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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Piccolo ionizzatore d'aria. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Medicina Lo ionizzatore d'aria "Chizhevsky's Chandelier" da molti decenni ha dimostrato la sua capacità di "migliorare" l'aria delle nostre case, saturandole di ioni d'aria negativi vivificanti. La rivista "Radio" ha ripetutamente parlato di questo dispositivo sulle sue pagine. Sulla base delle idee di Chizhevsky, molti designer, con successo variabile, stanno cercando di sviluppare aeronizzatori di piccole dimensioni che non sostituiscano il lampadario Chizhevsky, ma possano creare un'atmosfera nella stanza in cui è più facile lavorare. Portiamo all'attenzione dei lettori una di tali strutture, creata dal candidato di scienze tecniche Viktor Nikolaevich Korovin (brevetto RF n. 2135227). È stata testata presso il centro ustionati dell'Istituto. Sklifosovsky e ha ricevuto un parere positivo, ha un certificato igienico. Lo sviluppo dell'Hobo Air Ionizer è stato intrapreso con l'obiettivo di creare un elettrodomestico compatto. Ma prima che apparisse il progetto completo, l'autore ha condotto molti esperimenti. In un primo momento sono stati realizzati con un semplice convertitore ad alta tensione trinistor, che in seguito ha dovuto essere abbandonato a causa delle interferenze elettromagnetiche che creava e della bassa efficienza. Successivamente è stato realizzato un convertitore a transistor singolo, che era la base dello ionizzatore d'aria descritto. Entrambi i tipi di convertitori hanno permesso di ottenere un potenziale negativo fino a 80 kV sull'elettrodo ionizzante. Per modificare la tensione all'elettrodo è stato utilizzato un autotrasformatore regolabile, dalla cui uscita è stata applicata al convertitore una tensione di alimentazione con una frequenza di 50 Hz. La tensione all'elettrodo è stata misurata con un voltmetro con un indicatore di puntatore magnetoelettrico (corrente totale di deflessione del puntatore 50 μA) e un resistore aggiuntivo con una resistenza di 2 GΩ. composto da 20 resistori collegati in serie da 100 MΩ ciascuno). Pertanto, il limite della tensione misurata era di 100 kV. Negli esperimenti è stato utilizzato un elettrodo sotto forma di un fascio di sottili conduttori appuntiti alle estremità (a forma di "dente di leone"). I risultati della misurazione hanno mostrato che già a un potenziale di 20 kV a una distanza di 2 m dall'elettrodo ionizzante, la concentrazione di ioni d'aria è al livello degli standard sanitari massimi consentiti. Pertanto, per qualsiasi valore elevato del potenziale sull'elettrodo, la distanza minima alla quale una persona può rimanere a lungo diventa ancora maggiore. Un'altra conclusione importante è che la concentrazione di ioni leggeri nell'aria diminuisce significativamente con la distanza dall'elettrodo, circa 10 volte per ogni metro di distanza. Questo declino è dovuto alla ricombinazione (morte) degli ioni, nonché alla loro cattura da parte di varie particelle di aerosol che inquinano l'aria. A causa della ricombinazione, il tempo medio di esistenza (la durata della "vita") degli ioni leggeri dell'aria è molto limitato e praticamente non supera i dieci secondi. Pertanto, è fondamentalmente impossibile creare una distribuzione uniforme degli ioni d'aria in una stanza, e ancor di più provare a saturare l'aria con essi in più stanze se lo ionizzatore è installato solo in una di esse. È anche inutile cercare di fare scorta di ioni d'aria per il futuro. Dopo aver spento il dispositivo, la loro concentrazione scenderà rapidamente al livello di fondo. Ma i vantaggi di un dispositivo funzionante si manifesteranno ancora a lungo sotto forma di aria pulita. Se è necessario saturare più stanze con ioni d'aria, ciascuna di esse deve essere dotata di uno ionizzatore o utilizzare un dispositivo portatile. Tenendo conto di quanto detto, è stato sviluppato uno ionizzatore d'aria compatto, denominato dall'autore "Korsan" (Fig. 1).
Il convertitore ad alta tensione e l'elettrodo corona in esso sono integrati strutturalmente in un tutto per mezzo di un connettore. La metà di un portasapone in plastica con dimensioni esterne di 110x80x30 mm viene utilizzata come custodia del convertitore. in cui è presente una scheda di un autogeneratore a transistor singolo con alimentazione senza trasformatore da una rete 220 V, un moltiplicatore di tensione a diodi, un resistore di protezione limitatore di corrente e una presa per il collegamento di un elettrodo. Non è presente alcun interruttore di alimentazione sul corpo del dispositivo, poiché non può essere utilizzato a causa della comparsa di una carica statica sul corpo umano quando ci si avvicina a un dispositivo funzionante. Pertanto, lo ionizzatore d'aria è dotato di un lungo cavo di alimentazione flessibile (almeno 2 m) con una spina all'estremità, che accende e spegne il dispositivo. Le dimensioni dell'alloggiamento consentono di posizionare al suo interno un moltiplicatore di diodi di 40 kV o più. Ma sulla base dell'esperienza di un funzionamento triennale dello ionizzatore nella vita di tutti i giorni e nelle istituzioni mediche, dovrebbe essere riconosciuta come appropriata per l'uso domestico, la scelta del potenziale sull'elettrodo da 15 a 30 kV. Il circuito elettrico dello ionizzatore d'aria è mostrato in fig. 2.
La tensione alternata della rete 220 V con l'ausilio del ponte a diodi VD1 e del condensatore C1 viene convertita in una tensione costante di circa 310 V, che alimenta l'oscillatore ad alta tensione. È realizzato su un transistor VT1 e un trasformatore T1. L'avvolgimento I e il condensatore C2 formano un circuito oscillatorio collegato al circuito collettore del transistor in serie al resistore R2 e al LED indicatore HL1 deviato dal resistore R3. Dall'avvolgimento II attraverso il condensatore di disaccoppiamento C3, viene applicata una tensione di retroazione positiva alla base del transistor. I resistori R4-R6 determinano la modalità di polarizzazione automatica sulla base. Sull'avvolgimento elevatore III si sviluppa una tensione alternata con un'ampiezza di circa 3 kV, che viene fornita al moltiplicatore sui diodi VD2-VD11 e sui condensatori C4-C13. Con dieci stadi di moltiplicazione si ottiene un potenziale negativo di 30 kV. Quando si utilizza un moltiplicatore a otto stadi, la sua uscita sarà rispettivamente di 24 kV. L'uscita del moltiplicatore è collegata alla presa X2 attraverso un resistore di protezione R7, che limita la corrente se l'elettrodo corona viene toccato accidentalmente a un valore sicuro. L'elemento più critico del dispositivo è un trasformatore ad alta tensione (Fig. 3). È realizzato su un telaio cilindrico 2 a undici sezioni con un circuito magnetico 1 del diametro di 8 mm in ferrite M400NN. L'avvolgimento step-up III contiene 3300 spire di filo PELSHO 0.06 ed è disposto uniformemente in sezioni di telaio di 300 spire ciascuna. L'avvolgimento I contiene 300 giri di ПЗЛШО 0.1 ed è avvolto in tre file sulla manica 4, situata sul bordo del telaio dal lato sinistro secondo lo schema di uscita dell'avvolgimento III. Quattro spire dell'avvolgimento di retroazione II sono avvolte con filo PELSHO 0.1 sull'avvolgimento I e separate da esso da uno strato di nastro isolante (nastro adesivo) 3.
La lunghezza del telaio con il nucleo magnetico può essere compresa tra 70 e 100 mm ed è determinata dalle dimensioni della custodia. Il telaio 2 e il manicotto 4 del trasformatore possono essere incollati insieme da 3-4 strati di carta utilizzati per stampanti o fotocopiatrici. Le guance per separare le sezioni possono essere realizzate con carta spessa di 0,3 ... 0,5 mm di spessore. Ma è meglio, ovviamente, scolpire un telaio componibile da un dielettrico (fluoroplasto, polistirolo, plexiglass, ebanite o legno denso). L'inizio e la fine dell'avvolgimento III sono saldati ai terminali 5, incollati ai bordi del telaio. Le conclusioni sono facili da trarre da un filo di rame unipolare con un diametro di 0,4 ... 0.5 mm. ma non puoi creare turni cortocircuitati. Con le stesse conclusioni, il trasformatore è attaccato alla scheda. Le conclusioni degli avvolgimenti I e II sono saldate alla scheda rispettando la fasatura indicata sullo schema. Il design descritto consente il funzionamento del trasformatore senza alcuna impregnazione speciale. I migliori risultati si otterranno se, al posto del transistor bipolare KT872A indicato sul circuito, si utilizza un qualsiasi transistor BSIT della serie KP810. KP953 o KP948A (il terminale di gate è utilizzato come base, drain - collector, source - emitter). Ponte a diodi VD1 - qualsiasi, progettato per una corrente raddrizzata di almeno 100 mA e una tensione inversa di almeno 400 V; poli del raddrizzatore VD2-VD11 - KTs106B-KTs106G o qualsiasi della serie KTs117. KTs121 - KTs123. Condensatore C1 - con una capacità da 1 a 10 microfarad per una tensione di almeno 315 V; C2. C3 - qualsiasi tipo, ma C2 per una tensione operativa di almeno 315 V; C4-C13 - K15-5 con una capacità di 100-470 pF per una tensione di 6,3 kV. LED - qualsiasi con radiazione visibile. Resistori R1-R6 - C2-23, C2-33. MENTA. OMLT; R7 - C3-14-0.5 o C3-14-1. Quando si utilizzano parti riparabili e un'installazione senza errori, lo ionizzatore d'aria inizia a funzionare immediatamente. È conveniente controllare il funzionamento dell'oscillatore e misurare i suoi parametri principali utilizzando un milliamperometro CA con un limite di misurazione di 25-50 mA e un oscilloscopio che consente di osservare un segnale elettrico con un'oscillazione di almeno 600 V sullo schermo Il misuratore di corrente consente di determinare e ridurre al minimo la potenza consumata dalla rete e l'oscilloscopio: monitorare visivamente e ottimizzare il funzionamento del dispositivo, nonché determinare indirettamente il valore della tensione costante all'uscita del moltiplicatore. Un contatore CA è incluso nell'interruzione di qualsiasi cavo di rete. Ma prima di inserire la spina X1 nella presa di rete, ricorda che lo ionizzatore d'aria è alimentato senza trasformatore di isolamento e, quindi, qualsiasi suo elemento è sotto tensione pericolosa per l'uomo rispetto al filo neutro. Quindi ricorda le misure di sicurezza e seguile! La prima inclusione è consigliabile fare a meno di un moltiplicatore di diodi. In assenza di generazione (controllata da un oscilloscopio collegato al collettore del transistor), occorre prestare attenzione alla corrente consumata (corrente di riposo). Se non supera 1 mA, il transistor potrebbe avere un rapporto di trasferimento della corrente di base ridotto ed è meglio sostituirlo. Ma puoi provare ad aumentare la corrente di riposo selezionando un resistore R5 con una resistenza inferiore Se la corrente di riposo è compresa tra 2...5 mA. ma nessuna generazione. il motivo della sua assenza potrebbe essere la fasatura errata degli avvolgimenti del trasformatore. In questo caso, è sufficiente scambiare le estremità di uno qualsiasi degli avvolgimenti - I o II. Se dopo questa generazione non si verificano o ci sono oscillazioni, ma di ampiezza molto piccola (il transistor funziona senza interruzione), sarà necessario aumentare il numero di giri (di 1 ... 2) dell'avvolgimento di retroazione II. In un generatore normalmente funzionante (la sua frequenza è 40 ... 60 kHz), la tensione di picco sul collettore rispetto al filo comune è compresa tra 500 ... supera i 600 mA. In questa modalità, nel transistor non viene rilasciato più di 90 W di potenza e può essere utilizzato senza dissipatore di calore. Va tenuto presente che l'efficienza del generatore è correlata all'angolo di taglio del transistor. Il valore di questo parametro è facile da ottimizzare utilizzando un oscilloscopio selezionando il resistore R4 e la tensione sull'avvolgimento II. Maggiore è la tensione (più giri) e minore è la resistenza del resistore, maggiore è l'angolo di interruzione. La dipendenza dell'efficienza dall'angolo di interruzione è estrema e la modalità ottimale si ottiene con un angolo di 80-100°. Una volta completata la messa a punto del generatore, è possibile misurare l'ampiezza della tensione sull'avvolgimento elevatore III utilizzando un oscilloscopio. Per fare ciò, il modo più semplice è utilizzare un partitore di tensione capacitivo (Fig. 4). Il condensatore C1 deve avere una tensione operativa di almeno 3000 V, ad esempio KVI, e il condensatore C2 deve essere di qualsiasi tipo. Il fattore di divisione di tale catena con i valori specificati dei condensatori e la capacità di ingresso dell'oscilloscopio 100 pF è 100.
Con sufficiente precisione, la tensione sull'elettrodo ionizzante (sulla presa X2) viene determinata moltiplicando il valore di ampiezza della tensione sull'avvolgimento elevatore III per il numero di stadi del moltiplicatore del diodo. Al termine della configurazione, è possibile testare il funzionamento del dispositivo con un moltiplicatore collegato. Per fare ciò, deve essere collegato all'avvolgimento elevatore III con fili di almeno 10 cm di lunghezza e posto su un foglio di buon dielettrico (plexiglass, getinax, ecc.). Il modo migliore per controllare è misurare il potenziale negativo all'uscita del moltiplicatore rispetto al filo di terra utilizzando un voltmetro ad alta tensione. Ma puoi limitarti a una semplice inclusione. In un convertitore normalmente funzionante, di norma, si verifica una scarica corona tra i terminali dei condensatori del moltiplicatore a diodi, accompagnata da un caratteristico sibilo e odore di ozono, ma sono possibili anche scariche di scintille. Naturalmente, è impossibile utilizzare uno ionizzatore d'aria in questa forma. È richiesta almeno la sigillatura del moltiplicatore con un composto dielettrico. Se si decide di sigillare un solo moltiplicatore, il design dell'intero ionizzatore dovrebbe essere tale che la distanza tra l'elettrodo corona e l'unità ad alta tensione sia di almeno 1 m, altrimenti l'affidabilità dello ionizzatore d'aria diminuisce drasticamente e potrebbe fallire in pochi mesi. Le microcorrenti iniziano a fluire attraverso l'alloggiamento dell'unità ad alta tensione attraverso i giunti e gli spazi esistenti, trasformandosi infine in scariche di scintille, dovute non solo all'inevitabile deposito di particelle di aerosol sulla sua superficie, ma anche alla loro penetrazione nell'alloggiamento . Nel progetto descritto, tutte le parti del dispositivo sono sigillate con adesivo epossidico EDP. Prima della colata, le unità e gli elementi sono montati in un alloggiamento dielettrico con uno spessore della parete di almeno 1,5 mm. Devono essere prese misure per eliminare possibili perdite di resina attraverso i fori utilizzati per fissare il connettore, il LED e l'ingresso del cavo di alimentazione. Per fare ciò, il diametro dei fori deve corrispondere esattamente agli elementi corrispondenti. È possibile utilizzare la sigillatura preliminare di questi luoghi con colla PVA, "Moment", BF, ecc. La colla EDP viene utilizzata secondo le istruzioni ad essa allegate. Prima della miscelazione con l'induritore, la base viene riscaldata ad una temperatura di 70...90°C per aumentare la fluidità e accelerare il processo di indurimento. Ma bisogna tener conto che dopo la miscelazione dei componenti, la reazione di polimerizzazione avviene con il rilascio di una grande quantità di calore. Volumi di resina superiori a 50 ml possono autoriscaldarsi con ebollizione e indurimento in pochi minuti. Pertanto, è necessario utilizzare un riempitivo (quarzo o sabbia di fiume) introdotto nella massa già preparata per la colata in un rapporto volumetrico di 1:1. Il funzionamento del dispositivo è possibile non prima di 24 ore dopo il riempimento della custodia. Autore: V.Korovin, Mosca
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