Automazione dello ionizzatore d'aria. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica

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Nella maggior parte delle fonti di energia fatte in casa per ionizzatori d'aria, l'enfasi è sulla semplicità e l'economicità della produzione di un dispositivo con materiali improvvisati. Non stiamo parlando di comodità operative. Gli autori dell'articolo proposto hanno deciso di integrare la sorgente tradizionale con un microcontrollore, che ha permesso di diversificarne le modalità operative.

Sotto il controllo del microcontrollore, lo ionizzatore d'aria sarà in grado di funzionare non solo nella consueta modalità continua, sebbene fornisca anche la possibilità di regolare la tensione ad esso fornita. Si accenderà e si spegnerà con un periodo prestabilito e smetterà automaticamente di funzionare allo scadere del tempo impostato. I parametri di tutte le modalità possono essere modificati dalla tastiera, osservando i loro valori sull'indicatore digitale LED.

La parte principale del circuito sorgente (senza la scheda input/output collegata al plug XP1) è mostrata in fig. 1.

Ci sono tre unità funzionali principali qui.

L'alimentatore è senza trasformatore. Ciò è pienamente giustificato quando la corrente totale consumata dalla rete non è superiore a 15 mA. Il ponte a diodi VD1 rettifica la tensione di rete CA. Il resistore R1 limita l'ampiezza degli impulsi della corrente di carica del condensatore C1. La tensione rettificata attraverso i resistori di spegnimento R14 e R15 alimenta lo stadio finale dell'inverter ad alta tensione sul transistor ad effetto di campo VT4 e attraverso i resistori R2-R4 (circa 70 V cadono su di essi) - un regolatore di tensione +12 V sul transistor VT1 per le fasi preliminari dell'inverter. Dalla tensione +12 V, utilizzando lo stabilizzatore integrale DA1, si ottengono +5 V per alimentare i microcircuiti del dispositivo.

L'unità di controllo è costruita sulla base del microcontrollore PIC16F628, che deve essere preprogrammato secondo la tabella. Il microcontrollore memorizza i dati sulla modalità di funzionamento della sorgente impostata dall'utente nella memoria interna non volatile. Pertanto, non è necessario, accendendo lo ionizzatore, impostare nuovamente la sua fonte di alimentazione ogni volta: il lavoro riprenderà automaticamente nella modalità in vigore al momento dello spegnimento.

(clicca per ingrandire)

Per riconoscere questo momento in anticipo, vengono utilizzati due comparatori integrati nel microcontrollore. La tensione viene fornita ai loro ingressi (pin 1 e 18 DD1) dalla diagonale del ponte resistivo R18-R21 e durante il funzionamento del dispositivo, la tensione sul pin 18 DD1 è superiore a quella sul pin 1. Dopo la disconnessione dalla rete, la tensione al pin 18 DD1 scende rapidamente, e nel circuito +5 BII e al pin 1 DD1 rimane pressoché invariata per qualche tempo grazie al circuito VD3C7. Rilevato che la differenza di potenziale tra i morsetti 18 e 1 ha cambiato segno, il microcontrollore riesce a scrivere i dati sulla modalità di funzionamento nella memoria non volatile prima che la sua tensione di alimentazione scenda ad un valore insufficiente per continuare il funzionamento.

I pin 10-13 del microcontrollore ricevono segnali da quattro pulsanti installati sulla scheda I/O, che controllano la sorgente. I segnali di controllo generati dal microcontrollore in forma seriale da due indicatori LED digitali posti sulla stessa scheda vengono convertiti dallo shift register DD2 in una forma parallela. L'indicazione è dinamica: a seconda dei livelli di tensione ai pin 6 e 9 di DD1, funziona solo uno degli indicatori alla volta.

L'inverter ad alta tensione è costruito su transistor VT2-VT4 e un trasformatore di impulsi T1 - linea da una TV in bianco e nero di piccole dimensioni. Impulsi rettangolari con una frequenza di 150 ... 350 Hz, generati dal microcontrollore DD1 al pin 8, amplificano i transistor VT2 e VT3 ad un'ampiezza di 10..-12V. Dopo l'accorciamento da parte del circuito di differenziazione C8R13, questi impulsi aprono un potente transistor CMOS VT4, nel cui circuito di drain è compreso l'avvolgimento 5-7 del trasformatore T1. Diodo VD4 - serranda.

Gli impulsi dall'avvolgimento elevatore (9-11) del trasformatore vengono inviati al raddrizzatore con moltiplicazione della tensione sulle colonne di diodi VD6-VD11. Lo schema e il design di un tale raddrizzatore sono ben noti. Quando lo fai, puoi utilizzare i consigli dell'articolo di V. Utin "Opzioni per l'alimentatore" Lampadari Chizhevsky "(" Radio ", 1997, n. 10, p. 42, 43).

A seconda della frequenza di ripetizione dell'impulso, la tensione fornita allo ionizzatore varia nell'intervallo 15 ... 35 kV, se necessario, può essere aumentata aggiungendo qualche altro passo di moltiplicazione della tensione

Il circuito stampato principale della sorgente, su cui si trovano quasi tutti gli elementi mostrati nello schema (vedi Fig. 1), è mostrato in fig. 2. La scheda è a doppia faccia e le parti sono installate su entrambi i lati. Condensatori C2 e C9 - K73-17 e ossido - K50-35 o loro analoghi. I restanti condensatori (eccetto C10-C15) sono ceramici di qualsiasi tipo.

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Il trasformatore T1 con raddrizzatore ad alta tensione e la presa XS1 per il collegamento dello ionizzatore si trovano in un'unità separata. Condensatori C10-C15 - K73-13 o altri per una tensione di almeno 10 kV. Il resistore di protezione R17 deve sopportare l'intera tensione di uscita della sorgente senza interruzioni tra i terminali. I resistori MLT-2 e simili sono progettati solo per 1200 V e non sono adatti qui. Adatto, ad esempio, KEV-2. È possibile creare un resistore R17 da diversi meno ad alta tensione collegandoli in serie.

La scheda ingressi/uscite è assemblata secondo lo schema riportato in fig. 3 La pressione di uno qualsiasi dei pulsanti SB1-SB4 non solo invia un comando al microcontrollore, ma accende anche il corrispondente LED HL1-HL4, dando all'utente la possibilità di verificare visivamente che il comando sia stato impartito. I resistori R1 - R8 limitano la corrente degli elementi LED con catodi comuni HG1 e HG2. Quando si sostituiscono indicatori del tipo indicato nello schema con altri, può essere necessario aumentare la luminosità del loro bagliore riducendo il valore delle resistenze citate.

Come quella principale, la scheda I/O è a doppia faccia. I disegni dei conduttori stampati e la disposizione degli elementi su entrambi i lati sono mostrati in fig. 4. La scheda è fissata al pannello frontale dell'alloggiamento dell'unità a bassa tensione in modo che i punti decimali sugli indicatori LED HG1 e HG2 siano in alto (e non in basso, come di consueto). È in questa posizione che i numeri sugli indicatori sembrano corretti (questo è previsto dal programma del microcontrollore). La spina XP1 è collegata all'omonimo cavo a 16 fili sulla scheda principale.

La sorgente entra in funzione tre secondi dopo essere stata collegata alla rete e aver chiuso l'interruttore SA1 (vedi Fig. 1). Il numero a due cifre visualizzato sugli indicatori digitali è il valore dell'alta tensione fornita allo ionizzatore d'aria in kilovolt. Può essere modificato a passi di 1 kV utilizzando i pulsanti SB2 "Up" (su) e SB3 "Dw" (giù). Lo stato dei punti decimali sugli indicatori mostra quale delle possibili modalità di funzionamento è impostata. Sono sei in totale:

Il punto decimale sull'indicatore HG1 è acceso. L'alta tensione viene generata continuamente.

Il punto decimale sull'indicatore HG2 è acceso. Modalità ciclica con un periodo di 1...10 min. Nella prima metà del ciclo c'è alta tensione, nella seconda no.

I punti decimali sono accesi su entrambi gli indicatori. Simile alla modalità 1, ma dopo un tempo preimpostato (1...99 min) l'alta tensione si spegne automaticamente.

Il punto decimale sull'indicatore HG1 lampeggia. L'alta tensione è attiva per 1 s, disattivata per N s. Il numero N è impostato nell'intervallo da 3 a 10.

Il punto decimale sull'indicatore HG2 lampeggia. Il dispositivo funziona come in modalità 4 per un tempo specificato (1...99 min), dopodiché l'alta tensione si spegne automaticamente.

I punti decimali lampeggiano su entrambi gli indicatori. L'alta tensione sale dolcemente fino al massimo (35 kV), quindi diminuisce dolcemente fino al minimo (15 kV). Il periodo di ripetizione del ciclo è di 5 minuti.

Nelle modalità 3 e 5, trascorso il tempo specificato, il dispositivo "si addormenta": l'alta tensione si spegne, gli indicatori si spengono. Viene rimosso da questo stato premendo un pulsante qualsiasi, dopodiché l'esposizione verrà ripetuta.

Cambiare modalità premendo brevemente il pulsante SB1 "Set" (impostazione). Il primo disattiva l'alta tensione e i numeri sull'indicatore iniziano a lampeggiare, mostrando il valore corrente del parametro della modalità impostata, ad esempio il tempo durante il quale verrà attivata l'alta tensione. Il valore può essere modificato utilizzando i pulsanti "Up" e "Dw". I successivi clic sul pulsante "Imposta" cambiano modalità con una corrispondente modifica dello stato dei punti decimali. I numeri sugli indicatori smettono di lampeggiare e la nuova modalità ha effetto se si tiene premuto il pulsante "Imposta" per più di un secondo.

Il pulsante SB4 "Adj" (sintonizzazione) è destinato alla calibrazione, portando la tensione di uscita in base alle letture dell'indicatore. La tensione viene misurata con un kilovoltmetro collegato tra la presa XS1 e il filo comune. È possibile utilizzare, ad esempio, un microamperometro con una corrente di deflessione totale di 50 μA, collegandolo in serie con un set di resistori con una resistenza totale di 1000 MΩ.

Prima di iniziare la calibrazione, si consiglia di impostare il valore minimo di tensione (15 kV) sugli indicatori della sorgente, sebbene la procedura possa essere avviata da qualsiasi. Dopo aver premuto il pulsante "Adj", i numeri sugli indicatori lampeggeranno alternativamente, segnalando che la modalità di calibrazione è abilitata. Utilizzando i pulsanti "Su" e "Dw", regolare le letture del kilovoltmetro sul valore visualizzato sugli indicatori. Premere il pulsante "Imposta". In questo momento, il microcontrollore memorizza nella memoria non volatile il valore della frequenza degli impulsi necessaria per ottenere la tensione specificata e aumenta di 1 il numero sugli indicatori. Utilizzare i pulsanti "Up" e "Dw" per regolare nuovamente la tensione di uscita e premere il pulsante "Set". Questa procedura viene ripetuta tutte le volte che è necessario. Uscire dalla modalità di calibrazione tenendo premuto il pulsante "Set" per più di un secondo.

Non riaccendere la sorgente prima di un minuto dopo averla spenta.

Autori: V.Sekrieru, E.Munteanu, Chisinau, Moldova

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