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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Aéroniseur à faible volume. Encyclopédie de la radioélectronique et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Médecine Le développement d'un nouveau ioniseur d'air a été entrepris dans le but de créer un appareil domestique compact. Mais avant que la conception achevée n'apparaisse, l'auteur a mené de nombreuses expériences. Au début, ils étaient réalisés avec un simple convertisseur haute tension à thyristors, qui a ensuite dû être abandonné en raison des interférences électromagnétiques qu'il créait et de son faible rendement. Par la suite, un convertisseur à transistor unique a été fabriqué, qui a servi de base au ioniseur d'air décrit. Les deux types de convertisseurs ont permis d'obtenir un potentiel négatif allant jusqu'à 80 kV au niveau de l'électrode ionisante. Pour modifier la tension sur l'électrode, un autotransformateur réglable a été utilisé, à partir duquel une tension d'alimentation d'une fréquence de 50 Hz a été fournie au convertisseur. La tension sur l'électrode a été mesurée avec un voltmètre avec un comparateur magnétoélectrique (le courant de déviation totale de l'aiguille est de 50 μA) et une résistance supplémentaire d'une résistance de 2 GOhm, composée de 20 résistances connectées en série de 100 MOhm chaque). Ainsi, la limite de la tension mesurée était de 100 kV. Dans les expériences, une électrode a été utilisée sous la forme d’un faisceau de conducteurs minces pointus aux extrémités (en forme de « pissenlit »). Les résultats des mesures ont montré que même à un potentiel de 20 kV à une distance de 2 m de l'électrode ionisante, la concentration en ions de l'air est au niveau maximum autorisé par les normes sanitaires. Par conséquent, à toute valeur de potentiel élevée au niveau de l'électrode, la distance minimale à laquelle une personne peut rester longtemps devient encore plus grande. Une autre conclusion importante est que la concentration d'ions légers dans l'air diminue de manière significative avec la distance de l'électrode - environ 10 fois pour chaque mètre de distance. Ce déclin est dû à la recombinaison (mort) des ions, ainsi qu'à leur capture par diverses particules d'aérosols qui polluent l'air. En raison de la recombinaison, la durée de vie moyenne (durée de vie) des ions légers de l'air est très limitée et ne dépasse pratiquement pas des dizaines de secondes. Par conséquent, il est fondamentalement impossible de créer une répartition uniforme des ions de l'air dans une pièce, et encore moins d'essayer d'en saturer l'air dans plusieurs pièces si l'ioniseur est installé dans une seule d'entre elles. Il est également inutile d'essayer de stocker des ions dans l'air pour une utilisation future. Après avoir éteint l’appareil, leur concentration chutera rapidement aux niveaux de fond. Mais les avantages d'un appareil fonctionnel se manifesteront encore longtemps sous la forme d'un air pur. S'il est nécessaire de saturer plusieurs pièces en ions de l'air, chacune d'entre elles doit être équipée d'un ioniseur ou utiliser un appareil portable. Compte tenu de ce qui précède, un ioniseur d'air compact a été développé, nommé par l'auteur « Korsan » (Fig. 1).
Le convertisseur haute tension et l'électrode de décharge sont structurellement combinés en une seule unité au moyen d'un connecteur. Le boîtier du convertisseur est la moitié d'un porte-savon en plastique aux dimensions extérieures de 110x80x30 mm, qui contient une carte oscillateur à transistor unique avec alimentation sans transformateur à partir d'un réseau 220 V, un multiplicateur de tension à diode, une résistance de protection de limitation de courant et une prise pour fixer une électrode. Il n'y a pas d'interrupteur d'alimentation sur le corps de l'appareil, car il est impossible de l'utiliser en raison de l'apparition d'une charge statique sur le corps humain à l'approche d'un appareil en état de marche. Par conséquent, l'aéroioniseur est équipé d'un long cordon d'alimentation flexible (au moins 2 m) avec une fiche à l'extrémité, qui allume et éteint l'appareil. Les dimensions du boîtier lui permettent d'accueillir un multiplicateur de diodes de 40 kV ou plus. Mais sur la base de l'expérience de trois années d'utilisation de l'ioniseur dans la vie quotidienne et dans les établissements médicaux, il convient de considérer comme approprié pour un usage domestique de sélectionner un potentiel sur l'électrode de 15 à 30 kV. Le circuit électrique de l'ioniseur d'air est illustré à la fig. 2.
La tension alternative du réseau de 220 V est convertie en une tension continue d'environ 1 V à l'aide d'un pont de diodes VD1 et d'un condensateur C310, qui alimente un autogénérateur haute tension. Il est réalisé sur le transistor VT1 et le transformateur T1. L'enroulement I et le condensateur C2 forment un circuit oscillant connecté au circuit collecteur du transistor en série avec la résistance R2 et l'indicateur LED HL1, shunté par la résistance R3. Une tension de rétroaction positive est fournie depuis l'enroulement II via le condensateur de séparation C3 jusqu'à la base du transistor. Les résistances R4-R6 déterminent le mode de polarisation automatique sur la base. Une tension alternative d'une amplitude d'environ 3 kV se développe sur l'enroulement élévateur III, qui est fourni à un multiplicateur à l'aide de diodes VD2-VD11 et de condensateurs C4-C13. Avec dix étages de multiplication, un potentiel négatif de 30 kV est atteint. Lors de l'utilisation d'un multiplicateur à huit étages, sa sortie sera respectivement de 24 kV. La sortie du multiplicateur est connectée à la prise X2 via une résistance de protection R7, qui limite le courant si l'électrode de décharge est accidentellement touchée à une valeur sûre. L'élément le plus critique de l'appareil est le transformateur haute tension (Fig. 3). Il est réalisé sur un cadre cylindrique 2 à onze sections avec un noyau magnétique 1 d'un diamètre de 8 mm en ferrite M400NN.
L'enroulement élévateur III contient 3300 0,06 tours de fil PELSHO 300 et est posé uniformément en sections de cadre de 300 tours chacune. Le bobinage I contient 0,1 tours de PELSHO 4 et est enroulé en trois rangs sur le manchon 0,1, situé sur le bord du châssis côté gauche selon le schéma de sortie du bobinage III. Quatre tours de l'enroulement de rétroaction II sont enroulés avec du fil PELSHO 3 sur l'enroulement I et séparés de celui-ci par une couche de ruban isolant (ruban adhésif) XNUMX. La longueur du cadre avec noyau magnétique peut varier de 70 à 100 mm et est déterminée par les dimensions du boîtier. Le cadre 2 et le manchon 4 du transformateur peuvent être collés ensemble à partir de 3-4 couches de papier utilisé pour les imprimantes ou les photocopieurs. Les joues pour séparer les sections peuvent être constituées de papier épais d'une épaisseur de 0,3 à 0,5 mm. Mais il est bien entendu préférable d'usiner un cadre profilé à partir d'un diélectrique (plastique fluoré, polystyrène, plexiglas, ébonite ou bois dense). Le début et la fin du bobinage III sont soudés aux bornes 5, collées sur les bords du châssis. Les conclusions peuvent être facilement réalisées à partir d'un fil de cuivre monoconducteur d'un diamètre de 0,4...0,5 mm, mais des spires en court-circuit ne peuvent pas être créées. Le transformateur est fixé à la carte avec les mêmes broches. Les bornes des bobinages I et II sont soudées à la carte dans le respect du phasage indiqué sur le schéma. La conception décrite permet au transformateur de fonctionner sans aucune imprégnation particulière. Les meilleurs résultats seront obtenus si, à la place du transistor bipolaire KT872A indiqué sur le schéma, on utilise n'importe quel transistor BSIT de la série KP810, KP953 ou KP948A (la borne de grille est utilisée comme base, la borne de drain est utilisée comme collecteur , et le terminal source est utilisé comme émetteur). Pont de diodes VD1 - n'importe lequel, conçu pour un courant redressé d'au moins 100 mA et une tension inverse d'au moins 400 V ; poteaux de redressement VD2-VD11 - KTs106B-KTs106G ou l'une des séries KTs117, KTs121-KTs123. Condensateur C1 - d'une capacité de 1 à 10 microfarads pour une tension d'au moins 315 V ; C2, C3 - tout type, mais C2 pour une tension de fonctionnement d'au moins 315 V ; S4-S13 - K15-5 d'une capacité de 100-470 pF pour une tension de 6,3 kV. LED - toutes avec un rayonnement visible. Résistances R1-R6 - C2-23, C2-33, MLT, OMLT ; R7 - C3-14-0,5 ou C3-14-1. Lors de l'utilisation de pièces réparables et d'une installation sans erreur, l'ioniseur d'air commence à fonctionner immédiatement. Il est pratique de surveiller le fonctionnement d'un autogénérateur et de mesurer ses principaux paramètres à l'aide d'un milliampèremètre à courant alternatif avec une limite de mesure de 25-50 mA et d'un oscilloscope, qui permet d'observer sur l'écran un signal électrique avec une oscillation de au moins 600 V. Un courantomètre vous permet de déterminer et de minimiser la puissance consommée par le réseau, et un oscilloscope - de surveiller visuellement et d'optimiser le fonctionnement de l'appareil, ainsi que de déterminer indirectement la valeur de la tension continue à la sortie du multiplicateur. Le compteur AC est connecté à la rupture de n'importe quel fil réseau. Mais avant d'insérer la fiche X1 dans la prise de courant, rappelez-vous que l'aéroioniseur est alimenté sans transformateur d'isolement et que, par conséquent, l'un de ses éléments est sous une tension dangereuse pour l'homme par rapport au fil neutre. N’oubliez donc pas les mesures de sécurité et respectez-les ! Il est conseillé d'effectuer la première commutation sans multiplicateur de diodes. En l'absence de génération (surveillée avec un oscilloscope connecté au collecteur du transistor), il faut faire attention au courant consommé (courant de repos). S'il ne dépasse pas 1 mA, le transistor peut avoir un rapport de transfert de courant de base réduit et il est préférable de le remplacer. Mais vous pouvez essayer d'augmenter le courant de repos en sélectionnant la résistance R5 avec une résistance plus faible. Si le courant de repos est compris entre 2 et 5 mA, mais qu'il n'y a pas de génération, la raison de son absence peut être un déphasage incorrect des bornes des enroulements du transformateur. Dans ce cas, il suffit d'échanger les extrémités de l'un des enroulements - I ou II. Si même après cette génération ne se produit pas ou s'il y a des oscillations, mais de très faible amplitude (le transistor fonctionne sans coupure), il faut augmenter le nombre de tours (de 1 ... 2) de l'enroulement de rétroaction II. Dans un générateur fonctionnant normalement (sa fréquence est de 40...60 kHz), la tension de crête sur le collecteur par rapport au fil commun est comprise entre 500...600 V, l'angle de coupure du transistor est proche de 90 ° (le transistor est saturé pendant un quart de la période), la consommation de courant ne dépasse pas 15 mA. Dans ce mode, la puissance libérée dans le transistor ne dépasse pas 1 W et il peut être utilisé sans radiateur. Il convient de garder à l'esprit que le rendement du générateur est lié à l'angle de coupure du transistor. La valeur de ce paramètre peut être facilement optimisée à l'aide d'un oscilloscope en sélectionnant la résistance R4 et la tension sur l'enroulement II. Plus la tension est élevée (plus de tours) et plus la résistance de la résistance est faible, plus l'angle de coupure est grand. La dépendance de l'efficacité à l'angle de coupure est extrême et le mode optimal est atteint à des valeurs d'angle de 80 à 100°. Une fois le réglage du générateur terminé, vous pouvez mesurer l'amplitude de tension sur l'enroulement élévateur III à l'aide d'un oscilloscope. Le moyen le plus simple de procéder consiste à utiliser un diviseur de tension capacitif (Fig. 4).
Le condensateur C1 doit avoir une tension de fonctionnement d'au moins 3000 V, par exemple KVI, et le condensateur C2 doit être de n'importe quel type. Le facteur de division d'une telle chaîne avec les valeurs de condensateur spécifiées et la capacité d'entrée de l'oscilloscope est de 100 pF soit 100. Avec une précision suffisante, la tension sur l'électrode ionisante (sur la prise X2) est déterminée en multipliant la valeur d'amplitude de la tension sur l'enroulement élévateur III par le nombre d'étages du multiplicateur de diodes. Pour terminer la configuration, vous pouvez tester le fonctionnement de l'appareil avec un multiplicateur connecté. Pour ce faire, il doit être connecté à l'enroulement élévateur III avec des fils d'au moins 10 cm de long et posé sur une feuille de bon diélectrique (plexiglas, getinax, etc.). La meilleure façon de tester est de mesurer le potentiel négatif à la sortie du multiplicateur par rapport au fil de terre à l'aide d'un voltmètre haute tension. Mais vous pouvez vous limiter à une simple inclusion. Dans un convertisseur fonctionnant normalement, en règle générale, une décharge corona se produit entre les bornes des condensateurs multiplicateurs de diode, accompagnée d'un sifflement caractéristique et d'une odeur d'ozone, mais des décharges d'étincelles sont également possibles. Bien entendu, il est impossible de faire fonctionner l’ioniseur d’air sous cette forme. Au minimum, le multiplicateur doit être scellé avec un composé diélectrique. S'il est décidé de sceller un seul multiplicateur, la conception de l'ensemble de l'ioniseur doit être telle que la distance entre l'électrode corona et l'unité haute tension soit d'au moins 1 m, sinon la fiabilité de l'ioniseur d'air chute fortement. et il peut échouer dans quelques mois. Les microcourants commencent à circuler à travers le corps de l'unité haute tension à travers les joints et les espaces existants, qui, avec le temps, se transforment en décharges d'étincelles, provoquées non seulement par le dépôt inévitable de particules d'aérosol sur sa surface, mais également par leur pénétration dans le corps. Dans la conception décrite, toutes les parties de l'appareil sont scellées avec de la colle époxy EDP. Avant le coulage, les composants et éléments sont montés dans un boîtier diélectrique d'une épaisseur de paroi d'au moins 1,5 mm. Il est nécessaire de prendre des mesures pour éliminer d'éventuelles fuites de résine à travers les trous utilisés pour fixer le connecteur, la LED et l'entrée du cordon d'alimentation. Pour ce faire, le diamètre des trous doit être précisément adapté aux éléments correspondants. Vous pouvez utiliser un scellement préalable de ces endroits avec de la colle PVA, "Moment", BF, etc. La colle EDP est utilisée conformément aux instructions qui l'accompagnent. Avant d'être mélangée avec le durcisseur, la base est chauffée à une température de 70...90°C pour augmenter la fluidité et accélérer le processus de durcissement. Mais il faut garder à l'esprit qu'après avoir mélangé les composants, la réaction de durcissement se produit avec le dégagement d'une grande quantité de chaleur. Si le volume de résine est supérieur à 50 ml, un auto-échauffement peut se produire avec ébullition et durcissement en quelques minutes. Il est donc nécessaire d'utiliser une charge (quartz ou sable de rivière) introduite dans la masse déjà préparée pour le coulage dans un rapport volumétrique de 1:1. Le fonctionnement de l'appareil est possible au plus tôt 24 heures après le remplissage du boîtier. Auteur : V.N. Korovine
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