У більшості саморобних джерел живлення для аероіонізаторів акцент зроблений на простоті і дешевизні виготовлення пристрою з підручних матеріалів. Ні про які експлуатаційних зручності мова не йде. Автори пропонованої статті вирішили доповнити традиційний джерело мікроконтролером, що дозволило урізноманітнити режими його роботи.
Під управлінням мікроконтролера аероіонізатор зможе працювати не тільки в звичному безперервному режимі, хоча і в ньому передбачена можливість регулювати подачу на неї напругу. Він буде включатися і вимикатися з заданим періодом і автоматично припиняти роботу після закінчення встановленого часу. Параметри всіх режимів можна змінювати з кнопкового пульта, спостерігаючи їх значення на світлодіодному цифровому індикаторі.
Основна частина схеми джерела (без підключається до вилки ХР1 плати введення/виводу) наведена на рис. 1.
Тут можна виділити три основних функціональних сайту.
Вузол живлення - бестрансформаторный. Це цілком виправдано при загальному споживаному від мережі струмі не більше 15 мА. Діодний міст VD1 випрямляє змінну мережне напруга. Резистор R1 обмежує амплітуду імпульсів зарядного струму конденсатора С1. Випрямлена напруга через гасять резистори R14 і R15 живить крайовий каскад високовольтного інвертора на польовому транзисторі VT4, а через резистори R2-R4 (на них падає приблизно 70) - стабілізатор напруги +12 В на транзисторі VT1 для попередніх каскадів інвертора. З напруги +12 В з допомогою інтегрального стабілізатора DA1 отримують +5 В для живлення мікросхем пристрою.
Вузол керування побудований на базі мікроконтролера PIC16F628, який повинен бути попередньо запрограмований у відповідності з таблицею. Дані про встановленому користувачем режимі роботи джерела мікроконтролер зберігає в внутрішній енергонезалежній пам'яті. Тому немає необхідності, включаючи іонізатор, кожен раз налаштовувати джерело його живлення заново - робота буде автоматично відновлено у режимі, що діяв у момент вимикання.
(натисніть для збільшення)
Щоб завчасно розпізнати цей момент, використані два компаратора, вбудований у мікроконтролер. На їх входи (висновки 1 і 18 DD1) надходить напруга діагоналі резисторного мосту R18-R21, причому під час роботи приладу напруга на виводі 18 DD1 вище, ніж на його виводі 1. Після відключення від мережі напруга на виводі 18 DD1 швидко спадає, а в ланцюзі +5 ВІІ і на виведення 1 DD1 деякий час залишається майже незмінним завдяки ланцюга VD3C7. Виявивши, що різниця потенціалів висновків 18 і 1 змінила знак, мікроконтролер встигає записати в енергонезалежну пам'ять дані про режим роботи перш, ніж напруга його живлення впаде до значення, недостатнього для продовження роботи.
На висновки 10-13 мікроконтролера надходять сигнали від чотирьох встановлених на плати введення/виводу кнопок, за допомогою яких керують джерелом. Формуються мікроконтролером в послідовній формі сигнали управління перебувають на тієї ж платі двома цифровими світлодіодними індикаторами сдвиговый регістр DD2 перетворює в паралельну форму. Динамічна індикація: в залежності від рівнів напруги на висновках 6 і 9 DD1 в кожен момент часу працює лише один з індикаторів.
Високовольтний інвертор побудований на транзисторах VT2-VT4 і імпульсному трансформаторі Т1 - рядковому від малогабаритного чорно-білого телевізора. Імпульси прямокутної форми частотою 150...350 Гц, генеровані мікроконтролером DD1 на виводі 8, посилюють транзистори VT2 і VT3 до амплітуди 10..-12В. Після укорочення диференціюючою ланцюгом C8R13 ці імпульси відкривають потужний КМОП-транзистор VT4, в ланцюг стоку якого включена обмотка 5-7 трансформатора Т1. Діод VD4 - демпферний.
Імпульси з підвищувальною обмотки (9-11) трансформатора надходять на випрямляч з множенням напруги на діодних стовпах VD6-VD11. Схема і конструкція такого випрямляча загальновідома. При його виготовленні можна скористатися рекомендаціями статті Ст. Утіна "Варіанти блоку живлення "Люстри Чижевського" ("Радіо", 1997, № 10, с. 42, 43).
В залежності від частоти повторення імпульсів напруга, що подається на іонізатор, змінюється в інтервалі 15...35 кВ, при необхідності його можна збільшити, додавши ще кілька ступенів множення напруги
Основна печатна плата джерела, на якій знаходяться майже всі зображені на схемі (див. рис 1) елементи, показана на рис. 2. Плата - двостороння, причому деталі встановлюють з обох сторін. Конденсатори С2 і С9 - К73-17, а оксидні - К50-35 або їх аналоги. Інші конденсатори (крім С10-С15) - керамічні будь-якого типу.
(натисніть для збільшення)
Трансформатор T1 з високовольтним випрямлячем і гніздом XS1 для підключення іонізатора знаходяться в окремому блоці. Конденсатори С10-С15 - К73-13 або інші на напругу не менше 10 кВ. Захисний резистор R17 повинен витримувати без пробою між висновками повна вихідна напруга джерела. Резистори МЛТ-2 і їм подібні розраховані всього на 1200 і тут не годяться. Підійде, наприклад, КЕВ-2. Можна скласти резистор R17 з кількох менш високовольтних, з'єднавши їх послідовно.
Плата вводу/виводу зібрана за схемою, зображеною на рис. 3 Натискання на будь-яку з кнопок SB1-SB4 не тільки подає команду мікроконтролеру, але і включає відповідний світлодіод HL1-HL4, даючи користувачеві можливість візуально переконатися, що команда подана. Резистори R1 - R8 обмежують струм елементів світлодіодних індикаторів з загальними катодами HG1 і HG2. При заміні індикаторів зазначеного на схемі типу іншими може знадобитися збільшити яскравість їх світіння, зменшивши номінал згаданих резисторів.
Як і основна, плата введення/виводу двостороння. Креслення друкованих провідників і схеми розміщення елементів на обох сторонах показано на рис. 4. Плату кріплять до передній панелі корпусу низьковольтного блоку таким чином, щоб десяткові точки на світлодіодних індикаторів HG1 і HG2 опинилися зверху (а не знизу, як зазвичай). Саме в такому положенні цифри на індикаторах виглядають правильно (це передбачено програмою мікроконтролера). Вилку ХР1 з'єднують з однойменної на основний платі 16-провідним шлейфом.
Джерело починає працювати через три секунди після включення в мережу і замикання вимикача SA1 (див. рис. 1). Виведене на цифрові індикатори двозначне число - значення подається на аероіонізатор високої напруги в киловольтах. Його можна змінювати кроками за 1 кВ за допомогою кнопки SB2 "Up" (вгору) і SB3 "Dw" (вниз). Стан десяткових точок на індикаторах показує, який з можливих режимів роботи встановлено. Всього їх шість:
Світиться десяткова крапка на індикаторі HG1. Висока напруга виробляється безперервно.
Світиться десяткова крапка на індикаторі HG2. Циклічний режим з періодом 1...10 хв. В першій половині циклу висока напруга є, у другій його немає.
Світяться десяткові крапки на обох індикаторах. Аналогічний режиму 1, але через заданий час (1...99 хв) висока напруга автоматично вимикається.
Блимає десяткова крапка на індикаторі HG1. Висока напруга на 1 з включено, на N з - вимкнено. Число N задають в інтервалі від 3 до 10.
Блимає десяткова крапка на індикаторі HG2. Прилад працює як в режимі 4, протягом заданого часу (1...99 хв), після чого висока напруга автоматично вимикається.
Блимають десяткові крапки на обох індикаторах. Висока напруга плавно наростає до максимального (35 кВ), потім плавно спадає до мінімального (15 кВ). Період повторення циклу - 5 хв.
В режимах 3 і 5 після закінчення заданого часу прилад "засинає" - висока напруга вимкнено, індикатори погашені. Виводять його з цього стану натисканням на будь-яку кнопку, після чого витримка буде повторена.
Переключають режими короткочасним натисканням на кнопку SB1 "Set" (установка). Перше з них виключає високу напругу, а цифри на індикаторі починають блимати, показуючи при цьому поточне значення параметра встановленого режиму, наприклад, час, протягом якого висока напруга буде включено. Значення можна змінити за допомогою кнопок "Вгору" і "Dw". Наступні натискання на кнопку "Set" переключають режими з відповідною зміною стану десяткових точок. Цифри на індикаторах перестають блимати,і новий режим починає діяти, якщо утримувати кнопку "Set" натиснутою більше секунди.
Кнопка SB4 "Adj" (підстроювання) призначена для калібрування - приведення вихідної напруги у відповідності з показаннями індикатора. Напруга вимірюють киловольтметром, підключеним між гніздом XS1 і загальним проводом. Можна скористатися, наприклад, микроамперметром з струмом повного відхилення 50 мкА, поєднавши його послідовно з набором резисторів загальним опором 1000 МОм.
Перед початком калібрування рекомендується встановити на індикаторах джерела мінімальне значення напруги (15 кВ), хоча процедуру можна починати з будь-якого. Після натискання на кнопку "Adj" цифри на індикаторах будуть мигати по черзі, сигналізуючи, що режим калібрування включений. Оперуючи кнопками "Up" і "Dw", підганяють показання киловольтметра до значення, виведеним на індикатори. Натискають кнопку "Set". У цей момент мікроконтролер зберігає в енергонезалежній пам'яті потрібне для отримання заданого значення напруги частоти імпульсів і збільшує на 1 число на індикаторах. Кнопками "Up" і "Dw" знову регулюють вихідна напруга і натискають кнопку "Set". Цю процедуру повторюють необхідне число раз. Виходять з режиму калібрування, утримуючи кнопку "Set" натиснутою більше секунди.
Повторно включати джерело раніше ніж через хвилину після виключення не слід.
Автори: Ст. Секрієру, Тобто Мунтяну, р. Кишинів, Молдова