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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Kleiner Luftionisator. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Medizin Der Luftionisator „Chizhevskys Kronleuchter“ hat seit vielen Jahrzehnten seine Fähigkeit bewiesen, die Luft unserer Häuser zu „verbessern“, indem er sie mit lebensspendenden negativen Luftionen sättigt. Das Magazin „Radio“ hat auf seinen Seiten immer wieder über dieses Gerät gesprochen. Basierend auf den Ideen von Chizhevsky versuchen viele Designer mit unterschiedlichem Erfolg, kleine Aeronisierer zu entwickeln, die den Chizhevsky-Kronleuchter nicht ersetzen, aber eine Atmosphäre im Raum schaffen können, in der das Arbeiten einfacher ist. Wir machen die Leser auf eine dieser Strukturen aufmerksam, die vom Kandidaten der technischen Wissenschaften Viktor Nikolaevich Korovin (RF-Patent Nr. 2135227) geschaffen wurde. Sie wurde im Verbrennungszentrum des Instituts getestet. Sklifosovsky und erhielt eine positive Stellungnahme, verfügt über ein Hygienezertifikat. Die Entwicklung des Hobo Air Ionizer erfolgte mit dem Ziel, ein kompaktes Haushaltsgerät zu schaffen. Doch bevor der fertige Entwurf erschien, führte der Autor viele Experimente durch. Sie wurden zunächst mit einem einfachen Trinistor-Hochspannungswandler realisiert, der jedoch später aufgrund der dadurch verursachten elektromagnetischen Störungen und des geringen Wirkungsgrades aufgegeben werden musste. Anschließend wurde ein Eintransistorkonverter hergestellt, der die Grundlage des beschriebenen Luftionisators bildete. Beide Konvertertypen ermöglichten es, an der Ionisierungselektrode ein negatives Potential von bis zu 80 kV zu erzeugen. Um die Spannung an der Elektrode zu ändern, wurde ein einstellbarer Spartransformator verwendet, von dessen Ausgang eine Versorgungsspannung mit einer Frequenz von 50 Hz an den Wandler angelegt wurde. Die Spannung an der Elektrode wurde mit einem Voltmeter mit magnetoelektrischem Zeigeranzeiger (Zeigerausschlagstrom insgesamt 50 µA) und einem zusätzlichen Widerstand mit einem Widerstandswert von 2 GΩ gemessen. bestehend aus 20 in Reihe geschalteten Widerständen von je 100 MΩ). Somit lag die Grenze der gemessenen Spannung bei 100 kV. In den Experimenten wurde eine Elektrode in Form eines Bündels dünner, an den Enden spitzer Leiter (in Form eines „Löwenzahns“) verwendet. Die Messergebnisse zeigten, dass bereits bei einem Potential von 20 kV in einem Abstand von 2 m von der Ionisierungselektrode die Konzentration der Luftionen auf dem Niveau der maximal zulässigen Hygienestandards liegt. Daher wird bei großen Potentialwerten an der Elektrode der Mindestabstand, in dem sich eine Person längere Zeit aufhalten kann, noch größer. Eine weitere wichtige Schlussfolgerung ist, dass die Konzentration leichter Luftionen mit der Entfernung von der Elektrode deutlich abnimmt – etwa zehnmal pro Meter Entfernung. Dieser Rückgang ist auf die Rekombination (Tod) von Ionen sowie auf deren Einfang durch verschiedene Aerosolpartikel zurückzuführen, die die Luft verschmutzen. Aufgrund der Rekombination ist die durchschnittliche Existenzzeit (die „Lebensdauer“) leichter Luftionen sehr begrenzt und überschreitet praktisch nicht zehn Sekunden. Daher ist es grundsätzlich unmöglich, eine gleichmäßige Verteilung der Luftionen in einem Raum zu erreichen und erst recht nicht zu versuchen, die Luft in mehreren Räumen damit zu sättigen, wenn der Ionisator nur in einem von ihnen installiert ist. Es ist auch sinnlos, sich für die Zukunft mit Luftionen einzudecken. Nach dem Ausschalten des Geräts sinkt ihre Konzentration schnell auf das Hintergrundniveau. Doch der Nutzen eines funktionierenden Gerätes zeigt sich noch lange in Form sauberer Luft. Wenn mehrere Räume mit Luftionen gesättigt werden müssen, muss jeder von ihnen mit einem Ionisator ausgestattet sein oder ein tragbares Gerät verwenden. Unter Berücksichtigung des Gesagten wurde ein kompakter Luftionisator entwickelt, der vom Autor „Korsan“ genannt wurde (Abb. 1).
Der Hochspannungswandler und die darin befindliche Koronaelektrode sind durch einen Steckverbinder baulich zu einem Ganzen integriert. Als Konvertergehäuse dient eine halbe Kunststoff-Seifenschale mit den Außenmaßen 110x80x30 mm. in dem sich eine Platine eines Eintransistor-Autogenerators mit transformatorloser Stromversorgung aus einem 220-V-Netz, ein Diodenspannungsvervielfacher, ein strombegrenzender Schutzwiderstand und eine Buchse zum Anbringen einer Elektrode befinden. Am Gehäuse des Geräts befindet sich kein Netzschalter, da es aufgrund der statischen Aufladung des menschlichen Körpers bei Annäherung an ein funktionierendes Gerät nicht verwendet werden kann. Deshalb ist der Luftionisator mit einem langen (mindestens 2 m) flexiblen Netzkabel mit Stecker am Ende ausgestattet, der das Gerät ein- und ausschaltet. Die Abmessungen des Gehäuses ermöglichen die Unterbringung eines Diodenvervielfachers von 40 kV oder mehr. Basierend auf der Erfahrung eines dreijährigen Betriebs des Ionisators im Alltag und in medizinischen Einrichtungen sollte jedoch die Wahl des Potentials an der Elektrode zwischen 15 und 30 kV als angemessen für den häuslichen Gebrauch anerkannt werden. Der Stromkreis des Luftionisators ist in Abb. 2.
Die Wechselspannung des Netzes 220 V wird mit Hilfe der Diodenbrücke VD1 und des Kondensators C1 in eine konstante Spannung von ca. 310 V umgewandelt, die den Hochspannungsoszillator speist. Es besteht aus einem Transistor VT1 und einem Transformator T1. Wicklung I und Kondensator C2 bilden einen Schwingkreis, der mit dem Kollektorkreis des Transistors in Reihe mit dem Widerstand R2 und der Anzeige-LED HL1 verbunden ist, die durch den Widerstand R3 überbrückt ist. Von der Wicklung II über den Entkopplungskondensator C3 wird eine Mitkopplungsspannung an die Basis des Transistors angelegt. Die Widerstände R4-R6 bestimmen den Auto-Bias-Modus an der Basis. An der Aufwärtswicklung III entsteht eine Wechselspannung mit einer Amplitude von ca. 3 kV, die über die Dioden VD2-VD11 und die Kondensatoren C4-C13 dem Multiplizierer zugeführt wird. Mit zehn Vervielfachungsstufen wird ein negatives Potential von 30 kV erreicht. Bei Verwendung eines achtstufigen Multiplizierers beträgt dessen Ausgangsspannung jeweils 24 kV. Der Ausgang des Multiplikators ist über einen Schutzwiderstand R2 mit der Buchse X7 verbunden, der den Strom bei versehentlicher Berührung der Koronaelektrode auf einen ungefährlichen Wert begrenzt. Das kritischste Element des Geräts ist ein Hochspannungstransformator (Abb. 3). Es besteht aus einem elfteiligen zylindrischen Rahmen 2 mit einem Magnetkreis 1 mit einem Durchmesser von 8 mm aus M400NN-Ferrit. Die Aufwärtswicklung III enthält 3300 Windungen PELSHO 0.06-Draht und ist gleichmäßig in Rahmenabschnitten von jeweils 300 Windungen verlegt. Wicklung I enthält 300 Windungen ПЗЛШО 0.1 und ist in drei Reihen auf Hülse 4 gewickelt, die sich am Rand des Rahmens von der linken Seite gemäß dem Wicklungsausgangsschema III befindet. Vier Windungen der Rückkopplungswicklung II sind mit PELSHO 0.1-Draht über Wicklung I gewickelt und durch eine Lage Isolierband (Klebeband) 3 von dieser getrennt.
Die Länge des Rahmens mit Magnetkern kann im Bereich von 70 ... 100 mm liegen und wird durch die Abmessungen des Gehäuses bestimmt. Der Rahmen 2 und die Hülle 4 des Transformators können aus 3-4 Lagen Papier für Drucker oder Kopierer zusammengeklebt werden. Wangen zum Trennen von Abschnitten können aus dickem Papier mit einer Dicke von 0,3 ... 0,5 mm bestehen. Aber am besten ist es natürlich, einen Profilrahmen aus einem Dielektrikum (Fluorplast, Polystyrol, Plexiglas, Ebonit oder dichtes Holz) zu schnitzen. Der Anfang und das Ende der Wicklung III werden an die Klemmen 5 angelötet und an die Kanten des Rahmens geklebt. Die Rückschlüsse lassen sich leicht aus einem einadrigen Kupferdraht mit einem Durchmesser von 0,4 ... 0.5 mm ziehen. Sie können jedoch keine kurzgeschlossenen Windungen erzeugen. Mit den gleichen Schlussfolgerungen wird der Transformator an der Platine befestigt. Die Anschlüsse der Wicklungen I und II werden entsprechend der im Diagramm angegebenen Phasenlage auf die Platine gelötet. Der beschriebene Aufbau ermöglicht den Betrieb des Transformators ohne besondere Imprägnierung. Die besten Ergebnisse werden erzielt, wenn anstelle des auf der Schaltung angegebenen Bipolartransistors KT872A ein beliebiger BSIT-Transistor der KP810-Serie verwendet wird. KP953 oder KP948A (Gate-Anschluss wird als Basis, Drain – Kollektor, Source – Emitter verwendet). Diodenbrücke VD1 – beliebig, ausgelegt für einen gleichgerichteten Strom von mindestens 100 mA und eine Sperrspannung von mindestens 400 V; Gleichrichterpole VD2-VD11 - KTs106B-KTs106G oder eine der KTs117-Serien. KTs121 - KTs123. Kondensator C1 – mit einer Kapazität von 1 bis 10 Mikrofarad bei einer Spannung von mindestens 315 V; C2. C3 – jeder Typ, aber C2 für eine Betriebsspannung von mindestens 315 V; C4-C13 - K15-5 mit einer Kapazität von 100-470 pF für eine Spannung von 6,3 kV. LED – alle mit sichtbarer Strahlung. Widerstände R1-R6 - C2-23, C2-33. MINZE. OMLT; R7 - C3-14-0.5 oder C3-14-1. Bei Verwendung gebrauchsfähiger Teile und fehlerfreier Installation beginnt der Luftionisator sofort zu arbeiten. Es ist praktisch, den Betrieb des Oszillators zu steuern und seine Hauptparameter mit einem Wechselstrom-Milliamperemeter mit einer Messgrenze von 25–50 mA und einem Oszilloskop zu messen, mit dem Sie ein elektrisches Signal mit einer Schwankung von mindestens 600 V auf dem Bildschirm beobachten können Mit dem Strommesser können Sie den vom Netzwerk verbrauchten Strom ermitteln und minimieren, und mit dem Oszilloskop können Sie den Betrieb des Geräts visuell überwachen und optimieren sowie indirekt den Wert der konstanten Spannung am Ausgang des Multiplikators bestimmen. In der Unterbrechung eines Netzwerkkabels ist ein Wechselstrommessgerät enthalten. Bevor Sie jedoch den Stecker Denken Sie also an die Sicherheitsmaßnahmen und befolgen Sie diese! Beim ersten Einschalten empfiehlt es sich, auf einen Diodenvervielfacher zu verzichten. Bei fehlender Erzeugung (gesteuert durch ein an den Kollektor des Transistors angeschlossenes Oszilloskop) sollte auf den verbrauchten Strom (Ruhestrom) geachtet werden. Wenn er 1 mA nicht überschreitet, weist der Transistor möglicherweise ein verringertes Basisstromübertragungsverhältnis auf und es ist besser, ihn auszutauschen. Sie können jedoch versuchen, den Ruhestrom zu erhöhen, indem Sie einen Widerstand R5 mit einem niedrigeren Widerstandswert wählen Wenn der Ruhestrom innerhalb von 2...5 mA liegt. aber keine Generation. Der Grund dafür kann eine falsche Phasenlage der Transformatorwicklungen sein. In diesem Fall reicht es aus, die Enden einer der Wicklungen I oder II zu vertauschen. Wenn nach dieser Erzeugung keine Schwingungen auftreten oder Schwingungen auftreten, die jedoch eine sehr kleine Amplitude haben (der Transistor arbeitet ohne Abschaltung), muss die Windungszahl (um 1 ... 2) der Rückkopplungswicklung II erhöht werden. Bei einem normal arbeitenden Generator (seine Frequenz beträgt 40 ... 60 kHz) liegt die Spitzenspannung am Kollektor relativ zum gemeinsamen Draht im Bereich von 500 ... über 600 mA. In diesem Modus wird nicht mehr als 90 W Leistung im Transistor freigesetzt und er kann ohne Kühlkörper verwendet werden. Es ist zu beachten, dass der Wirkungsgrad des Generators vom Abschaltwinkel des Transistors abhängt. Der Wert dieses Parameters lässt sich leicht mit einem Oszilloskop optimieren, indem man den Widerstand R4 und die Spannung an der Wicklung II auswählt. Je höher die Spannung (mehr Windungen) und je niedriger der Widerstandswert des Widerstands, desto größer ist der Abschaltwinkel. Die Abhängigkeit des Wirkungsgrades vom Grenzwinkel ist extrem und der optimale Modus wird bei einem Winkel von 80-100° erreicht. Nachdem die Generatorabstimmung abgeschlossen ist, ist es möglich, die Spannungsamplitude an der Aufwärtswicklung III mit einem Oszilloskop zu messen. Am einfachsten gelingt dies mit einem kapazitiven Spannungsteiler (Abb. 4). Kondensator C1 muss eine Betriebsspannung von mindestens 3000 V haben, zum Beispiel KVI, und Kondensator C2 – beliebiger Art. Der Teilungsfaktor einer solchen Kette mit den angegebenen Werten der Kondensatoren und der Eingangskapazität des Oszilloskops 100 pF beträgt 100.
Mit ausreichender Genauigkeit wird die Spannung an der Ionisierungselektrode (an Buchse X2) ermittelt, indem der Amplitudenwert der Spannung an der Aufwärtswicklung III mit der Stufenzahl des Diodenvervielfachers multipliziert wird. Am Ende der Einrichtung können Sie die Funktion des Geräts mit angeschlossenem Multiplikator testen. Dazu muss es mit mindestens 10 cm langen Drähten an die Aufwärtswicklung III angeschlossen und auf eine Platte aus gutem Dielektrikum (Plexiglas, Getinaks usw.) gelegt werden. Die beste Möglichkeit zur Überprüfung besteht darin, das negative Potenzial am Ausgang des Multiplizierers in Bezug auf das Erdungskabel mit einem Hochspannungsvoltmeter zu messen. Sie können sich aber auf eine einfache Einbeziehung beschränken. Bei einem normal arbeitenden Wandler kommt es in der Regel zwischen den Anschlüssen der Kondensatoren des Diodenvervielfachers zu einer Koronaentladung, begleitet von einem charakteristischen Zischen und Ozongeruch, aber auch Funkenentladungen sind möglich. Natürlich ist es nicht möglich, einen Luftionisator in dieser Form zu betreiben. Zumindest eine Versiegelung des Multiplikators mit einer dielektrischen Verbindung ist erforderlich. Wird entschieden, nur einen Multiplikator abzudichten, sollte der gesamte Ionisator so ausgelegt sein, dass der Abstand zwischen Koronaelektrode und Hochspannungseinheit mindestens 1 m beträgt. Andernfalls sinkt die Zuverlässigkeit des Luftionisators stark und es kann in ein paar Monaten scheitern. Durch die vorhandenen Fugen und Spalten beginnen Mikroströme durch das Gehäuse des Hochspannungsgeräts zu fließen und verwandeln sich schließlich in Funkenentladungen, was nicht nur auf die unvermeidliche Ablagerung von Aerosolpartikeln auf seiner Oberfläche, sondern auch auf deren Eindringen in das Gehäuse zurückzuführen ist . Bei der beschriebenen Ausführung sind alle Geräteteile mit EDP-Epoxidkleber versiegelt. Vor dem Gießen werden die Einheiten und Elemente in ein dielektrisches Gehäuse mit einer Wandstärke von mindestens 1,5 mm montiert. Es müssen Maßnahmen ergriffen werden, um ein mögliches Austreten von Harz durch die Löcher zur Befestigung des Steckers, der LED und der Netzkabeleinführung zu verhindern. Dazu müssen die Durchmesser der Löcher genau auf die entsprechenden Elemente abgestimmt sein. Sie können die vorläufige Versiegelung dieser Stellen mit PVA-Kleber, „Moment“, BF usw. verwenden. Die Verwendung von EDP-Kleber erfolgt gemäß der beigefügten Anleitung. Vor dem Mischen mit dem Härter wird die Basis auf eine Temperatur von 70...90°C erhitzt, um die Fließfähigkeit zu erhöhen und den Aushärtungsprozess zu beschleunigen. Es muss jedoch berücksichtigt werden, dass nach dem Mischen der Komponenten die Aushärtungsreaktion unter Freisetzung einer großen Wärmemenge erfolgt. Harzmengen von mehr als 50 ml können sich durch Kochen und Aushärten innerhalb von Minuten selbst erhitzen. Daher ist es notwendig, einen Füllstoff (Quarz oder Flusssand) zu verwenden, der im Volumenverhältnis 1:1 in die bereits zum Gießen vorbereitete Masse eingebracht wird. Der Betrieb des Gerätes ist frühestens 24 Stunden nach Befüllung des Koffers möglich. Autor: V. Korovin, Moskau
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