Сразу скажу! Схема не моя, текст не мой.
Если будет нужен какой конс, пишите в личку.
В один прекрасный момент сумма интересных идей связанных с ионизацией воздуха вылилось в решение сделать несложное устройство, которое эти идеи реализует
Во первых, всем известная "люстра Чижевского" давно занимала мое воображение. В магазине был приобретен за немалые деньги ее отдаленный аналог "Супер-плюс". Устройство слегка освежало воздух в комнате и собирало вокруг себя пыль.
Основная часть подобного устройства - это источник высокого напряжения. Имея подобный источник можно провести немало интересных опытов.
Недавно став владельцем автомобиля ВАЗ21074 и столкнувшись с первыми неисправностями, я порядком налазился в Интернете по форумам, посвященным автомобильной тематике. Там я и вычитал о интересном решении ионизировать поступающий в двигатель воздух. При этом повышалась температура горения смеси, менялся угол опережения зажигания и, что меня особенно заинтересовало - наблюдался эффект очистки свечей и цилиндров от нагара. Этой зимой мне пришлось пару раз заводиться в -30 град.С, появился навык выкручивания свечей. Периодически счищаемая корка нагара совсем не радовала.
Схема, ставшая моим прототипом, рассмотрена в статье "Заряженное дыхание".
Пошарив немного по справочникам, я пришел к следующей схеме преобразователя:
Генератор прямоугольных импульсов собран на микросхеме NE555. Частоту следования можно регулировать. Скважность приблизительно равна 2-м. Сигнал с генератора подается на ключевой транзистор. Его стоит выбирать по минимальному сопротивлению канала в открытом состоянии, приличному току и рассеиваемой мощности. Максимальное напряжение сток-исток тоже желательно иметь побольше, чтобы бросок напряжения на первичной обмотке трансформатора не "убил" транзистор в момент его выключения. Большинство мощных MOSFET транзисторов имеют защитный стабилитрон между стоком и истоком, он же работает как диод в обратном напрявлении. На всякий случай предусмотрена цепь "Снаббер", состоящая из VD3, C13, VD2 и подавляющая выброс напряжения, и защитный диод VD4. Чем больше допустимое напряжение сток-исток транзистора (или напряжение отсечки "Снаббера"), тем большую амплитуду напряжения можно будет получить и на вторичной (высоковольтной) обмотке трансформатора. В работающей конструкции, вместо ограничительного диода VD2, был установлен резистор номиналом 1кОм.
В качестве трансформатора использован распространенный строчник ТВС-110ПЦ15. Данные трансформатора(ов) можно посмотреть в справочнике Л.М.Кузинец, В.С.Соколов, "Узлы телевизионных приемников". На всякий случай, если кому-нибудь захочется пересчитать трансформатор, я привожу ниже паспортные и измеренные параметры.
Первичная обмотка содержит 10 витков провода ПЭВ-2 диаметром 1 мм. Штатная высоковольтная обмотка трансформатора (выв.14,15) имеет 1080 витков ПЭВ-2 0,14мм. Измеренная индуктивность вторичной обмотки равна 0,35Гн, сопротивление 110Ом. Первичная, при 10 витках, будет иметь 30мкГн, сопротивлением можно пренебречь. Феррит используется 2000НМС. Между половинками сердечника присутствует немагнитный зазор. По расчетам зазор равен 0,76мм. Если разобрать трансформатор, можно увидеть между половинками магнитопровода два прокладки по (приблизительно) 0,4мм. Эквивалентная магнитная проницаемость получается порядка 210. Сечение магнитопровода 1,82 кв.см, средняя линия 16см. Максимальная индукция для используемой марки феррита равна 0,22Тл. Следует уделить внимание расчету индуктивности первичной обмотки и времени включенного состояния транзистора, т.к. от этих параметров зависит амплитудное значение тока первичной обмотки и величина магнитной индукции. Необходимо избежать насыщения магнитопровода.
Например, при 10 витках в первичной обмотке (индуктивность ~30мкГн) и частоте генератора 5кГц амплитуда тока в первичной обмотке достигает 30А, см. [Модель]. При частоте генератора 15кГц амплитуда тока достигает 12А см. [Модель]. При ограничении индукцией насыщения в 0,22Тл при токе 12А минимальное количество витков первички равно 9-ти. Поэтому, в нашем случае, уменьшать частоту генератора нельзя.
Немного формул для расчетов вышеизложенного [Здесь].
В умножителе следует использовать конденсаторы и выпрямительные диоды с высоким рабочим напряжением. Выпрямительные диоды (столбы) типа КЦ106Г, конденсаторы типа К15-5 на 6,3...10кВ.
Дроссели L1 и L2 не обязательные элементы, но желательные. Их можно изготовить из нескольких I-образных пластин малогабаритного трансформатора типоразмеров Ш6…Ш10. Я использовал по 9 пластин длиной около 30мм, шириной около 6мм. Сложил в стопку, стянул термоусадкой и намотал по 20 витков провода ПЭВ-2 диаметром 1мм. Можно использовать ферритовые стержни из старого импульсного блока питания.
Мои варианты печатных плат можно посмотреть ниже. Масштаб: 200%, шаг сетки 1,27мм.
Низковольтная часть:
Умножитель напряжения:
Конструкцию излучателя и прочие полезные рекомендации см. в статье "Заряженное дыхание" .
Скоро сделаю печатные платы и начну эксперименты.
Кое-какие дополнительные сведения:
Искровой (воздушный) промежуток пробивается при напряженности поля 3 МВ/м. Следовательно, 1мм соответствует приблизительно 3кВ. Электрическое поле над плоскостью и над острой гранью проводника существенно различаются. С "иголки" заряд стекает при значительно больших искровых промежутках.
Некоторые строчные трансформаторы ТВС-хх изготовлены без немагнитного зазора, поэтому имеют большие значения индуктивностей обмоток. При одной и той же частоте генератора можно достичь меньшей амплитуды тока первичной обмотки, но, если внимательно посмотреть на формулу минимального количества витков, то ясно, что от индукции насыщения это не спасет. Произведение L и Imax при одной и той же частоте преобразователя и напряжении питания (см. Вольт-секундная площадь) останется тем же, т.к. их значения обратно пропорциональны.
14.02.2006г.
Прибор заработал!
Теоретически, я был готов к электрическим дугам или светящимся в темноте электродам. Чтобы прикинуть величину напряжения на выходе умножителя, я решил собрать разрядник. Первый вариант был в виде двух проволочек, направленных друг на друга. Концы проволочек были достаточно острыми, поэтому разряд прошибал расстояние около 30мм. Следует избегать любых острозаточенных проводников на высоковольтной стороне устройства! Обкусанные после пайки выводы конденсаторов и выпрямительных столбов светились в темноте. Позднее я закрыл их капелькой припоя и замазал клеящим пистолетом.
После первых, достаточно громких, "выстрелов", стало слегка не по себе
Разрядник я переделал - изогнул два медных электрода так, как показано на рисунке ниже:
Искра между электродами загорается при расстоянии около 11мм, что соответствует напряжению на выходе умножителя около 33кВ.
Для первых опытов первичную обмотку я намотал побольше - 20витков. Частоту преобразователя установил около 20кГц. В качестве силового транзистора использовал IRFZ46N. Потребляемый ток устройства около 700мА. С искрой немного больше (на ~100мА). Регулировать выходное напряжение следует, изменяя число витков первичной обмотки. Меняя частоту генератора это делать не так эффективно. Намотав 10 витков в первичной обмотке, я получил электрические пробои между проводниками печатной платы в умножителе. Возможно, следует развести плату умножителя заново, учитывая эти недостатки. В своих опытах я остановился на 18 витках в первичной обмотке.
Уменьшение частоты работы преобразователя приводит к увеличению потребляемого тока. В случае насыщения магнитопровода потребляемый ток существенно возрастет. Некоторую роль в ограничении потребляемого тока играет внутреннее сопротивление маленького аккумулятора, который я использовал для опытов.
Устройство еще в процессе наладки, картинки можно посмотреть ниже:
Чтобы было легче сориентироваться в минимальном числе витков первичной обмотки, я сделал расчет их количества через величину напряжения питания и частоту преобразователя. Скважность импульсов генератора получается чуть больше 2-х. Расчет сделан при фиксированном значении, равном 2-м (т.е. с небольшим запасом).
Требуемое число витков при ограничении индукцией насыщения.
Расчет частоты генератора на NE555:
06.03.2006г.
Пару слов об изоляционных материалах.
Пробивная напряженность электрического поля полиэтилена колеблется от 40 до 150 МВ/м, поливинилхлорида ~50 МВ/м, т.е в 15 раз больше чем у воздуха. Из старого телевизора я вытащил пару высоковольтных проводов с двойной поливинилхлоридной изоляцией. Толщина изоляции около 3мм. Надеюсь, этого хватит, чтобы избежать электрического пробоя на корпус при эксплуатации устройства.
В качестве материалов для изготовления излучателя были использованы алюминиевый баллончик из-под лака для волос диаметром 45мм и сантехническая полиэтиленовая труба диаметром 50мм. Баллончик вплотную входит в полиэтиленовую трубу и его будет просто закрепить. Полиэтилен не очень термостойкий материал, но для эксперимента подойдет.
Из баллончика была вырезана цилиндрическая заготовка длиной ~11см. С одного края сделан надрез и отогнут контактный лепесток, который будет выходить наружу. От полиэтиленовой трубы отрезана заготовка ~19см. В торцах трубы сделаны пропилы, чтобы вставить туда текстолитовые планки, на которых будет держаться стальная струна. Я использовал 1-ю гитарную. В пропилы вместе с текстолитовыми планками (шириной ~5мм) вставлены плоские разъемы - "лопаточки". Один имеет контакт с отогнутым лепестком "трубки", другой соединен монтажным проводом с натянутой на текстолитовых планках струной. См. ниже фотографии готового излучателя.
10.03.2006г.
Параллельно конденсатору С1 для индикации работы устройства я решил поставить светодиод с балластным резистором. Горящий светодиод одновременно показывал бы целостность плавкого предохранителя.
Потом сделал "варварскую" по отношению к предохранителям защиту от переполюсовки питания, включив параллельно конденсатору С1 диод КД212 катодом к "плюсу" питания.
Высоковольтную часть преобразователя я решил оторвать от "минуса" источника питания. Мне не очень понравилось ощущать на себе разряды статики при отключении клеммы аккумулятора.
При включении устройства центральный электрод (струна) излучателя светится в темноте фиолетовым светом и присутствует характерное шипение. Это коронный разряд, который образуется за счет взаимодействия стекающих с электрода зарядов и молекул газов. Если на центральном электроде отрицательный потенциал, то корона будет называться отрицательной. Если поменять полярность - положительной.
Излучатель в виде трубки является эффективной нагрузкой. При ее подключении напряжение на выходе умножителя снижается. Без нагрузки возможны электрические пробои в "узких" местах, поэтому следует позаботиться о качественной изоляции.
Ради эксперимента я собрал еще одну конструкцию излучателя. Над пластиной фольгированного текстолита я натянул струну, закрепив ее на текстолитовых изоляторах. На струну подал отрицательный потенциал, на пластину положительный. При этом, в перпендикулярном струне направлении хорошо ощущался поток свежего воздуха. Получился домашний вариант ионизатора воздуха.
14.03.2006г.
В общем, конструкция, которую можно увидеть ниже на фотографиях, была установлена под капотом. После чего недельку поездил с ионизатором. Небольшой эффект есть. Чуть получше тяга на верхних передачах. Ездил я, как показал последний технический осмотр, с завышенным CO на малых оборотах. Последняя регулировка карбюратора была зимой. Сейчас карбюратор мне отрегулировали чтобы я смог технический осмотр пройти. Пока ионизатор лежал на столе, сделал ему контрольный осмотр. На трубке излучателя осел приличный слой мелкой черной пыли. Повреждений (оплавлений) и дефектов не обнаружил. Вылез ожидаемый недостаток конструкции - на стоянке приходится открывать капот, чтобы выключить ионизатор. Решить эту проблему можно с помощью дополнительного реле.
20.06.06г.
Ivanuch.
Последний раз редактировалось: nikola_S (14 Сентября 2009 22:46), всего редактировалось 1 раз