犧牲陽極消耗檢測電路及空氣能熱水器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及金屬陽極消耗檢測技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種犧牲陽極消耗檢測電路及空氣能熱水器。該電路包括第一MOS管、第二MOS管、微控制器、負(fù)載以及采樣回路；第一MOS管和第二MOS管并聯(lián)在待測犧牲陽極與被保護(hù)體之間；微控制器用于為第一MOS管和第二MOS管提供柵極控制電壓；負(fù)載串聯(lián)在第一MOS管所在支路或第二MOS管所在支路上；采樣回路的采集端與負(fù)載所在通路連接。通過微控制器對(duì)第一MOS管和第二MOS管進(jìn)行開、閉控制，不僅可以實(shí)現(xiàn)對(duì)犧牲陽極的定時(shí)采樣，而且還做到了只有在采集狀態(tài)下才有負(fù)載接入，因此不會(huì)對(duì)犧牲陽極造成額外消耗，且檢測電路是基于MOS管開關(guān)特性實(shí)現(xiàn)的，占用體積小，成本低，工作損耗小。
【專利說明】
犧牲陽極消耗檢測電路及空氣能熱水器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及金屬陽極消耗檢測技術(shù)領(lǐng)域，特別提供了一種犧牲陽極消耗檢測電路及空氣能熱水器。
【背景技術(shù)】
[0002]如圖3所示，空氣能熱水器因其具有環(huán)保、節(jié)能的效果，在用戶家中日益普及，空氣能熱水器主要由壓縮機(jī)制熱系統(tǒng)和儲(chǔ)水水箱組成，基于逆卡諾原理將低品位熱量轉(zhuǎn)換成高品位的可利用熱能。其中，儲(chǔ)水水箱都是基于碳鋼基材制成，在長期使用過程中，會(huì)受到不斷的腐蝕。為了提高內(nèi)膽使用周期，通常會(huì)在內(nèi)膽上安裝鎂棒或鋁棒作為犧牲陽極，基于電化學(xué)原理保護(hù)內(nèi)膽，降低腐蝕速率。受到體積限制，一般犧牲陽極的使用壽命根據(jù)用戶家家中水質(zhì)和使用溫度不同而不同，通常都在2-3年，在一些惡劣情況下，一年即完全消耗。由于犧牲陽極安裝在內(nèi)膽內(nèi)，不便于觀察，用戶往往不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)犧牲陽極已被完全消耗和更換新犧牲陽極，從而造成內(nèi)膽腐蝕漏水，對(duì)于空氣能熱水器而言，其內(nèi)膽腐蝕漏水維修成本高，整機(jī)更換成本更高。為了能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)鎂棒消耗程度，目前市場上有多種陽極鎂棒消耗檢測電路，但究其原理都是基于陽極材料、碳鋼內(nèi)膽、水所組成的電化學(xué)電池，通過檢測陽極材料和碳鋼內(nèi)膽之間的電流大小來判斷。
[0003]在陽極材料消耗檢測方法中主要是電流直接經(jīng)過電阻或感應(yīng)線圈來獲取電壓采樣方式、這種方式電阻或感應(yīng)線圈長期串聯(lián)在回路中，在能夠準(zhǔn)確反映當(dāng)前鎂棒消耗產(chǎn)生的電流大小的同時(shí)，也消耗了部分鎂棒陽極材料。實(shí)際鎂棒的消耗過程緩慢，期間并不需要一直采集數(shù)據(jù)，完全可以定時(shí)采集。因此，也有人提出了使用繼電器控制，在大部分不需檢測的時(shí)間內(nèi)，將陽極材料和碳鋼內(nèi)膽直接相連，而需要檢測時(shí)，將檢測電阻串接在回路當(dāng)中獲取電壓值，雖然這樣也可以實(shí)現(xiàn)定時(shí)采集，但其中的器件占用體積大、功率損耗大。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004](一)要解決的技術(shù)問題
[0005]本實(shí)用新型的目的是提供一種既能夠?qū)奚枠O的消耗情況進(jìn)行定時(shí)采集，同時(shí)占用體積又小、功率損耗又低的犧牲陽極消耗檢測電路及空氣能熱水器。
[0006](二)技術(shù)方案
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供了一種犧牲陽極消耗檢測電路，該電路包括第一 MOS管、第二 MOS管、微控制器、負(fù)載以及采樣回路;所述第一 MOS管和第二 MOS管并聯(lián)在待測犧牲陽極與被保護(hù)體之間;所述微控制器用于為所述第一 MOS管和第二 MOS管提供柵極控制電壓;所述負(fù)載串聯(lián)在所述第一 MOS管所在支路或第二 MOS管所在支路上;所述采樣回路的采集端與所述負(fù)載所在通路連接。
[0008]優(yōu)選的，所述第一MOS管為耗盡型MOS管，所述第二MOS管為增強(qiáng)型MOS管，所述負(fù)載串聯(lián)在所述第二 MOS管所在支路上;所述微控制器將一個(gè)柵極控制電壓同時(shí)提供給所述第一 MOS管和第二 MOS管。
[0009]優(yōu)選的，所述第一MOS管和第二MOS管均為N溝道MOS管。
[0010]優(yōu)選的，還包括運(yùn)算放大器，所述運(yùn)算放大器的正向輸入端接地，反向輸入端通過輸入電阻與所述負(fù)載所在通路連接，所述運(yùn)算放大器的輸出端與所述采樣回路連接，所述運(yùn)算放大器的反向輸入端與輸出端之間連接有負(fù)反饋電阻。
[0011]優(yōu)選的，所述運(yùn)算放大器的反向輸入端與地之間連接有第一濾波電容。
[0012]優(yōu)選的，所述運(yùn)算放大器的正向輸入端與地之間連接有平衡電阻。
[0013]優(yōu)選的，所述平衡電阻并聯(lián)有第二濾波電容。
[0014]優(yōu)選的，所述運(yùn)算放大器的輸出端與所述采樣回路之間連接有第二限流電阻。
[0015]優(yōu)選的，所述運(yùn)算放大器的輸出端與地之間連接有第三濾波電容。
[0016]本實(shí)用新型還提供了一種空氣能熱水器，包括如上所述的犧牲陽極消耗檢測電路。
[0017](三)有益效果
[0018]本實(shí)用新型提供的一種犧牲陽極消耗檢測電路，通過在待檢測犧牲陽極與被保護(hù)體之間并聯(lián)一組第一 MOS管和第二 MOS管、并在其中一條支路上設(shè)置負(fù)載，再通過微控制器對(duì)第一 MOS管和第二 MOS管的開、閉控制，不僅可以實(shí)現(xiàn)對(duì)犧牲陽極的定時(shí)采樣，而且還做到了只有在采集狀態(tài)下才有負(fù)載接入，因此不會(huì)對(duì)犧牲陽極造成額外消耗，且檢測電路是基于MOS管開關(guān)特性實(shí)現(xiàn)的，占用體積小，成本低，工作損耗小。
【附圖說明】
[0019]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例一的一種犧牲陽極消耗檢測電路。
[0020]圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例二的一種犧牲陽極消耗檢測電路。
[0021 ]圖3是基于電化學(xué)原理保護(hù)儲(chǔ)水水箱的示意圖。
[0022]附圖標(biāo)記:
[0023]1、待測犧牲陽極；2、被保護(hù)體;Ql、第一MOS管；Q2、第二MOS管；ICl、運(yùn)算放大器；Cl、第一濾波電容;C2、第二濾波電容;C3、第三濾波電容;Dl、電壓鉗位二極管;M、微控制器；
S、采樣回路;R1、負(fù)載;R2、輸入電阻;R3、第一平衡電阻;R4、第二平衡電阻;R5、負(fù)反饋電阻；R6、第二限流電阻;R7、第一限流電阻。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說明本實(shí)用新型，但不用來限制本實(shí)用新型的范圍。
[0025]在本實(shí)用新型的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接;可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本實(shí)用新型中的具體含義。
[0026]如圖1所示，本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種犧牲陽極消耗檢測電路，包括第一MOS管Ql、第二 MOS管Q2、微控制器M、負(fù)載Rl以及采樣回路S;第一 MOS管Ql和第二 MOS管Q2并聯(lián)在待測犧牲陽極I與被保護(hù)體2之間，即第一MOS管Ql的源極和漏極對(duì)應(yīng)的與待測犧牲陽極I和被保護(hù)體2連接，第二 MOS管Q2的源極和漏極對(duì)應(yīng)的與犧牲陽極和被保護(hù)體2連接;微控制器M用于為第一 MOS管Ql和第二 MOS管Q2提供柵極控制電壓，即微控制器M分別與第一 MOS管Ql的柵極和第二 MOS管Q2的柵極連接，可以是提供一個(gè)柵極控制電壓同時(shí)控制第一 MOS管Ql和第二MOS管Q2的開閉，也可以是分別通過兩個(gè)柵極控制電壓分別控制第一MOS管Ql和第二MOS管Q2的開閉；負(fù)載Rl可以是電阻、感應(yīng)線圈，甚至是能夠起到警示作用的指示燈，負(fù)載串聯(lián)在第一 MOS管Ql所在支路或第二 MOS管Q2所在支路上;采樣回路S的采集端與所述負(fù)載Rl所在通路連接，用于采集負(fù)載Rl的前方后后方的電勢，再將測得的電勢與參考數(shù)據(jù)做對(duì)比以得出待測犧牲陽極I的消耗情況。
[0027]具體的，在不需要對(duì)犧牲陽極的消耗情況進(jìn)行檢測時(shí)，通過微控制器M控制負(fù)載Rl所在支路上的MOS管為斷開狀態(tài)、并控制另一支路上的MOS管為閉合狀態(tài)時(shí)，此時(shí)，負(fù)載Rl所在的支路被短接，犧牲陽極產(chǎn)生的電子直接經(jīng)過處于閉合狀態(tài)的MOS管而被送到被保護(hù)體2;在需要對(duì)犧牲陽極的消耗情況進(jìn)行檢測時(shí)，通過微控制器M控制負(fù)載Rl所在支路上的MOS管為閉合狀態(tài)、并控制另一支路上的MOS管為斷開狀態(tài)，犧牲陽極產(chǎn)生的電子經(jīng)過負(fù)載Rl后再被送到被保護(hù)體2，負(fù)載Rl的作用就是在此時(shí)的通路上形成一個(gè)阻止，使這一通路上的電勢可被探測，再將測得的電勢信息與參考數(shù)據(jù)作對(duì)比，即可以推斷出犧牲陽極的消耗情況。
[0028]可見，上述過程不僅實(shí)現(xiàn)了對(duì)犧牲陽極的定時(shí)采樣，而且還做到了只有在采集狀態(tài)下才有負(fù)載Rl接入，因此不會(huì)對(duì)犧牲陽極造成額外消耗，且檢測電路是基于MOS管開關(guān)特性實(shí)現(xiàn)的，占用體積小，成本低，工作損耗小。
[0029]實(shí)施例二
[0030]第一 MOS管Ql為耗盡型MOS管，第二 MOS管Q2為增強(qiáng)型MOS管，例如可將第一 MOS管Ql和第二 MOS管Q2均設(shè)置為N溝道MOS管，耗盡型MOS管的柵極在不加電壓的情況下即存在導(dǎo)電溝道，在對(duì)柵極施加一定伏值的電壓后處于斷開狀態(tài);而增強(qiáng)型MOS管卻是在柵極不加電壓時(shí)處于斷開狀態(tài)，在對(duì)柵極施加一定伏值的電壓后處于閉合狀態(tài)，由此，可使微控制器M將一個(gè)柵極控制電壓同時(shí)提供給第一 MOS管Ql和第二 MOS管Q2，且在微控制器M的輸出線路上設(shè)有第一限流電阻R7，在輸出O電位低電平時(shí)，使第一MOS管Ql處于閉合狀態(tài)、第二MOS管Q2處于斷開狀態(tài)，在輸出高電平時(shí)，使第一 MOS管Ql處于斷開狀態(tài)、第二 MOS管Q2處于閉合狀態(tài)，對(duì)此，可將負(fù)載Rl串聯(lián)在第二 MOS管Q2所在支路上，在檢測狀態(tài)下，微控制器M開啟、并輸出一個(gè)電信號(hào)，而在非檢測狀態(tài)下，微控制器M無需啟動(dòng)，由此減小了能耗。
[0031 ]當(dāng)然，上述將第一MOS管Ql設(shè)定為耗盡型、第二MOS管Q2設(shè)定為增強(qiáng)型，只是本實(shí)用新型實(shí)施例的優(yōu)選方式，還可以是對(duì)第一 MOS管Ql和第二 MOS管Q2不做要求，對(duì)于此種情況，微控制器M需要提供兩個(gè)柵極控制電壓以控制第一 MOS管Ql和第二 MOS管Q2的斷開和閉合，這樣設(shè)置需要微控制器M實(shí)時(shí)開啟，會(huì)增加一定的能耗，不過也能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)待測犧牲陽極I的定時(shí)檢測。
[0032]另外，本實(shí)施例的犧牲陽極消耗檢測電路優(yōu)選還包括運(yùn)算放大器ICl，該運(yùn)算放大器ICl的正向輸入端接地，反向輸入端通過輸入電阻R2與負(fù)載Rl所在通路連接，具體可以連接在負(fù)載Rl與待測犧牲陽極I之間的連接線路上;運(yùn)算放大器ICl的輸出端與采樣回路S連接，且運(yùn)算放大器ICl的反向輸入端與輸出端之間還連接有負(fù)反饋電阻R5，由此，在被測點(diǎn)與采樣回路S之間便形成了一個(gè)運(yùn)算放大電路，負(fù)載Rl與待測犧牲陽極I之間的連接線路上的電勢信號(hào)被該運(yùn)算放大電路放大后，再由采樣回路S測得，由此將弱小、不穩(wěn)定待測信號(hào)放大到設(shè)定倍數(shù)，以提高檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。
[0033]其中，運(yùn)算放大器ICl的反向輸入端與地之間連接有第一濾波電容Cl，第一濾波電容Cl用于將輸入電壓中沒有用信號(hào)除去，將有用的小信號(hào)放大，消除噪聲影響;運(yùn)算放大器ICl的正向輸入端與地之間連接有平衡電阻，以減少輸入偏置電流對(duì)輸出的影響，且該平衡電阻優(yōu)選由第一平衡電阻R3和第二平衡電阻R4并聯(lián)而成，以便調(diào)配出符合設(shè)定要求的阻止，另外，第一平衡電阻R3和第二平衡電阻R4還并聯(lián)有第二濾波電容C2，第二濾波電容C2起到濾波的作用，防止電壓突變，吸收尖峰狀態(tài)的過電壓;運(yùn)算放大器ICl的輸出端與采樣回路S之間優(yōu)選連接有第二限流電阻R6，該第二限流電阻R6用于防止輸出電流過大，避免損壞采樣回路S;第二限流電阻R6與地之間連接有第三濾波電容，用于對(duì)運(yùn)算放大器ICl的輸出電壓起到穩(wěn)定的作用；第二限流電阻R6與采樣電路之間的連接線路上連接有鉗位電路，該鉗位電路包括一個(gè)電源和一個(gè)反偏的電壓鉗位二極管D1，將輸出電壓鉗位在一個(gè)安全范圍內(nèi)，防止出現(xiàn)過載的現(xiàn)象。
[0034]本實(shí)用新型實(shí)施例還提供了一種空氣能熱水器，包括如上所述的犧牲陽極消耗檢測電路，該犧牲陽極消耗檢測電路連接在空氣能熱水器的儲(chǔ)水水箱的內(nèi)膽壁與設(shè)置在內(nèi)膽壁內(nèi)的鎂棒之間，即鎂棒作為金屬陽極，內(nèi)膽壁作為被保護(hù)體2，通過上述犧牲陽極消耗檢測電路檢測鎂棒的消耗情況。
[0035]以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和替換，這些改進(jìn)和替換也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種犧牲陽極消耗檢測電路，其特征在于，包括第一MOS管、第二MOS管、微控制器、負(fù)載以及采樣回路;所述第一 MOS管和第二 MOS管并聯(lián)在待測犧牲陽極與被保護(hù)體之間；所述微控制器用于為所述第一 MOS管和第二 MOS管提供柵極控制電壓;所述負(fù)載串聯(lián)在所述第一MOS管所在支路或第二 MOS管所在支路上;所述采樣回路的采集端與所述負(fù)載所在通路連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的犧牲陽極消耗檢測電路，其特征在于，所述第一MOS管為耗盡型MOS管，所述第二 MOS管為增強(qiáng)型MOS管，所述負(fù)載串聯(lián)在所述第二 MOS管所在支路上;所述微控制器將一個(gè)柵極控制電壓同時(shí)提供給所述第一 MOS管和第二 MOS管。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的犧牲陽極消耗檢測電路，其特征在于，所述第一MOS管和第二MOS管均為N溝道MOS管。4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的犧牲陽極消耗檢測電路，其特征在于，還包括運(yùn)算放大器，所述運(yùn)算放大器的正向輸入端接地，反向輸入端通過輸入電阻與所述負(fù)載所在通路連接，所述運(yùn)算放大器的輸出端與所述采樣回路連接，所述運(yùn)算放大器的反向輸入端與輸出端之間連接有負(fù)反饋電阻。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的犧牲陽極消耗檢測電路，其特征在于，所述運(yùn)算放大器的反向輸入端與地之間連接有第一濾波電容。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的犧牲陽極消耗檢測電路，其特征在于，所述運(yùn)算放大器的正向輸入端與地之間連接有平衡電阻。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的犧牲陽極消耗檢測電路，其特征在于，所述平衡電阻并聯(lián)有第二濾波電容。8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的犧牲陽極消耗檢測電路，其特征在于，所述運(yùn)算放大器的輸出端與所述采樣回路之間連接有第二限流電阻。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的犧牲陽極消耗檢測電路，其特征在于，所述運(yùn)算放大器的輸出端與地之間連接有第三濾波電容。10.—種空氣能熱水器，其特征在于，包括如權(quán)利要求1至9任一項(xiàng)所述的犧牲陽極消耗檢測電路。
【文檔編號(hào)】C23F13/22GK205603680SQ201620259991
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年3月29日
【發(fā)明人】余根
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