台式空气离子发生器。方案、说明

台式空气离子发生器。无线电电子电气工程百科全书

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关于空气负离子对人类健康的好处已经说了很多。让我们简单回顾一下人工空气电离给我们带来了什么。首先，也是最重要的，电脑显示器和电视可以中和室内空气中的负离子。因此，至少需要能够有效抑制显示器和电视产生的正电荷的装置。

此外，空气离子发生器必须在房间的空气空间中产生必要的额外量的负离子，即空气离子发生器装置不仅必须补偿不足，而且还必须产生额外量的负离子。我们列出了空气中缺乏负离子的主要负面影响：疲劳、烦躁、失眠、急性呼吸道疾病 (ARI)、中枢神经系统 (CNS) 和心血管系统疾病。 [1] 中很好地描述了使用空气离子发生器的优点。使用离子发生器可以减缓衰老过程，治疗多发性硬化症、老年消瘦症，改善老年骨融合过程。免疫力提高。作者正确地警告说，只有系统地吸入电离空气才能达到预期的结果。我不能不同意这个观点。

一切都会好起来的，但是 Chizhevsky 枝形吊灯的尺寸很大，这会在我们狭窄的公寓中引起相应的问题，尤其是天花板较低的公寓。但这还不是天花板上使用这种“吸盘”的全部。在[2]中，正确地指出天花板上覆盖着细小的灰尘。有必要对奇热夫斯基枝形吊灯所在的天花板表面进行额外的隔热，或者降低后者的悬挂高度，或者同时进行两者。

枝形吊灯的大尺寸仅仅是为了获得必要的负离子产生效率。所谓的负离子线发射器似乎可以解决这种情况[2]。这些散热器的长期运行证实了其在空气负离子辐射效率方面的优越性。但至少它们有两个阻碍其运作的重大缺点。首先，沿着拉伸的金属丝，墙壁上覆盖着细小的灰尘。其次，房间里“散布”着这样的发射器，令人不愉快：不，不，有人会弄断这些电线。为什么不制作桌面版的空气离子发生器呢？毕竟，只有在这种情况下，我们才能在任何房间呼吸电离空气，而不必“粘在”每个房间的天花板上。空气离子发生器装置的这种设计允许您将其直接安装在我们的工作场所。无论是办公桌，还是无线电机械工程师、专业程序员的工作场所、运动模拟器附近等。

传统上使用约 220 V 低频网络电压转换器来转换所需的负极性高电压是非常不可取的。这在文献中已经提到过。出现明显的纹波幅度，叠加在高压电压上。您可以通过增加转换器电路的工作频率来以最简单的方式摆脱这个问题。

如果修改转换器的电路，则可以避免与低压电源绑定相关的问题。毕竟，您必须承认，例如 [2] 或 [3] 中发布的空气电离器电压转换器非常高效。

[2]的构造运行了很长时间，系统整体的稳定性和可靠性没有出现问题。但绑定到 12 V 稳压器只会干扰系统的移动性，尤其是在离子发射器（“枝形吊灯”）方面。类似的说法对于构造来说是相当公平的[3]。该转换器需要两个电压源：30V (280mA) 和 5V (40mA)。该设计（图 1）允许在向空气离子发生器提供转换器电路时无需安装网络稳定器。

（点击放大）

该电路消耗的电流不超过几十mA。除了设计乘数之外，几乎所有部件都装在一个小塑料盒中。仅晶体管VT2装有小型散热器。

二极管电桥VD1-VD4的电源电压通过限流电阻R1和R2提供。因此，在最不利的情况下（例如电解电容C1击穿），通过二极管电桥的电流不能超过0,5A。1N4007二极管可以承受至少1A的直流电流（Uobr≤1000五）。对于危急情况，电路中有一个可承受 0,25 A (.U1) 电流的熔断器。

来自电容器C1的正电压同时提供给电路的两个部分。第一个是通过电阻R7到达脉冲变压器T1并到达高压晶体管VT2的集电极。第二个 - 通过镇流电阻器 R3-R6 到 DD14 微电路的引脚 1，并通过限流电阻器 R12 到“累积”晶体管 VT1 的集电极。由于VD5稳压二极管的存在，这一段电路的电源是稳定的。该设计的主振荡器组装在经过长期验证的“二极管”电路上。

这些是元件 DD1.1、DD1.2、C5、VD6、VD7、R9 和 R10。该电路的加电是通过并联微电路DD1.3、DD1.4的两个附加元件来实现的。从限流电阻R11的输出，矩形控制脉冲被馈送到晶体管VT1。升压电容器C6的小电容有助于晶体管VT1的快速截止。信号从该晶体管的发射极馈送到末级（晶体管 VT2）的基极。该电路的一个显着特征是存在低阻值电阻器R13（51欧姆），即51欧姆。

众所周知，高压晶体管的UKEmax值只有通过严格调节连接在基极和发射极端之间的电阻的阻值才能保证。无线电业余爱好者只是忘记了这一点，对他们设计中的高压晶体管的“致命”结果感到惊讶。这就是为什么直到最近，通过脉冲变压器“构建”的高压电路的电压转换器的输出级仍然如此普遍。后者连接在输出晶体管的基极和发射极之间。这就是“一石二鸟”。第一种是晶体管基极和发射极输出端的直流短路（几乎短路）。即UKEmax的问题自动解决（UKEmax，受基极和发射极之间的电阻限制）。第二个是在该晶体管锁定期间接收、提供脉冲的可能性。但是，如您所知，这是从双极晶体管的基极“吸”少数载流子的最佳方法。但由于图 1 的电路中没有大的开关功率，因此可以通过关键晶体管 VT2 的简单控制系统来实现。由于我们的系统是谐振的，我们必须仔细选择脉冲参数。这是通过安装在板上的两个微调电阻器 R9 和 R10 来完成的。

单独选择暂停的持续时间 (tp) 和脉冲 (ti)。这是在所需的高输出电压（≥25 kV）下实现良好功耗性能的唯一方法。通过改变电容器 C5 的电容值（20-50 kHz）来选择频率。必须强调的是，不仅时钟发生器芯片，晶体管VT3也由最简单的参数稳定器（R6-R5、VD1）供电。这就是为什么优化大功率输出晶体管VT2的控制电路如此重要。顺便说一句，我的设计选项保持有效，直到电阻器 R13 的电阻减小到 33 欧姆（含）。即实际使用的是小功率电压源，“两线”一个。

安装在集电极电路 (R12) 中的电阻器正好充当这种脉冲形状优化器。由于它的存在，可以从电路中“挤出”所有必需的东西，即完成任务。晶体管VT2的负载是脉冲变压器T1的初级(I)绕组。该绕组与电容器C13I一起构成振荡电路。这种设计提供了离子发生器整体的高且稳定的效率。二极管VD8用于保护晶体管VT2免受反向电压的影响。

关于电容C4。如果没有这个元件，电路将无法正常工作。老实说，我们测试了输出级电路的几种变体以及为这些电路供电的节点。如果电阻器与放大器负载一起安装，那么隔直电容器不仅是需要的，而且是必要的。否则，无法保证放大元件本身的正常工作。此外，安装“振铃”实例作为隔直电容器会导致悲惨的结果。

如果负载以 20-30 kHz 或更高的频率“振荡”，则隔直电容器必须能够消除这些“振荡”，即“接管”并靠近普通电线。考虑声音工程。关于测量设备修正的畸变已经说了很多。而且只是偶尔会有关于所用电容器质量的评论。频率最低的电容器是电解电容器。这就是为什么在关键情况下，它们会以更高的频率（非电解频率）分流。

交流电压从脉冲变压器T1的次级(II)绕组提供给装配在元件C7-C12、C14-C17和D9-D18上的高压倍压器。

乘法器链路数量的增加（传统乘法器链路为 10 个，而传统乘法器链路为 6 个）使得可以将脉冲变压器 T3 的绕组 II 的输出电压降低至 2,5 kV（1 kV 已经足够）。这将变压器的运行模式推离了可能发生电气击穿的运行区域。后一种情况对于这个绞纱来说是非常危险的。经实验和运行证实，变压器在4kV以下运行稳定，不存在“电晕”等危险效应。将 II 绕组上的电压增加到 5 kV 可能会导致匝间绝缘击穿，从而使变压器禁用。也就是说，当脉冲变压器不填充化合物时，只有在输出电压不超过4kV时才允许其可靠工作。我不想用化合物填充这个产品。因此，决定增加乘法器链接的数量。除其他外，这会根据在电压倍增器上建立的电压来卸载电压倍增器的元件。

后一种情况将感谢我们，因为电压倍增器的元件不会出现故障。同时，我已经修复了六级高压倍增器，二极管和电容都要更换（“输出”为-30kV，没有输出短路）。

细节。 1N4 型整流桥二极管 VD1-VD4007 可用允许正向电流至少 0,3 A 和反向电压至少 400 V 的任何类似二极管替代，例如 KD105 (B、V、G)、KD226 (V-E) 型）、KD243（女士）、KD247（女士）、KD209（A-G）等很可能使用KTs405、KTs402、KTs407等二极管电桥。但在这种情况下，PCB布局需要修改。所需电压的任何类型的电容器C1，容量为10-30微法。

在我的设计中，安装了K50-12（“躺着”）。电容器C2型号为K50-35，其电容量也并不重要，可以在50-200微法范围内。工作电压必须大于齐纳二极管VD5的稳定电压。电容器C3型号为K73-17，其电容量可在0,022-0,1uF范围内。电容C4必须是高质量的（tgδ小，即介质损耗角正切要小）。我使用的是K78-2型。这些都是很好的电容器。它们甚至适用于分隔高品质声音放大器的管级之间的元件。电容器C5为云母型KSO，C6为KD。回路电容器C13由两个K15-5型电容器串联而成，容量为2200pF，工作电压为6,3kV。

总电容为1000 pF，等效电压为12 kV。微调电阻器 R9 和 R10 类型 SP3-38b。电阻R14高压型KEV-2。其余电阻为MLT型（也可使用MT）。高压倍增二极管D9-D18型号为KTs106G，可以安装KTs106V甚至KTs106B。

现在市场上您可以买到各种各样的无线电元件。但是，实践表明，无线电元件经常因过电压而不是电流过载而发生故障。而且经常会出现细节与规格中保证的参数不相符的情况。倍增器电容器 C7-C12 和 C14-C17 也应具有较低的负载系数（不是 0,7，正如电压通常允许的那样）。我安装了K15-4（470 pFx20 kV），因此安全裕度足够。事实是，在调整（或实验，正如它所发生的那样）过程中精确地烧毁乘法器的元素是最容易的。所以这种情况下的电气强度裕度不是奢侈的，而是必需的。在实验过程中，II绕组上很可能出现电压脉冲（浪涌），其明显超过变压器T1的II绕组的额定或工作电压。这会导致乘法器的二极管和电容器出现缺陷。只有在完善的方案中，才能安装负载系数为 0,7 或 0,5 的元件，而不会有损坏元件的风险。

现在来说说最“可怕”的——脉冲变压器。设备整体的可靠性很大程度上取决于该产品的制造精度。磁芯是600NN品牌的铁氧体磁路，∅8毫米，长度为160毫米。两个绕组都放置在分段框架上。为了避免转动分段框架带来不必要的麻烦，测试了 T1 变压器绕组分段版本的更实惠版本。这种方法不需要使用车削加工，最适合家庭生产脉冲电路中的分段线圈和变压器。首先，将 3-4 层变压器（石蜡）纸缠绕在铁氧体棒上。任何其他厚纸都可以。之后，用卡尺测量所得产品的直径。毛坯由无箔玻璃纤维切割而成，尺寸为 30x30 毫米的方形。应该有11个。

厚度大于0,5mm的任何其他电绝缘材料也是合适的。在工件的中心，我们根据工件的直径钻孔，用卡尺测量。这些毛坯随后应准备就绪，因为制造技术需要其在杆上的安装速度。所有绕组均采用 PELSHO 0,25 线绕制。这根电线是双重绝缘的，在这里并不过分。不值得用较粗的电线缠绕，因为电线不适合所提供的部分，并且绕组将占用设备外壳中不合理的庞大空间。请较小的直径。因此，第一绝缘垫片在铁氧体一端附近用胶水或胶带固定在铁氧体棒上。铁氧体棒上总共应该有十个部分。因此，我们用任何书写物体进行标记，以适应未来必要的部分绕组的间隔件-分区。

之后，安装第二个绝缘垫片。我们用线从缠绕它的一侧将其固定。在最终的线圈中，我们绕了 300 匝。我们连续这样做 10 次。我们认为第二个绕组已经绕好并包含 3000 匝 PELSHO 0,10,25 线。现在剩下的是缠绕 I 绕组。它位于顶部，即在第二个绕组上。它也被“损坏”，但仅分成四部分，从“冷”端开始计数（根据图表，I 绕组的顶部输出）。

任何情况下都不应在 II 绕组输出附近进行绕线，因为那里将存在几千伏的电压！四个部分中的每一个都包含 75 匝与之前相同的电线（即总共 300 匝）。因此，可以避免分段框架的制造的技术问题以及高频变压器的制造过程中的缺陷。

实际上，用电容测量装置测量该线圈（绕组 II）的电容。令人惊喜的是，容量实际上可以忽略不计！该变压器的 I 绕组也是如此（pF 单位！）。我注意到铁氧体棒的长度可以减少1,5倍或增加1,5倍。

可以在大范围内改变匝数比。但是，如果您想从 II T1 绕组“拉动”更高的电压，那么如果没有电介质填充物（密封剂），则无法以任何方式避免电击穿（见上文）。由于截面框架的颊部形状为方形，变压器可以容易地安装在印刷电路板上。晶体管 VT1 的选择参数为 Δh21e>>300 (Ib=const=1 μA)。使用 Ukemax 仪表 (>> 2 V) 选择晶体管 VT1200。我们还安装了 KT828A，而不是 KT838A 晶体管。我没有用其他类型的晶体管检查空气离子发生器的运行情况。虽然可以认为KT872A和BU508等国外生产的都相当合适。

结构执行。图 1 中电路的所有元件（除电压倍增器外）均放置在印刷电路板上（图 2），该印刷电路板放置在尺寸为 150x180x45 mm 的塑料盒中。

高压倍增器放置在一个尺寸为 140x70x60 mm 的单独外壳中。电容器 K15-4 在外壳的一侧有螺纹触点。因此，它们用螺母固定在绝缘板上。二极管 KTs106G 直接焊接到这些电容器的端子上。塑料壳上盖内安装一根D16mm、长约20cm的绝缘管，14根直径∅12mm、长约0,15cm的镍铬丝焊接在电阻R30的端子上。通过绝缘管。这是空气负离子发射器。它是一种由12根电线组成的圆锥花序，从绝缘管边缘算起，长度超过10厘米。

还有一点非常重要。高压倍增器的细节必须用化合物填充。石蜡效果很好。不要相信离子发生器设计的描述，其中高压≥25 kV并且不需要复合。据称，将尖锐焊点的边缘修圆就足够了，仅此而已。但事实并非如此。电压越高，该过程越强，并且仅伴随进展。这很快就会导致乘法器部件出现缺陷。

完全不同的事情是倍增器部件的密封。只有通过阻止空气（氧气！）进入高压电路的元件，我们才能保护它们免受快速缺陷的影响。这就是为什么所有电视电压倍增器都是密封的，尽管它们的高电压在 16-27 kV（甚至更低）范围内。

转换器块和倍增器块通过一根约120厘米长的高压电缆互连，如果没有这样的电缆，则用自制的电缆代替。这种电缆由RK-75型射频电视制成。为此，只需拆下编织网即可。根据该方案，变压器T1的绕组的抽头II与单独的绞合绝缘导线连接。

我们优先选择带有绞合中心导体的 RK-75 电缆。如果离子发生器计划用于私人工作变动，这一点尤其重要。电线会弯曲很多次，这意味着它的可靠性和强度必须与此相对应。如果设计是在单个外壳中进行的，那么所有内部空间都必须用化合物填充。否则，发电机芯片和电压转换器的其他元件会发生故障。但另一方面，我们可以轻松摆脱连接的高压电缆。

关于锻造。该电路组装在可维修的无线电元件上，立即开始工作。首次接通是使用实验室自耦变压器 (LATR) 和电流测量限值为 0-100 mA 的电流表进行的。

将 LATR 的电压设置为最小值后，我们逐渐增加它。好的电路不应消耗太多电流。但失谐设计可能会消耗 50-70 mA 或更多电流。因此，配备小型 CAL 散热器 (70x70x1,5 mm) 的输出晶体管会变得非常热。与此同时，一个成熟的实例消耗的网络电流约为 33 mA（不超过 40 mA）。现在晶体管摸起来几乎不热。当齐纳二极管上的电压接近稳定电压时，您可以开始调整发电机参数。我们将微调电阻器引擎置于发电机的这种操作模式下，该模式在乘法器的输出端提供最高输出电压。在调整过程中，我将倍增器与变压器T1的第二绕组断开。

我们在 KTs106G 二极管上使用单极整流器和一个 470 pFx20 kV 电容器。另外，我们使用了KEV-100型阻值为2MΩ的限流电阻，头为50μA。我们得到一个上限为 5 kV 的电压表。然而，也可以通过同一电阻器在电容器C8和C10与二极管VD10和VD11的连接点处控制电压。但只要乘法器没有被密封，这就是可能的。在我的设计中，电阻器 R9 的电阻为 125 kOhm，R10 = 287 kOhm（使用 B7-38 型通用电压表测量）。

然后选择电阻R12和R13的阻值。如果电阻器R13的阻值在47-100欧姆范围内不影响整个电路的工作，则可以不选择电阻器R12。电阻R1的阻值是从获得变压器T1的绕组II上的最大电压的角度来选择的。不仅需要与变压器 T13 的第一绕组和电容器 C12 形成的电路“谐振”，而且还需要找到（字面意义上的！）最有利的操作模式。转换器。而电阻R2正好影响晶体管VT1的这种工作模式。老实说，所有的调整都会影响II绕组TXNUMX输出处的脉冲电压的大小，以及设备从网络消耗的电流。并进一步。我们决不能忘记安全，因为转换器电路的元件通过电流连接到电网！

参考文献：

Shtan Yu.A.，Shtan V.Yu。关于使用空气电离器（设备“Chizhevsky's Chandelier”）//Radioamator 的一些功能。 - 2001 年。- 第 1 期。第 24 页。
Zyzyuk A.G. 空气离子发生器//辐射发生器。 - 2000。 - 第 5 号。 - 第 36 页。
列别捷夫 V.D., 列别捷夫 D.V. 空气离子发生器//辐射发生器。 - 2000 年。第 8 期。- 第 28 页。

作者：A.G. 日久克

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