Настольный аэроионизатор воздуха

Схемы / Прочие схемы
Administrator
1 413
14-04-2017, 20:34
0

Детали. Диоды выпрямительного моста УЭ1-У04 типа 1М007 заменимы любыми аналогичными с допустимым прямым током не менее 0,3 А и обратным напряжением не менее 400 В, например, типа КД105(Б, В, Г), КД226 (В-Е), КД243 (Г-Ж), КД247 (Г-Ж), КД209 (А-Г) и т.д. Вполне возможно использование и диодных мостиков типа КЦ405, КЦ402, КЦ407 и т.д. Но в этом случае разводку печатной платы нужно видоизменить. Конденсатор С1 любого типа на требуемое напряжение емкостью 10-30 мкФ. В моей конструкции установлен ("лежа") К50-12. Конденсатор С2 типа К50-35, его емкость также не критична и может быть в пределах 50-200 мкФ. Рабочее напряжение должно быть больше напряжения стабилизации стабилитрона VD5. Конденсатор С3 типа К73-17, его емкость может быть в пределах 0,022-0,1 мкФ. Конденсатор С4 должен быть высокого качества (малый tg5, т.е. тангенс угла диэлектрических потерь должен быть поменьше). Я применил типа К78-2. Это хорошие конденсаторы. Они пригодны даже для разделительных элементов между ламповыми каскадами качественного усилителя звука. Конденсатор С5 слюдяной типа КСО, а С6 - КД. Контурный конденсатор С13 составлен двумя последовательно соединенными конденсаторами типа К15-5 емкостью 2200 пФ с рабочим напряжением 6,3 кВ каждый. Суммарная емкость 1000 пФ, а эквивалентное напряжение 12 кВ. Подстроечные резисторы R9 и R10 типа СП3-38б. Резистор R14 высоковольтный типа КЭВ-2. Остальные резисторы типа МЛТ (можно МТ). Диоды высоковольтного умножителя Д9-Д18 типа КЦ106Г, можно установить КЦ106В и даже кЦі06Б.

Сейчас на рынке можно приобрести самые разнообразные радиокомпоненты. Но, как показывает практика, радиоэлементы чаще выходят из строя по причине перенапряжений, чем от токовых перегрузок. А нередко бывает так, что детали просто не соответствуют тем параметрам, которые гарантированы в ТУ. Конденсаторы умножителя С7-С12 и С14-С17 также должны иметь коэффициент нагрузки поменьше (не 0,7, как обычно допускается по напряжению). Я установил К15-4 (470 пФх20 кВ), так что запас по прочности достаточный. Дело в том, что сжечь элементы умножителя легче всего именно в процессе наладки (или экспериментов, как это и бывало). Так что запас по электрической прочности в данном случае - не роскошь, а необходимость. Во время экспериментов на II обмотке вполне могут возникать импульсы (выбросы) напряжения, которые значительно превышают номинальное или рабочее напряжение II обмотки трансформатора Т1. А это и приводит к дефектам диодов и конденсаторов умножителя. И лишь в хорошо налаженной схеме можно установить элементы с коэффициентом нагрузки 0,7 или 0,5 без риска вывести их из строя.

Теперь о самом "страшном" - импульсном трансформаторе. От аккуратности изготовления этого изделия во многом зависит надежность прибора в целом. Сердечник - ферритовый магнитопровод марки 600НН 0 8 мм и длиной 160 мм. Обе обмотки размещены на секционированном каркасе. Чтобы избежать лишних хлопот с вытачиванием секционного каркаса, был проверен более доступный вариант секционированного исполнения обмоток трансформатора Т1. Этот способ не требует применения токарных работ и как нельзя лучше подходит для домашних условий изготовления секционированных катушек и трансформаторов в импульсной схемотехники. Сначала на ферритовый стержень наматывают 3-4 слоя трансформаторной (пропарафиненной) бумаги. Подойдет и любая другая плотная бумага. После этого измеряют диаметр полученного изделия штангенциркулем. Нарезают заготовки из нефольгированного стеклотекстолита квадратной формы размером 30х30 мм. Их должно быть 11 шт.

Подойдет и любой другой электроизоляционный материал толщиной более 0,5 мм. В центре заготовок сверлим отверстие по диаметру заготовки, измеренному штангенциркулем. Эти заготовки впоследствии должны быть под рукой, так как технология изготовления потребует быстроты установки ее на стержень. Все обмотки намотаны проводом ПЭЛШО 0,25. Этот провод двойной изоляции, и здесь это не является излишеством. Производить намотку более толстым проводом не стоит, так как провод не поместится в предусмотренные секции, и обмотки будут занимать неоправданно громоздкое пространство в корпусе прибора. Меньший диаметр - пожалуйста. Итак, первую изоляционную прокладку фиксируют на ферритовом стержне клеем или скотчем вблизи одного из концов феррита. Всего должно быть десять секций на ферритовом стержне. Поэтому любым пишущим предметом делаем разметку для размещения будущих прокладок-перегородок необходимых секций-обмоток.

После этого устанавливаем и вторую изоляционную прокладку. Закрепляем ее нитками со стороны, где будем мотать. В образовавшейся катушке наматываем 300 витков. Так делаем 10 раз подряд. Считаем, что II обмотка уже намотана и содержит 3000 витков провода ПЭЛШО 0,10,25. Теперь остается намотать I обмотку. Она расположена сверху, т.е. поверх II обмотки. Ее также "разбивают", но только на четыре секции, считая от "холодного" конца (верхний по схеме вывод I обмотки). Ни в коем случае нельзя производить намотку вблизи вывода II обмотки, где будет присутствовать напряжение несколько киловольт! В каждой из четырех секций размещено по 75 витков такого же провода, как и ранее (т.е. всего 300 витков). Таким образом удается избежать технологических проблем с изготовлением секционированного каркаса и дефицитов в процессе изготовления высокочастотного трансформатора.

Действительно, измерьте прибором для измерения емкости емкость данной катушки (II обмотки). Приятно удивит тот факт, что емкость фактически ничтожна! Тоже справедливо и для I обмотки этого трансформатора (единицы пФ!). Отмечу, что длину ферритового стержня можно как уменьшить в 1,5 раза, так и увеличить в 1,5 раза. Можно изменить в широких пределах и соотношения витков. Но электрического пробоя (см. выше) не избежать никак без диэлектрического наполнителя (герметизатора), если захотите "вытянуть" более высокое напряжение с обмотки II Т1. Благодаря тому, что форма щечек секционированного каркаса квадратная, трансформатор можно легко закрепить на печатной плате. Транзистор УТ1 выбран с параметром Д1т2_1э>>300 (Ig=const=1 мкА). Транзистор VT2 отобран с помощью измерителя 0_кэмакс (>>1200 В). Вместо транзистора КТ828А устанавливаем также и КТ838А. С другими типами транзисторов работу аэроионизатора не проверял. Хотя можно предположить, что вполне подойдут и КТ872А, и производства дальнего зарубежья В11508, и т.д.

Конструктивное исполнение. Все элементы схемы рис.1, кроме умножителя напряжения, размещены на печатной плате (рис.2), которая помещена в пластмассовый корпус размером 150х180х45 мм. Высоковольтный умножитель напряжения размещен в отдельном корпусе размером 140х70х60 мм. У конденсаторов К15-4 имеются резьбовые контакты с одной сто-

роны корпуса. Поэтому они прикреплены к изоляционной пластине гайками. Диоды КЦ106Г припаяны непосредственно к выводам этих конденсаторов. В верхней крышке пластмассового корпуса установлена изоляционная трубка 0 16 мм и длиной около 20 см. К выводу резистора Р14 припаяно 12 проводов из нихрома 0 0,15 мм и длиной около 30 см. Эти проводники через изоляционную трубку выходят наружу. Это и есть излучатель отрицательных аэроионов воздуха. Он представляет собой своеобразную метелку из 12 проводов длиной более 10 см, считая от края изоляционной трубки. И еще один очень важный момент. Детали высоковольтного умножителя должны быть залиты компаундом. Хорошо подходит парафин. Не верьте описаниям конструкций ионизаторов, где высокое напряжение >25 кВ и не требуется заливка компаундом. Якобы достаточно закруглить края острых паяных соединений и все. Но это не так. Чем выше напряжение, тем сильнее идут процессы, сопровождающиеся только прогрессированием. А это слишком быстро приводит к дефекту деталей умножителя. Совсем другое дело - герметизация деталей умножителя. И только перекрыв доступ воздуха (кислорода!) к элементам высоковольтных схем, мы предохраняем их от скорых дефектов. Вот почему все умножители напряжений для телевизоров имеют герметичное исполнение, хотя их высокие напряжения находятся в пределах 16-27 кВ (и даже меньше).

Блок преобразователя и блок умножителя соединены между собой высоковольтным кабелем длиной около 120 см. Если такого кабеля в наличии нет, то его заменяют самодельным. Такой кабель изготовляют из радиочастотного телевизионного типа РК-75. Для этого достаточно удалить оплетку-экран. Нижний по схеме отвод II обмотки трансформатора Т1 соединяют отдельным многожильным изолированным проводником. Предпочтение отдаем кабелю РК-75 с многожильным центральным проводником. Это особенно важно, если ионизатор планируется использовать при частных переменах рабочих мест. Провод будет много раз изгибаться, значит, его надежность, прочность должны этому соответствовать. Если же конструкцию выполнить в едином корпусе, то придется все внутреннее пространство заполнять компаундом. В противном случае выходит из строя микросхема генератора и другие элементы преобразователя напряжения. Но зато легко избавляемся от соединительного высоковольтного кабеля.

О налаживании. Схема, собранная на исправных радиокомпонентах, начинает работать сразу. Первое включение производят с помощью лабораторного автотрансформатора (ЛАТРа) с амперметром, имеющим предел измерения тока 0-100 мА. Установив напряжение ЛАТРом на минимум, постепенно его увеличиваем. Исправная схема не должна потреблять большого тока. Но расстроенная конструкция может потреблять ток 50-70 мА и даже больше. Поэтому выходной транзистор, снабженный небольшим радиатором CAL (70х70х1,5 мм), будет сильно прогреваться. А в то же время хорошо отлаженный экземпляр потребляет ток от сети около 33 мА (не более 40 мА). Теперь транзистор будет едва теплым на ощупь. Когда напряжение на стабилитроне станет близким к напряжению стабилизации, можно начинать регулировку параметров генератора. Движки подстроечных резисторов оставляем в таком режиме работы генератора, при котором обеспечивается наибольшее выходное напряжение на выходе умножителя. Я при налаживании отключал умножитель от II обмотки трансформатора Т1. Используем однополярный выпрямитель на диоде КЦ106Г и один конденсатор 470 пФх20 кВ. Кроме того, применяем токоограничивающий резистор сопротивлением 100 МОм типа КЭВ-2 и головку на 50 мкА. Получаем вольтметр с верхним пределом на 5 кВ. Впрочем, напряжение можно контролировать и в точке соединения конденсаторов С8 и С10 с диодами VD10 и VD11 через такой же резистор. Но это возможно, пока умножитель негерме- тизирован. В моей конструкции сопротивление резистора R9 равно 125 кОм, а R10 = 287 кОм (измерены универсальным вольтметром типа В7-38).

После этого подбирают сопротивления резисторов R12 и R13. Резистор R13 можно и не подбирать, если сопротивление его в пределах 47-100 Ом не ухудшает работу схемы в целом. Сопротивление резистора R12 подбирают с точки зрения получения максимального напряжения на обмотке II трансформатора Т1. Нужно не просто "попасть в резонанс" с контуром, образованным I обмоткой трансформатора Т1 и конденсатором С13, но и найти (в буквальном смысле этого слова!) наивыгоднейший режим работы преобразователя. А резистор R12 как раз влияет на такой режим работы транзистора VT2. Честно говоря, все регулировки влияют как на величину импульсного напряжения на выходе II обмотки Т1, так и на потребляемый прибором ток от сети. И еще. Нельзя забывать о технике безопасности, так как элементы схемы преобразователя гальванически соединены с электрической сетью!

Литература

Штань Ю.А., Штань В.Ю. О некоторых особенностях применения ионизаторов воздуха (аппараты "Люстра Чижевского")//Радіоаматор. - 2001. - № 1. - С.24.
Зызюк А.Г. Ионизаторы воздуха//Радіоаматор. - 2000. - № 5. - С.36.
Лебедев В.Д, Лебедев Д.В. Ионизатор воздуха//Радіоаматор. - 2000. - № 8. - С.28.

Обсудить на форуме