯片分别与电源输入电路和电压正负转换电路连接；MCU芯片根据电源输入电路的电压大小，判断电压状态，从而对锂电池进行保护防止过充；MCU芯片控制所述电压正负转换电路的通断，使其驱动电解电极在正负极之间进行定时切换；

开关控制电路与MCU芯片连接，用于接收用户的操作信息并把数据发送给MCU芯片。

2.如权利要求1所述的富氢水杯电解控制器，其特征在于，还包括蜂鸣器电路，所述蜂鸣器电路与MCU芯片连接，用于声音提示工作完成或电量不足。

3.如权利要求2所述的富氢水杯电解控制器，其特征在于，所述蜂鸣器电路包括蜂鸣器BUZ1、三极管Q2、二极管D6、电阻R18、电阻R19和电阻R48，蜂鸣器BUZ1的一端接二极管D6的负极、通过电阻R18接MCU芯片的20脚、通过电阻R48分别接三极管Q2的集电极、接二极管D6的正极和接蜂鸣器BUZ1的另一端，三极管的基极通过电阻R19接MCU芯片的14脚，其发射极接地。

4.如权利要求1所述的富氢水杯电解控制器，其特征在于，还包括指示灯电路，所述指示灯电路与MCU芯片连接，用于灯光提示工作状态或充电状态。

5.如权利要求4所述的富氢水杯电解控制器，其特征在于，所述指示灯电路包括电阻R28、电阻R15、电阻R16、电阻R17、发光二极管RG1、发光二极管BG1和发光二极管GG1,发光二极管RG1和GG1的正极分别通过电阻R15和R17接MCU芯片的8脚和9脚，发光二极管BG1的正极依次通过电阻R16和R28接MCU芯片的6脚，三个发光二极管的负极接地。

6.如权利要求1所述的富氢水杯电解控制器，其特征在于，所述所述充电电路包括充电管理芯片U2、电阻R9、电阻R31、电阻R32、三极管Q11、场效应管Q12及其他外围电路，其中充电管理芯片U2的7脚通过电阻R9接地，其6脚通过电阻R31接三极管Q11的基极、依次通过电阻R31和电阻R32接三极管Q11的发射极，三极管Q11的集电极接MCU芯片的10脚，场效应管Q12的漏极接锂电池正极。

7.如权利要求6所述的富氢水杯电解控制器，其特征在于，所述DC-DC升压电路包括升压芯片U3、工字电感L2、二极管D5、电阻R41、电阻R42、电阻R43、电阻R47,电容E3、电容E4及其他外围电路，其中工字电感L2的一端分别接升压芯片U3的7脚、通过电阻R41接升压芯片U3的8脚、通过电阻R42分别接升压芯片U3的6脚、接充电电路的BAT+节点和接电容E4的一端，工字电感L2的另一端分别接升压芯片U3的1脚和接二极管D5的正极，二极管D5的负极分别接34V电压输出节点、依次通过电阻R47和电阻R43接地和接电容E3的一端，电容E3的另一端、电容E4的另一端、升压芯片U3的2脚和4脚分别接地。

8.如权利要求7所述的富氢水杯电解控制器，其特征在于，所述电压正负转换电路包括三极管Q3、三极管Q4、三极管Q5、三极管Q6、三极管Q7、三极管Q8、三极管Q9、二极管D2、二极管D3、二极管D4、电阻R1、电阻R7、电阻R10、电阻R20、电阻R21、电阻R22、电阻R34、电阻R35、电阻R40，其中三极管Q7、Q8的发射极分别接所述DC-DC升压电路的34V电压输出节点，三极管Q8的集电极、三极管Q9的发射极分别接电解电极的一极，三极管Q7的集电极、三极管Q6的发射极分别接电解电极的另一极，三极管Q5的集电极接MCU芯片的7脚，电阻R40的一端MCU芯片的12脚，另一端接三极管Q3的基极，电阻21一端接MCU芯片的11脚，另一端接三极管Q4的基极，三极管Q3的集电极分别接二极管D3的负极、通过电阻R34接三极管Q6的基极和通过电阻R20接二极管Q8的基极，三极管Q4的集电极分别接二极管D4的负极、通过电阻R22接三极管Q7的基极和通过电阻R2035接二极管Q9的基极，二极管D3的正极、二极管D4的正极分别接充电电路的BAT ON节点，三极管Q6的集电极分别接三极管Q9的集电极、通过电阻R10接三极管Q5的基极、通过电阻R1接二极管D2的正极和依次通过电阻R1和电阻R7接三极管Q5的发射极，三极管Q3的发射极、三极管Q4的发射极、三极管Q5的发射极和二极管D2的负极分别接地。

9.如权利要求1所述的富氢水杯电解控制器，其特征在于，所述开关控制电路包括开关SW1、电阻R44和电阻R53,开关SW1的一端接地，另一端分别通过电阻R44和电阻R53接MCU芯片的15脚和20脚。