Аероіонізатор "Люстра Чижевського" протягом багатьох десятиліть довів свою здатність "оздоровлювати" повітря наших осель, насичуючи їх життєдайними негативними аероіонами. Про це приладі журнал "Радіо" неодноразово розповідав на своїх сторінках.
Відштовхуючись від ідей Чижевського, багато конструктори з перемінним успіхом намагаються розробити малогабаритні аэронизаторы, які не замінюють "Люстру Чижевського", але можуть створити в приміщенні атмосферу, в якій працюється легше.
Ми пропонуємо увазі читачів одну з таких конструкцій, яку створив кандидат технічних наук Віктор Миколайович Коровін (патент РФ № 2135227). Вона пройшла випробування в опіковому центрі інституту ім. Скліфосовського і отримала позитивний висновок, має гігієнічний сертифікат.
Розробка hoboго аероіонізатора була зроблена з метою створити компактний домашній прилад. Але перш, ніж з'явився завершена конструкція, автором проведено чимало експериментів. Спочатку вони проводилися з простим тринисторным високовольтним перетворювачем, від якого згодом довелося відмовитися з причини створюваних ним електромагнітних перешкод і малого ККД. Надалі був виготовлений однотранзисторный перетворювач, покладений в основу описуваного аероіонізатора.
Обидва типи перетворювачів дозволяли отримувати на іонізуюче електроді негативний потенціал до 80 кВ. Для зміни напруги на електроді використовувався регульований автотрансформатор, з виходу якого живить напруга частотою 50 Гц подається на перетворювач.
Напруга на електроді вимірювалося з магнітоелектричним вольтметром стрілочним індикатором (струм повного відхилення стрілки 50 мкА) і додатковим резистором опором 2 ГОм. складеним з 20 послідовно з'єднаних резисторів по 100 МОм кожен). 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 потенціал 20 кВ на відстані 2 м від іонізуючого електрода концентрація аероіонів знаходиться на рівні максимально допустимого санітарними нормами. Тому при будь-яких великих значеннях потенціалу на електроді мінімальне 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 їх захопленням різними аерозольними частинками, забруднюючими повітря. З-за рекомбінації середній час сущеетвования (тривалість "життя") легенів аероіонів досить 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 вимкнення приладу 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 декількох приміщень потрібно кожне з них оснащувати іонізатором або користуватися переносним приладом.
З урахуванням сказаного і був розроблений компактний аероіонізатор, названий автором "Корсан" (рис. 1).
Високовольтний перетворювач і коронирующий електрод в ньому конструктивно об'єднані в одне ціле за допомогою роз'єму. В якості корпусу перетворювача застосована половина пластмасової мильниці зовнішніми габаритами 110x80x30 мм. якої розміщені плата однотранзисторного автогенератора з бестрансформаторным живленням від мережі 220 В. діодний помножувач напруги, струмообмежуючий захисний резистор і гніздо для кріплення електрода.
На корпусі приладу відсутня вимикач живлення, оскільки користуватися їм неможливо через виникнення статичного заряду на тілі людини при наближення до працюючого приладу. Тому аероіонізатор оснащений довгим (не менше 2 м) гнучким шнуром живлення з вилкою на кінці, якою і здійснюється включення і виключення приладу.
Габарити корпусу дозволяють розмістити в ньому діодний помножувач на 40 кВ і більше. Але спираючись на досвід трирічної експлуатації іонізатора в побуті і в медичних установах, слід визнати доцільним для побутового застосування вибір потенціалу на електроді від 15 до 30 кВ.
Електрична схема аероіонізатора наведена на рис. 2.
Змінну напругу мережі 220 В з допомогою діодного моста VD1 і конденсатора С1 перетвориться в постійна напруга близько 310, яким живиться високовольтний автогенератор. Він виконаний на транзисторі VT1 і трансформаторі Т1. Обмотка I і конденсатор С2 утворюють коливальний контур, включений в колекторних ланцюг транзистора послідовно з резистором R2 і індикаторним світлодіод HL1, зашунтированным резистором R3. З обмотки II через розділовий конденсатор C3 на базу транзистора подається напруга позитивної зворотного зв'язку. Резистори R4-R6 визначають режим автосмещения на базі.
На підвищувальної обмотці III розвивається змінну напругу з амплітудою близько 3 кВ, яка підводиться до умножителю на діодах VD2-VD11 і конденсаторах С4-С13. При десяти каскадах множення досягається негативний потенціал 30 кВ. При використання восьмикаскадного помножувача на його виході буде відповідно 24 кВ. Вихід помножувача з'єднаний з гніздом Х2 через захисний резистор R7, обмежує струм при випадковому торканні коронирующего електрода до безпечного значення.
Самий відповідальний елемент пристрою - високовольтний трансформатор (рис. 3). Він виконаний на одиннадцатисекционном 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 ПЗЛШО 0.1 і намотана в три ря та 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 відділені 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 трансформатора можуть бути склеєні з 3-4 шарів паперу, що використовується для принтерів або ксероксів. Щічки для поділу секцій можна виготовити з цупкого паперу товщиною 0,3...0,5 мм, Але краще всього, звичайно, виточити секційний каркас із діелектрика (фторопласт, полистироп, оргскло, ебоніт або щільна деревина).
Початок і кінець обмотки III подпаивают 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 подпаивают до плати з дотриманням зазначеної на схемі фазування.
Описана конструкція допускає роботу трансформатора без якої-небудь спеціальної просочення.
Кращі результати будуть отримані, якщо замість зазначеного на схемі біполярного транзистора КТ872А застосувати транзистор БСИТ з серій КП810. КП953 або КП948А (висновок затвора використовується як база, стоку - колектор, витоку - емітер). Діодний міст VD1 - будь, розрахований на випрямлений струм не менше 100 мА і зворотне напруга 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; С2. C3 - будь-якого типу, але С2 на робочу напругу не менше 315; С4-С13 - К15-5 ємністю 100-470 пФ на напруга 6,3 кВ. Світлодіод - будь-який з видимим випромінюванням. Резистори R1-R6 - С2-23, С2-33. МЯТ. ОМЛТ; R7 - C3-14-0.5 або C3-14-1.
При використанні справних деталей і безпомилковому монтажі аероіонізатор починає працювати відразу. Контроль роботи автогенератора і вимірювання його основних параметрів зручно проводити з допомогою миллиамперметра змінного струму з межею вимірювання 25-50 мА і осцилографа, що дозволяє спостерігати на екрані електричний сигнал з розмахом не менше 600 У. 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 мережевого проводу. Але перш ніж вставити вилку X1 в мережеву розетку, запам'ятайте, що аероіонізатор живиться без розділового трансформатора і, отже, будь-який його елемент знаходиться під небезпечним для людини напругою відносно нульового проводу. Тому пам'ятайте про заходи безпеки та дотримуйтесь їх!
Перше включення доцільно зробити без діодного помножувача. При відсутності генерації (осцилографом контролюють, 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 відсутність може бути неправильна фазування висновків обмоток трансформатора. В 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 щодо загального проводу знаходиться в межах 500...600, кут відсічки транзистора близький до 90° (транзистор насичений протягом чверті періоду), споживаний струм не перевищує 15 мА. При такому режимі у транзисторі виділяється потужність не більше 1 Вт, і його можна використовувати без радіатора.
Слід мати на увазі, що ККД генератора пов'язаний з кутом відсічки транзистора. Значення цього параметра неважко оптимізувати за допомогою осцилографа підбором резистора R4 і напруги на обмотці II. Чим більше напруга (більше витків) і менше опір резистора, тим більше кут відсічення. Залежність ККД від кута відсічення носить екстремальний характер, і оптимальний режим досягається при значеннях кута 80-100°.
Після того, як буде закінчена настроювання генератора, можна виміряти з допомогою осцилографа амплітуду напруги на підвищувальної обмотці III. Для цього простіше всього 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 розподілі такої ланцюжка при зазначених номіналах конденсаторів і вхідний ємності осцилографа 100 пФ дорівнює 100.
З достатньою точністю напруга на іонізуюче 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 помножувачі. Для цього його треба з'єднати з підвищувальною 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. В нормально працюючому перетворювачі, як правило, між висновками конденсаторів діодного помножувача відбувається коронний розряд, що супроводжується характерним шипінням і запахом озону, але можливі і іскрові розряди.
Експлуатувати аероіонізатор в такому вигляді, звичайно, не можна. Потрібно мінімум герметизація помножувача діелектричним компаундом. Якщо буде прийнято рішення про герметизації тільки одного множника, то конструкція всього іонізатора повинна бути такою, щоб відстань між електродом і коронирующим високовольтним блоком було не менше 1 м. В іншому 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 в діелектричному корпусі з товщиною стінок не менше 1,5 мм. Треба вжити заходів по усуненню можливих протікання 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 попередньою герметизацією цих місць клеєм ПВА, "Момент", БФ та ін.
Клей ЕДП використовують згідно з доданою до нього інструкцією. Перед змішуванням з затверджувачем основу розігрівають до температури 70...90°С для підвищення плинності 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 статися саморозігрів з закипанням і затвердінням в протягом декількох хвилин. Тому необхідно використовувати наповнювач (кварцовий або річковий пісок), введений у вже підготовлений до заливання масу в об'ємному співвідношенні 1:1.
Експлуатація приладу можлива не раніше 24 годин після заливки корпусу.
Автор: Ст. Коровін, р. Москва