МАЛОГАБАРИТНІ Аероіонізатор

 

В. Коровін, м. Москва

Аероіонізатор "Люстра Чижевського" протягом багатьох десятиліть довів свою здатність "оздоровлювати" повітря наших осель, насичуючи їх цілющими негативними аероіонами. Про це приладі журнал "Радіо" неодноразово розповідав на своїх сторінках.

Відштовхуючись від ідей Чижевського, багато конструкторів із змінним успіхом намагаються розробити малогабаритні аеронізатори, які не замінюють "Люстри Чижевського", але можуть створити в приміщенні атмосферу, в якій працюєте "легше.

Ми пропонуємо увазі читачів одну з таких конструкцій, яку створив кандидат технічних наук Віктор Миколайович Коровін (патент РФ N 2135227). Вона пройшла випробування в опіковому центрі інституту ім. Скліфосовського і отримала позитивний висновок, має гігієнічний сертифікат.

Розробка нового аероіонізатора була зроблена з метою створити компактний домашній прилад. Але перш, ніж з'явилася завершена конструкція, автором проведено чимало експериментів. Спочатку вони проводилися з простим тріністорним високовольтним перетворювачем, від якого згодом довелося відмовитися через створюваних ним електромагнітних завад та малого ККД. Надалі був виготовлений однотранзісторний перетворювач, покладений в основу описуваного аероіонізатора.

Обидва типи перетворювачів дозволяли отримувати на іонізуючому електроді негативний потенціал до 80 кВ. Для зміни напруги на електроді використовувався регульований автотрансформатор, з виходу якого живить напругу частотою 50 Гц подавалося на перетворювач.

Напруга на електроді вимірювалося вольтметром з магнітоелектричним стрілочним індикатором (струм повного відхилення стрілки 50 мкА) і додатковим резистором опором 2 ГОм, складеним з 20 послідовно з'єднаних резисторів по 100 МОм кожний). Таким чином, межа вимірюваної напруги становив 100 кВ.

В експериментах використовувався електрод у вигляді пучка тонких загострених на кінцях провідників (у формі "кульбаби"). Результати вимірювань показали, що вже при потенціалі 20 кВ на відстані 2 м від іонізуючого електрода концентрація аероіонів знаходиться на рівні максимально допустимої санітарними нормами. Тому при будь-яких великих значеннях потенціалу на електроді мінімальна відстань, на якому можливо тривале перебування людини, стає ще більше.

Інший важливий висновок полягає в тому, що концентрація легких аероіонів істотно зменшується при видаленні від електрода – приблизно в 10 разів на кожному метрі видалення. Цей спад обумовлений рекомбінацією (Загибеллю) іонів, а також їхнім захопленням різними аерозольними частинками, що забруднюють повітря. Через рекомбінації середній час існування (тривалість "життя") легких аероіонів вельми обмежена і практично не перевищує десятка секунд. Тому принципово неможливо створити в приміщенні рівномірний розподіл аероіонів, і вже тим більше намагатися наситити ними повітря в декількох приміщеннях, якщо іонізатор встановлений тільки в одному з них.

Марно також намагатися запастися аероіонами про запас. Після виключення обладнання їх концентрація швидко впаде до фонового рівня. Але користь від попрацював приладу все одно буде проявляти себе ще довгий час у вигляді чистого повітря. При необхідності насичення аероіонами кількох приміщень потрібно кожен з них оснащувати іонізатором або користуватися переносним приладом.

З урахуванням сказаного і був розроблений компактний аероіонізатор, названий автором "Корсан" (рис. 1).

На підвищує обмотці III розвивається змінну напругу з амплітудою близько 3 кВ, що підводить до помножувача на діодах VD2-VD11 і конденсаторах С4-С13. При десяти каскадах множення досягається негативний потенціал 30 кВ. При використанні восьмікаскадного помножувача на його виході буде відповідно 24 кВ. Вихід помножувача з'єднаний з гніздом Х2 через захисний резистор R7, що обмежує струм при випадковому торканні коронирующего електрода до безпечного значення.

Найбільш відповідальний елемент пристрою – високовольтний трансформатор (рис. 3). Він виконаний на одіннадцатісекціонном циліндричному каркасі 2 з магнітопроводом 1 діаметром 8 мм з фериту М400НН. Підвищує обмотка III містить 3300 витків дроту ПЕЛШО 0,06 і рівномірно покладена в секціях каркаса по 300 витків в кожній. Обмотка I містить 300 витків ПЕЛШО 0,1 і намотана в три ряди на гільзі 4, розташованої на краю каркаса з боку лівого за схемою виведення обмотки III. Чотири витка обмотки зворотного зв'язку II намотані проводом ПЕЛШО 0,1 поверх обмотки I і відокремлені від неї шаром ізолюючої стрічки (скотч) 3.

Довжина каркаса з магнітопроводом може лежати в межах 70 … 100 мм і визначається розмірами корпусу. Каркас 2 і гільза 4 трансформатори можуть бути склеєні з 3-4 шарів паперу, що використовується для принтерів або ксероксів. Щічки для поділу секцій можна виготовити з щільного паперу товщиною 0,3 … 0,5 мм. Але найкраще, звичайно, виточити секційний каркас з діелектрика (фторопласт, полістирол, оргскло, ебоніт або щільна деревина).

Початок і кінець обмотки III підпоюють до висновків 5, приклеєним до країв каркаса. Висновки легко виконати з одножильного мідного дроту діаметром 0,4 … 0,5 мм, але не можна створювати короткозамкнених витків. Цими ж висновками трансформатор кріплять до плати. Висновки обмоток I і II підпоюють до плати за дотриманням зазначеної на схемі фазування.

Описана конструкція допускає роботу трансформатора без якої-небудь спеціальної просочення.

Кращі результати будуть отримані, якщо замість вказаного на схемі біполярного транзистора КТ872А застосувати будь-транзистор БСІТ з серій КП810, КП953 або КП948А (висновок затвора використовується як база, стоку – колектор, витоку – емітер). Діодний міст VD1 – будь-який, розрахований на випрямлений струм не менше 100 мА і зворотне напругу не нижче 400 В; випрямні стовпи VD2-VD11 – КЦ106Б-КЦ106Г або будь-які з серій КЦ117, КЦ121-КЦ123. Конденсатор С1 – ємністю від 1 до 10 мкф на напругу не нижче 315 В; С2, С3 – будь-якого типу, але С2 на робочу напругу не менше 315 В; С4-С13 – К15-5 ємністю 100-470 пф на напругу 6,3 кВ. Світлодіод – будь-який з видимим випромінюванням. Резистори R1-R6 – С2-23, С2-33, МЛТ, ОМЛТ; R7 – С3-14-0, 5 або С3-14-1.

При використанні справних деталей і безпомилковому монтажі аероіонізатор починає працювати відразу. Контроль роботи автогенератора і вимірювання його основних параметрів зручно проводити за допомогою міліамперметра змінного струму з межею вимірювання 25-50 мА і осцилографа, що дозволяє спостерігати на екрані електричний сигнал з розмахом не менше 600 В. Вимірювач струму дозволяє визначати і мінімізувати споживану від мережі потужність, а осцилограф – візуально контролювати і оптимізувати роботу пристрою, а також побічно визначати значення постійної напруги на виході помножувача.

Вимірювач змінного струму включають в розрив будь-якого мережного проводу. Але перш, ніж вставити вилку Х1 в мережеву розетку, запам'ятайте, що аероіонізатор харчується без розділового трансформатора і, отже, кожен її елемент знаходиться під небезпечною для людини напругою щодо нульового проводу. Тому пам'ятайте про заходи безпеки і дотримуйтесь їх!

Перше включення доцільно зробити без діодного помножувача. При відсутності генерації (контролюють осцилографом, підключеним до колектора транзистора) треба звернути увагу на споживаний струм (Струм спокою). Якщо він не перевищує 1 мА, можливо, транзистор має знижений коефіцієнт передачі струму бази, і його краще замінити. Але можна спробувати збільшити струм спокою підбором резистора R5 з меншим опором.

Якщо струм спокою знаходиться в межах 2 … 5 мА, а генерації немає, причиною її відсутності може бути неправильна фазування виводів обмоток трансформатора. У цьому випадку буває досить поміняти місцями кінці будь-якої з обмоток – I або II. Якщо і після цього генерація не виникає або коливання є, але дуже малої амплітуди (транзистор працює без відсічення), доведеться збільшити число витків (на 1 … 2) обмотки зворотного зв'язку II.

У нормально працюючому генераторі (його частота 40 … 60 кГц) пікова напруга на колекторі відносно загального проводу знаходиться в межах 500 … 600 В, кут відсічення транзистора близький до 90 ° (транзистор насичений протягом чверті періоду), споживаний струм не перевищує 15 мА. При такому режимі в транзисторі виділяється потужність не більше 1 Вт, і його можна використовувати без радіатора.

Слід мати на увазі, що ККД генератора пов'язаний з кутом відсічення транзистора. Значення цього параметра неважко оптимізувати за допомогою осцилографа підбором резистора R4 і напруги на обмотці II. Чим більша напруга (більше витків) і менше опір резистора, тим більше кут відсічення. Залежність ККД від кута відсічки носить екстремальний характер, і оптимальний режим досягається при значеннях кута 80-100 °.

Після того, як буде закінчено налаштування генератора, можна виміряти за допомогою осцилографа амплітуду напруги на підвищувальної обмотці III. Для цього найпростіше скористатися ємнісним дільником напруги (рис. 4). Конденсатор С1 повинен бути з робочою напругою не менше 3000 В, наприклад КВІ, а конденсатор С2 – будь-якого типу. Коефіцієнт розподілу такого ланцюжка при зазначених номіналах конденсаторів і вхідний ємності осцилографа 100 пф дорівнює 100.

З достатньою точністю напруга на іонізуючому електроді (на гнізді Х2) визначається множенням амплітудного значення напруги на підвищувальної обмотці III на число каскадів діодного помножувача.

На завершення налаштування можна випробувати роботу пристрою з підключеним помножувачем. Для цього його треба з'єднати з підвищувальної обмоткою III проводами довжиною не менше 10 см і розташувати на аркуші з хорошого діелектрика (оргскло, гетинакс та ін.) Найкращим способом перевірки є вимірювання негативного потенціалу на виході помножувача щодо заземленого проводу за допомогою високовольтного вольтметра. Але можна обмежитися і простим включенням. У нормально працюючому перетворювачі, як правило, між висновками конденсаторів діодного помножувача відбувається коронний розряд, супроводжуваний характерним шипінням і запахом озону, але можливі і іскрові розряди.

Експлуатувати аероіонізатор в такому вигляді, звичайно, не можна. Потрібно як мінімум герметизація помножувача діелектричним компаундом. Якщо буде прийнято рішення про герметизації тільки одного помножувача, то конструкція всього іонізатора повинна бути такою, щоб відстань між коронирующим електродом і високовольтним блоком було не менше 1 м. У противному випадку надійність аероіонізатора різко падає і він може вийти з ладу вже через кілька місяців. По корпусу високовольтного блоку через наявні стики і зазори починають протікати мікроструми, з часом переходять у іскрові розряди, що обумовлено не тільки неминучим осіданням аерозольних частинок на його поверхні, але і їх проникненням всередину корпусу.

У описуваної конструкції герметизовані всі деталі пристрою епоксидним клеєм ЕДП. Перед заливкою вузли і елементи монтують у діелектричному корпусі з товщиною стінок не менше 1,5 мм. Треба прийняти заходи щодо усунення можливих протечек смоли через отвори, що використовуються для кріплення роз'єму, світлодіода і введення мережного шнура. Для цього діаметр отворів слід точно узгодити з відповідними елементами. Можна скористатися попередньої герметизацією цих місць клеєм ПВА, "Момент", БФ і ін

Клей ЕДП використовують згідно з доданою до нього інструкцією. Перед змішуванням з затверджувачем основу розігрівають до температури 70 … 90 ° С для підвищення текучості і прискорення процесу затвердіння. Але треба обов'язково враховувати, що після змішування компонентів реакція затвердіння відбувається з виділенням великої кількості тепла. При обсязі смоли більше 50 мл може відбутися саморозігрів з закипанням і затвердінням протягом декількох хвилин. Тому необхідно використовувати наповнювач (кварцовий або річковий пісок), який вводиться вже підготовлену до заливання масу в об'ємному співвідношенні 1:1.

Експлуатація приладу можлива не раніше 24 годин після заливки корпусу.