Ионизатор воздуха своими руками — руководство по сборке

Перевод статьи из блога индийского инженера Амальдева В.

Этот проект вызревал у меня в голове порядка двух лет, и я всё никак не мог им заняться. В проекте нет ничего сложного или слишком технологичного. Любой человек, умеющий мастерить что-либо руками, должен с ним справиться без особых проблем. Я выложил весь проект в свободный доступ, и у вас должно получиться заказать все запчасти и собрать свой прибор, потратив менее, чем $10.

Предыстория

Я сейчас живу в Мумбаи, в квартире, выходящей окнами на очень загруженную дорогу. И с момента моего заезда сюда я борюсь с пылью, которая оседает на всём, стоит мне открыть окна. Еженедельная уборка квартиры отнимает много сил. И я решил купить очиститель воздуха для комнаты. А потом подумал: а насколько сложно будет собрать очиститель самому? Я провёл исследование и решил, что нужно сделать себе ионизатор (кстати, ионизатор и очиститель – это два разных устройства, но об этом позже). Однако потом я зарылся в текущих проблемах и так его и не собрал. https://www.instagram.com/p/B6pRxfXJ_jU/
Но в последнее время многие спрашивали меня, как я проектирую и делаю устройства, и я решил в качестве примера дать этот относительно простой проект и подробно описать его создание в виде инструкции

Так что давайте сделаем ионизатор.

Особенности биполярного ионизатора

Этот прибор лишен таких недостатков своего монополярного собрата. Такое устройство вырабатывает не только полезные, но и «бесполезные» аэроионы. А в чем тогда целебное действие такого ионизатора, спросите вы? Все дело в том, что в природе положительных аэроионов в составе воздушных масс- на 20% больше, чем отрицательных. Биполярные ионизаторы воздуха для дома выделяют на 27%30 как больше именно полезных частиц, не допуская при этом повышения электростатического фона в помещении.

Благодаря тщательно выверенной выработке количества легких отрицательно, так и положительно заряженных СанПиН ионов, такой прибор может исправить природный дисбаланс и помоет создать атмосферу в помещении, которая по своему составу и свойствам отвечает всем нормам 2.2.4.1294–03.

Несмотря на всю чудодейственность биполярного ионизатора, этот прибор не — недостатков, которые ставят под сомнение необходимость его приобретения. Все дело в том, что конструктивно, эти устройства не могут вырабатывать одновременно и отрицательные и положительные ионы: производство частиц происходит порциями, то отрицательные – то положительные. Скопление частиц в воздушных массах можно представить в виде облаков на небе: одни состоят из отрицательных, а другие только из положительных, несмотря на их противоположный заряд.

В природе, все частицы перемешиваются в воздушных массах, так как они находятся в постоянном движении. В помещении этого не происходит. Кроме того, все устройства этого типа распределяют ионы только на дальность воздушной струи вентилятора, который установлен в приборе. А так как вентилятор в приборе очень мал, то и скопление полезных частиц находится исключительно в непосредственной близости с ионизатором.

Зная все достоинства и недостатки современных приборов для улучшения качества воздуха, можно с уверенностью ответить на вопрос, большинства наших соотечественников: «Какой ионизатор воздуха лучше, униполярный или биполярный?» Лучше биполярный, но при хорошей циркуляции воздушных масс в помещении при качественно организованном притоке и работающей естественной вытяжке, другими словами, вентиляции квартиры. Благодаря такому естественному перемешиванию, в воздухе устанавливается баланс ионов.

Исследования

Если вы хотите что-то сделать самостоятельно, сначала проведите исследования при помощи Google. В нашем случае давайте разберёмся, что такое ионизатор, и на каком базовом принципе он работает.
Ионизатор воздуха (или генератор отрицательных ионов, или люстра Чижевского) – это устройство, использующее высокое напряжение для ионизации (электрического заряда) молекул воздуха. Отрицательные ионы, или анионы – это частицы, имеющие один или несколько лишних электронов, из-за чего их общий заряд оказывается отрицательным.

Пока вроде просто. Ионизаторы используются для удаления частиц из воздуха путём придания им отрицательного заряда, после чего эти частицы притягиваются к положительно заряженной поверхности (стене/полу). В итоге частицы гораздо быстрее оседают, оставляя воздух чистым. Именно это нам и нужно – удалить пыль из воздуха, чтобы не вдыхать её.

Так что, поискав всего 5 минут, мы уже знаем, что нам нужно сделать систему с высоким напряжением, придающую отрицательный заряд частицам. Сначала это меня немного обескуражило, поскольку я раньше не делал системы с высоким напряжением, и если играться с подобными системами неосторожно, всё может закончиться плохо.

Затем мы идём и ищем уже имеющиеся на рынке устройства, работающие на основе данной технологии. Я делаю это для того, чтобы понять, какого рода схемы люди использовали для создания подобных приборов. Если на рынке есть устройство с такой же технологией, учитесь на его основе.

Люди потратили на создание устройства много инженерных человеко-часов. Учитесь на их примере, чтобы сделать свою систему, которая по меньшей мере похожа на готовую, или учитесь на чужих ошибках и сделайте систему лучше.

Для подобных целей вам тоже лучше всего поможет Google. Я находил несколько подтверждений тому, что ионизаторы делали ещё в 1980-е. Если эта технология настолько стара, я могу посмотреть на описание того, как эти устройства разбираются. Ищем в Google «ioniser teardown», и находим кучу видео, на которых видно внутренности устройства. Рекомендую очень хорошие видео за авторством BigClive.

На основе этих роликов я понял, что высоковольтную систему можно сделать при помощи умножителя напряжения, и что это не так уж и сложно. Так что давайте перейдём к проектированию электроники.

Простой ионизатор воздуха — люстра Чижевского как источник аэроионов

Хочу представить вашему вниманию собственную разработку ионизатора воздуха. Существуют множество приборов данного сегмента, но при детальном анализе принципа работы и их схем было выявлено, что многие из них всего лишь маркетинговый ход и никакой пользы не приносит.

В наше время, когда чистый воздух стал роскошью и подышать им можно только далеко за пределами мегаполисов, данная статья является актуальной. Все мы замечали, что после грозы, воздух становится легким, приятно дышать в полную грудь и если были какие-то недомогания, то это сразу проходило. Данное явление интересовало многих ученых, но докопаться до истины удалось лишь одному. В начале 20 века гениальный русский ученый изобрел прибор, напоминающую люстру и названную именем изобретателя — люстра Чижевского. Ионизатор генерировал только отрицательно заряженные ионы, именно они оказывают благотворное воздействие на организм человека. Ученый приложил большое количество сил, чтобы доказать свою правоту и дать право на жизнь своему прибору. Им были проведены огромное количество опытов и экспериментов на живых организмах. По результатам исследований было выявлено громадная польза искусственного ионизатора как в сельском хозяйстве (увеличивался объем урожая, где работал прибор), так и в медицине, оказывая профилактическое и терапевтическое действие на организм человека. Чижевским были опубликованы результаты в собственной книге [1]:

Как видно из таблицы, ионизатор оказал положительное влияние на все виды болезней.

Позднее в медицине появился новый метод лечения — аэроионнотерапия. Воздух в комнате, где проводится лечение, насыщается прибором легкими аэроионнами, в следствии чего превращается в целебный и напоминает воздух после грозы.

Показания к применению:

1. Бронхиальная астма
2. Насморк, фарингит, ларингит, острый и хронический бронхит
3. Начальная стадия гипертонической болезни
4. Ожоги и раны
5. Неврозы
6. Коклюш
7. Хронический пародонтит
8. Лечение отклонений от нормального поведения у новорожденных
9. Омолаживающий эффект

Это далеко не полный список всех показаний к лечению.

Проводились и до сих пор проводятся исследования аэроионов учеными из Мордовского госуниверситета им. Н.П.Огарёва, доказывающие пользу данного явления, которые так же представляли общественности свои аппараты и которые так же разрушали мифы маркетинга.

Ученым было доказано такое явление, как дефицит аэроионнов в воздухе, что плачевно сказывается на здоровье. Опытные крысы, которые дышали воздухом без аэроионов, становились вялыми, слабыми, утрачивалась репродуктивная функция и в конечном итоге умирали на 10-14 дни опытов. Александром Леонидовичем был предложен проект аэроионификации в помещениях, особенного производственных цехах фабрик и предприятий, ведь именно в таких помещениях наименьшее количество аэроионов. Но это не получило большого распространения.

Итог работы Чижевского стало всемирное признание и внедрение изобретения во все возможные отрасли за рубежом. Иностранные ученые пытались повторить конструкцию люстры Чижевского, но так как ученый не продал свои идеи, создание подобного аппарата не увенчалось успехом за границей. Но со временем почему то внимание к данному открытию становилось все меньше и меньше. И если спросить любого прохожего, слышал ли он что-либо о люстре Чижевского, то большинство дадут отрицательный ответ, что незаслуженно и очень печально.

Перейдем к технической части.

Физический принцип действия:

Ионизация происходит под действием электрического поля высокой напряженности, которое появляется в системе из двух проводников (электродов), имеющих разные размеры, около одного электрода, с малым радиусом кривизны — острие, иголка.

Вторым электродом в такой системе является сетевой провод, провод заземления, сама электрическая сеть, радиаторы и трубы отопления, водопровода, арматура стен, сами стены, полы, потолок, шкафы, столы и даже сам человек. Для получения электрического поля высокой напряженности на острие нужно подать высокое напряжение отрицательной полярности.

При этом из иглы вырываются электроны, которые сталкиваясь с молекулой кислорода, образуют отрицательный ион. т.е. отрицательный ион кислорода — это молекула кислорода О2 с дополнительным, свободным электроном. Именно этот электрон выполнит впоследствии свою благоприятную, положительную роль уже в крови живого организма. Эти отрицательные аэроионы будут разлетаться от острия, иглы ко второму, положительному электроду, по направлению силовых линий электрического поля.

Электрон, покинувший металл острия, может разогнаться электрическим полем до такой скорости, что, столкнувшись с молекулой кислорода, он выбивает из нее еще один электрон, который, в свою очередь, тоже может разогнаться, и выбить еще один, и т. д. Таким образом может образоваться поток, лавина электронов, летящая от острия к положительному электроду. Лишившиеся своих электронов положительные ионы кислорода притягиваются к отрицательному электроду — игле, разгоняются полем и сталкиваясь с металлом острия, могут выбивать дополнительные электроны. Таким образом, возникают два противоположных лавинообразных процесса, которые взаимодействуя друг на друга образуют электрический разряд в воздухе, который получил название тихий.

Этот разряд сопровождается слабым свечением вблизи острия. Возникает этот фотоэлектрический эффект из-за того, что некоторые атомы получают от соударений с электронами энергию, недостаточную для ионизации, но переводящую электроны этих атомов на более высокие орбиты. Переходя обратно в состояние равновесия, атом выбрасывает излишек энергии в виде кванта электромагнитного излучения — тепла, света, ультрафиолетового излучения. Таким образом, на кончиках игл образуется свечение, которое можно наблюдать в полной темноте. Свечение усиливается, с увеличением потоков электронов и ионов, например, когда вы поднесете руку к кончикам иголок на небольшое расстояние 1-3 см. При этом вы еще можете почувствовать этот поток — ионный ветер, в виде едва ощутимого холодка, ветерка [].

Требования к прибору по ГОСТу.

1) Количество создаваемых отрицательно заряженных частиц ионизатором (измеряется в 1 см3) – концентрация аэроионов, является основным параметром любого ионизатора. Значения нормируемых показателей концентраций аэроионов и коэффициента униполярности приведены в таблице (Таблица 2)

Чтобы не пропал смыл применения ионизатора воздуха, нужно учитывать, что показатель на расстоянии 1 м должен быть не меньше показателя природной концентрации зарядов воздухе, т.е.1000 ион/см3.

Поэтому, целесообразно увеличить показатель концентрации от 5000 ион/см3. Максимальное значение выбирается в зависимости от времени применения данного ионизатора.

2) Напряжение на излучателе (ионизирующем электроде). Единица измерения — кВ

Для бытовых ионизаторов воздуха показатель напряжения должен находиться в пределах 20 — 30 кВ. В случае, если напряжение менее 20 кВ, то использование такого ионизатора воздуха не имеет смысла, так как стабильно ионы начинают образовываться при напряжении 20 кВ. Применение в квартире ионизатора с напряжением более 30 кВ может привести к возникновению искровых разрядов, которые способствуют образованию вредных для организма соединений, в том числе и озона. Поэтому заявления производителей о том, что напряжение снижено до 5 кВ и при этом происходит выработка ионов, не уместна. Наука это доказало. Так же существуют биполярные ионизаторы, которые вырабатывают как положительные, так и отрицательные ионы. От таких приборов тоже никакого полезного эффекта не будет, так как по законам физики известно, что отрицательное притягивается к положительному, образуя нейтральный, то есть нулевой заряд. Поэтому такой прибор будет просто в пустую крутить ваш счетчик, при этом не образуя ничего.

Инструкция по применению.

Прибор совершенно безопасен для человека, несмотря на высокое напряжение, подаваемое на излучатель, так уровень выхода тока ограничен до безопасного. Однако, касаться включенного ионизатора не стоит, так как это приводит к вызову неприятного разряда статического электричества. Опасным является случай, когда человек касается одновременно работающего прибора и массивного металлического предмета (холодильника, стиральной машины, сейфа и др.).

Прибор может беспрерывно работать 24 часа в сутки. Следует учесть, что концентрация отрицательных аэроионов кислорода уменьшается с увеличением расстояния от излучателя, как показано в таблице. (Таблица 3)

Определяя дозу ионизации, А.Л. Чижевский использовал понятие «биологическая единица аэроионизации (БЕА) — количество аэроионов, вдыхаемое человеком в естественных условиях за сутки». В среднем, человек получает 1 БЕА за сутки при концентрации отрицательных ионов кислорода (ОИК) 1 тыс/см3. Такую дозу считают профилактической, оздоровительной.

Чтобы получить количество аэроионов, вдыхаемое человеком в естественных условиях за сутки — биологическую единицу аэроионизации, достаточно включать ионизатор на время, указанное в строке 3, в зависимости от того, на каком расстоянии от прибора находится человек. Для того, чтобы вдохнуть такое же количество аэроионов, какое получает человек за 24 часа за городом, например в лесу, достаточно включать прибор на время 20 мин (0,3 ч) в сутки, находясь на расстоянии полметра от ионизатора (первый столбец таблицы), или на время 1 час в сутки на расстоянии 1 метр (третий столбец таблицы) и т.д.

А.Л. Чижевский за лечебную дозу принимал 20 БЕА. На первых процедурах аэроионотерапии используют небольшие концентрации вдыхаемых аэроионов. Продолжительность среднего курса составляет 20-30 процедур, проводимых ежедневно, начиная с 10 минут и заканчивая 30 минутами. Повторный курс следует проводить не ранее, чем через 2 месяца [3].

Излучатель по Чижевскому.

На рисунке представлена схема оригинального излучателя искусственного ионизатора, которую использовал ученый.

Пояснения к рисунку, если кому-то по каким-либо причинам не видно:

1 – обод электроэффлювиальной люстры;2 – держатель;3 – растяжка;3 – растяжка;4 – планка-держатель;5,7 – хомут;6 – хомут наружный;8 – высоковольтный изолятор;9 – стопорный винт;10, 11 – винты;12 – крепление к потолку.

Конструкция, предложенная Александром Леонидовичем, напоминало люстру. К потолку, на изоляторах, подвешивался каркас из легкого металлического обода – кольцо диаметром 1000 мм, которое изготовлялось преимущественно из латунной трубки или стали. На этом ободе натягивалась проволока диаметром 0,25-0,3 мм, перпендикулярно друг другу с шагом 45 мм. После натяжения, конструкция образовывала часть сферы (сетку), выступающую вниз со стрелкой прогиба, равной 100 мм. В точках пересечения проволоки впаяны стальные булавки длинной 300 мм в количестве 372 штук. Люстра подвешивается на фарфоровом высоковольтном изоляторе к потолку помещения и соединяется с шинопроводом с отрицательным полюсом источника высокого напряжения, второй полюс заземлен [1].

Создание прибора.

Анализируя статьи и схемы, которые представлены в свободном доступе сети Интернет, были выявлены следующие общие недостатки:

1. применение высоковольтного трансформатора ТВС-110, который довольно масштабный и нуждается в последующей доработке;
2. использование высоковольтного умножителя, который также довольно громоздкий и нуждается в доработке путем разбития эпоксидного корпуса, что представляет дополнительное затруднение;
3. применение стабилитронов и использование резисторов высокой мощности рассеивания, которые так же влияют на размеры блока питания и его энергопотребление.
4. отсутствие делителя напряжения в виде двух резисторов, последовательно соединенных и параллельно подключённых на входе питания высоковольтного блока от электрической сети 220В. Данный делитель напряжения избавляет потребителя от необходимости поисков нулевого провода в розетке 220В, который обязательно должен быть соединен с плюсовым высоковольтным проводом, идущим от трансформатора и подключен к излучателю, тем самым образуя контур заземления, что является обязательным требованием к устройствам данного назначения. Делается это для того, чтобы получить электрического поля высокой напряженности, которое гарантирует правильную работу ионизатора.

Ни для кого не секрет, что старая аппаратура выкидывается, а сменяют ее новые приборы как с более совершенными функциями использования, так и с более совершенной «начинкой». Старые радиоэлементы заменяются новыми, которые по функциональности не уступают, а даже наоборот, превосходят прародителей; уменьшаются их размеры – что влечет за собой уменьшение размеров общей конструкции прибора. Например, массивные цветные телевизоры, в основе которых находится электронно-лучевая трубка (кинескоп), со временем вытиснился новыми, более компактными жидкокристаллическими и плазменными телевизорами.

Устаревшее оборудование выкидывается на свалку, не смотря на то, что внутренняя составляющая этих приборов представляют собой уникальную ценность.

Анализируя схемы высоковольтных блоков питания и их принцип работы, было выявлено, что главная составляющая всех приборов – высоковольтный трансформатор и отдельный умножитель напряжения из старых черно-белых телевизоров. Такие трансформаторы и умножители нуждались в доработке и занимали значительное место в конструкции прибора. Чтобы следовать современной тенденции компактности с сохранением всей функциональности, взор пал на более современные, но также устаревшие телевизоры и мониторы с цветной электронно-лучевой трубкой конца 90-х – начала 2000-х годов.

По сравнению со старыми приборами данного типа, прогресс в конструкцию цветных аппаратов принес много нового как в плане функциональности, так и в плане габаритов. Исследованию подвергся самый главный аппаратный узел – строчный трансформатор. Данное устройство отвечает за повышение напряжения в несколько десятков кВ, без которого не может существовать термоэлектронная эмиссия в электронно-лучевой трубке.

Разобрав несколько мониторов того поколения, списанных на утилизацию, был извлечен строчный трансформатор, который подвергся детальному изучению и анализу.

Трансформатор марки FBT FKG-15A006. В конструкции можно заметить высоковольтный массивный провод, который подключается к кинескопу. Своими размерами данный строчный трансформатор намного компактнее трансформаторов прошлых поколений (на фото уже переделанный под работу трансформатор):

Но по порядку как что делалось.

Перед началом работы была найдена схема данного трансформатора:

Анализ схемы показал, что в своей структуре трансформатор содержит две изолированные обмотки. В составе высоковольтной обмотки были применены мощные высоковольтные диоды, а также высоковольтный конденсатор. Уникальным являлось то, что данная конструкция содержала в себе важные составляющие: две первичные обмотки, высоковольтную обмотку, в состав которой входит высоковольтное умножение. А компактный корпус, в который помещена конструкция – есть большое преимущество перед известными схемами, где отдельно использовались более габаритные и трансформатор, и умножитель напряжения.

Далее были сделаны эксперименты по расчету производительности трансформатора:

1. Снятие нагрузочных напряжений на обмотках трансформатора.

Для данного опыта были использованы: звуковой генератор с синусоидальным импульсом, строчный трансформатор, осциллограф для грубой оценки напряжения на обмотках и наблюдения вида сигнала, милливольтметр для снятия точных показаний напряжений обмоток.

Выставленные параметры звукового генератора: форма тока – синус, частота – 20 кГц, амплитуда – 1 В.

Результаты исследований представлены в таблице (Таблица 4):

Также важно найти главную характеристику любого трансформатора – коэффициент трансформации. Коэффициент трансформации находится по формуле:

где U2 – напряжение на вторичной обмотке трансформатора, U1 – напряжение на первичной обмотке трансформатора. Для данного трансформатора коэффициент трансформации составил k = 30*103/4= 7,5*103. Если коэффициент трансформации больше единицы, то такой трансформатор считается повышающим, чем в действительности и является.

2.Проверка мощности высоковольтных диодов.

Для того чтобы понять, какие диоды использованы в конструкции и определить их нагрузочные параметры, а также определить работоспособность, было сделано следующее исследование.

Путем замыкания положительного разрядного высоковольтного провода на контур заземления, тем самым превратив отрицательный провод в положительный, подключив к нему встроенный высоковольтный конденсатор, добились изменения полярности трансформатора. Затем подключив теперь уже положительный провод к источнику питания порядка 100 В, а к отрицательному проводу последовательно подключив амперметр, начали подавать плавно напряжение на источнике питания. Срабатывания диодов произошло при напряжении 38 В, что удостоверяло в таких фактах, как: 1) диоды работоспособные; 2) диоды являются мощными и такая диодная сборка годится для дальнейших исследований.

Подводя итоги эксперимента было сделано важное открытие: для дальнейшего изобретения и работы прототипа ионизатора можно достаточно легко поменять полярность высоковольтной обмотки, что избавляет от нарушения целостности корпуса трансформатора. Это еще один большой плюс по сравнению с использованием умножителя напряжения, где нужно было разбивать корпус из эпоксидной смолы, что достаточно проблематично, и вручную менять полярность путем выпайки требуемых проводов.

Модернизация строчного трансформатора.

Благодаря полученным во время экспериментов данных, был намечен план работы по модернизации строчного трансформатора fkg15a006. В конструкции предусмотрены два подстрочных резистора, которые для дальнейшей работы не были нужны и были аккуратно удалены посредством спила алмазным диском. Место спила было изолированно и заклеено декоративным пластиком. Далее был укорочен высоковольтный провод до самого основания и соединен с минусом трансформатора. Контакт встроенного высоковольтного конденсатора соединяется с 8 контактом, который теперь является плюсом. Лишние контакты были удалены и заизолированы. В качестве изолятора выступала эпоксидная смола, которая является хорошим диэлектриком. После высыхания смолы излишки были удалены механическим путем.

Гениальная идея инженера, который смог уместить богатый внутренний набор элементов и наличие последовательно соединенных диодов во вторичной обмотке, позволило легко, с наименьшей затратой сил и средств провести нужные изменения. То, что являлось никому не нужным материалом на выброс из-за устарения, оказалось уникальным по своему строению прибором. Поэтому, прежде чем выкинуть старую технику, стоит задуматься о других возможных сферах применения составляющих данного аппарата. Ведь много интересного и полезного можно сделать из бросового и подручного материала. Именно это и показывает данная работа.

Принципиальные схемы управления строчным трансформатором

Для работы трансформатора с максимальным КПД, известные схемы, которые распространены в сети Интернет, не годились. Тем более после анализа были выявлены явные серьезные недостатки. Учитывая данные минусы, были разработаны три уникальных, независимых друг от друга, не встречавшихся ранее в сети Интернет, схемы.

Схема на двух динисторах

Рассмотрим подключение динистора к сети переменного питания через диодный мост.

После двух полупериодного выпрямителя появляется пульсирующее напряжение или по-другому называется постоянным.

Двухполупериодное выпрямление интересно тем, что напряжение начинается с нуля, достигает максимального значения и опять опускается в ноль. В данном случае при опускании напряжения в ноль означает, что при любой работе динистора – он всегда закроется.

В зависимости от RC-цепочки процесс зарядки конденсатора изменяется. Можно подобрать τ – постоянную цепочки, которая равняется произведению R*C, таким образом, что динистор будет открываться при достижении напряжения на конденсаторе такого значения, которое заведомо превысит напряжения открывания динистора.

Для правильной работы динистора, на графике нужно отметить напряжение открытия динистора. Допустим U пика = 310В, а напряжение открытия динистора DB3 — 30 В.

Напряжения открытия можно добиться в разных точка графика: как от 30 В до пика — 310 В, так и за пределом пика, когда график пошел на спад и напряжение полупериода стремится к нулю. Все зависит от постоянной цепи τ. Но желательно, чтобы напряжение открытия произошло на пике зарядки конденсатора.

Для установки определенного τ задается конденсатор постоянной величины, так как резистор легче подобрать. Время полупериода можно легко найти. Допустим один полупериод составляет 10 mс. Тогда в пике полупериода τ будет составлять 5 mс. Зная емкость конденсатора и необходимое значение постоянной цепочки τ, которую нужно добиться для наиболее раннего срабатывания динистора, можно найти нужное сопротивление из известной ранее формулы τ=R*C.

Выбирать пик полупериода рекомендуется из следующих соображений: конденсатор в этой точке заряжается до максимального значения и в данной точке происходит открытие динистора. Это явление обусловлено формулой

Чем до большего значения заряжается конденсатор, тем больше его энергия, которое отдается на первичную катушку трансформатора. То есть количество энергии пропорциональна квадрату напряжения на данном конденсаторе и прямо пропорционально емкости конденсатора. Таким образом мы можем отдать более высокую энергию на катушку и получить более высокое напряжение на вторичной обмотке.

Описание схемы:

Данная схема состоит из предохранителя, в качестве которого был взят резистор с малым сопротивлением, делителя напряжения, состоящего из двух последовательно соединенных резистора, подключенных ко входам питания сети 220 В, диодного моста, который является двухполупериодным выпрямителем, времязадающей цепочки R3 и конденсатора C1, двух динисторов КН102И, параллельно включенного диода и выходы на обмотку трансформатора.

Принцип работы:

В данной схеме используются динисторы отечественного производства КН102И. Именно данные динисторы, так как не имеет зарубежных аналогов и выдерживают ток до 10 А. Добиваемся оптимальной постоянной цепи (τ=2,8 мс), при котором конденсатор заряжается на максимальное напряжение. Конденсатор С1 заряжается по цепи: плюс диодного моста, резистор R3, конденсатор С1, первичная обмотка трансформатора, минус диодного моста. Использование двух динисторов повышает напряжение заряда конденсатора (до 220В). При заданном максимальном напряжении заряда конденсатора, достигается напряжение открытие динистора. При открытии динистора происходит разряд конденсатора через первичную обмотку, в следствии чего происходит колебательный процесс в виде затухающих колебаний. Появляется переменное затухающее напряжение, которое трансформируется трансформатором. Только переменное напряжение может трансформироваться, так как трансформатор является высокочастотным (частота колебания 20 кГц). После трансформации напряжение повышается вторичной высоковольтной катушкой и выпрямляется диодной сборкой, которая находится в корпусе строчного трансформатора.

Диод VD1 является своеобразным фильтром, который проводит только отрицательные полуволны всечастотного колебания, тем самым добиваясь как положительного, так и отрицательного колебания в цепи.

Производительность схемы составило 24500 ионов/см3 .

Схема на тиристоре с управляющим электродом

Данная схема практически идентична предыдущей, за исключением тиристора, который здесь заменен на один из динисторов и добавлении второй времязадающей цепочки R3 и конденсатора C1, служащей для настройки динистора.

Описание схемы:

Схема состоит из предохранителя, в качестве которого был взят резистор с малым сопротивлением, делителя напряжения, состоящего из двух последовательно соединенных резистора, подключенных ко входам питания сети 220 В, диодного моста, который является двухполупериодным выпрямителем, две времязадающей цепочки R3, C1 и R4, C2, одного динистора DB3, подключенного в цепь управляющего электрода тиристора, тиристора, параллельно включенного диода и выходы на обмотку трансформатора.

Принцип работы:

В схеме в качестве подачи импульса на управляющий электрод тиристора используется динистор. Аналогично предыдущей схеме, для данного динистора рассчитывается постоянная цепи τ1, настраивается таким образом, чтобы динистор открывался при достижении на конденсаторе C1 максимального тока зарядки. В качестве исполнительного механизма является тиристор, который пропускает ток через себя значительно большей величины по сравнению с двумя динисторами. Особенностью данной схемы является то, что первее заряжается конденсатор C2 до максимального значения, которое устанавливается времязадающей цепочкой R4*C2. А уже вслед за C2 начинает заряжаться конденсатор C1. Тиристор будет закрыт до тех пор, пока τ1 времязадающей цепочки R3*C1 не откроет динистор, после открытия которого подается импульс на управляющий электрод тиристора для открытия последнего. Данное радиотехническое решение применено для того, чтобы конденсатор C2 смог зарядиться до полного максимума, тем самым максимально отдать свою энергию при разрядке на первичную обмотку трансформатора. При разрядке C2 появляется колебательный контур, аналогично предыдущей схеме, тем самым образуя колебательный процесс, который трансформируется трансформатором.

Для получения положительных и отрицательных волн на трансформаторе, параллельно подключен диод VD3, который пропускает только один тип волн.

Производительность схемы составило 28000 ионов/см3 .

Схема на транзисторах

Описание схемы:

Данная схема позволяет перевести работу строчного трансформатора от постоянного питания, т.е. от батарей, тем самым позволяя сделать ионизатор мобильным. Потребляемый ток находится в пределах 100 — 200 мА, что достаточно мало, обеспечивая непрерывную работу на одной аккумуляторной батареи в течении 1-2 месяца (в зависимости от емкости аккумуляторной батареи).

Принцип работы:

В качестве задающего генератора используется стандартный транзисторный мультивибратор, который вырабатывает частоту колебаний порядка 20 кГц. Частота генерации задается времязадающими цепочками. В данной схеме их две: R2, C3 и R3, C2. Период колебаний данного мультивибратора равен Т=τ1+τ2, где τ1 = R2*C3, τ2 = R3*C2. Мультивибратор является симметричным, если τ1=τ2. Если посмотреть на выходе осциллограмму напряжения любого коллектора транзистора, то увидим сигнал, почти близкий к прямоугольному. Но на самом деле он не прямоугольный. Объясняется это тем, что мультивибратор имеет два состояния квазиравновесия: в одном их них транзистор VT1 открыт током базы и находится в состоянии насыщения, а транзистор VT2 закрыт (находится в состоянии отсечки). Каждое из этих состояний квазиравновесия неустойчиво, так как отрицательный потенциал на базе закрытого транзистора VT1 по мере зарядки конденсатора С3 стремится к положительному потенциалу источника питания Uп (зарядка конденсатора C2 идет быстрее, чем разрядка конденсатора С3):

В тот момент, когда этот потенциал станет положительным, состояние квазиравновесия нарушится, закрытый транзистор откроется, открытый закрывается, и мультивибратор переходит в новое состояние квазиравновесия. На выходе формируются почти прямоугольные импульсы Uвых при скважности N ≈2 [].

Но в данной схеме формой сигнала можно пренебречь, так как далее по цепи стоят транзисторные ключи VT3 и VT4, которые срабатывают на низком уровне напряжения. Эти транзисторы задают форму сигнала, близкой к прямоугольной. Если отношение периода Т к τ равняется двум, то такой тип сигнала называется меандром. Ток протекает, если транзисторы VT3 и VT4 открыты, от плюса источника питания, через первичную обмотку трансформатора, транзистора VT4, минус источника питания. Но после полупериода транзистор VT2 закрывается, значит мгновенно закрываются VT3 и VT4. При этом происходит резкое изменение тока от максимального значения, которое определяется напряжением источника питания и омическим сопротивлением первичной обмотки строчного трансформатора, с нескольких ампер до некоторого минимального значения. В следствии данного явления в обмотке возникает ЭДС индукции . А магнитный поток прямо пропорционален намагничивающей силе, то есть току, который протекает через транзистор VT4, умноженную на количество витков ω.. Скорость магнитного потока определяет ЭДС, поэтому в данной конструкции схемы были применены быстродействующие транзисторы, то есть высокочастотные транзисторы, которые способны очень быстро прекратить ток. Чем быстрее открывается и закрывается транзистор, тем быстрее меняется ток в цепи. Так как на первичной обмотке возникает ЭДС большой величины, порядка более 100 В, то были также применены высоковольтные транзисторы.

Производительность схемы составило 26700 ионов/см3.

Все схемы собраны на монтажной плате, так как на момент создания не было возможным разжиться фольгированным текстолитом. Разводку печатных плат добавлю позднее.

В качестве излучателя можно использовать любой равномерногладкий изолированный металл произвольной формы. Как говориться на вкус и цвет товарища нет, так и здесь форма излучателя может быть произвольной.

Пока нет фото готового аппарата, хочу добавить функцию дистанционного управления и таймер обратного отчета работы прибора для удобства использования. Все это будет помещено в корпусе от бра, излучателем будет выступать сам торшер, при этом сохранится основная функция бра — свет, который так же будет включаться через пульт управления.

Подводя итоги, хочется отметить, что представленные схемы отличаются от других известных своей простотой в исполнении, но более эффективные в работе; малыми, компактными размерами, с малым энергопотреблением и самое главное, что эти схемы может собрать любой, кто дружит с паяльником, так как детали все не дефицитные, некоторые даже выкидываются (как например строчный трансформатор).

Да прибудет в ваш дом чистый, свежий, целебный воздух. Но перед применение проконсультируетесь с врачом.

Ниже представлено видео работы строчного трансформатора от двух разных схем. Так как измерить высоковольтное напряжение не было возможно, в качестве измерения напряжения был взят импровизированный вольтметр — пробой в воздухе. Известно, что 1 см пробоя в воздухе равняется около 30 кВ, что наглядно показывает работу строчного трансформатора и что при данном напряжении вырабатываются аэроионны.

Список используемой литературы:

1. Чижевский А. Л. Аэроионификация в народном хозяйстве. — М.: Госпланиздат, 1960 (2-е издание — Стройиздат, 1989).
2. https://люстрачижевского.рф/LC/TPPN/Prin_rab.html
3. https://www.ion.moris.ru/Models/Palma/Primenenie/Palma_primenenie.html
4. https://studopedia.ru/2_73659_multivibratori.html

Автор: Данченко Д.Г.

Список радиоэлементов

Теги:

• Высокое напряжение

Проектирование электроники

Нам нужен умножитель напряжения. Сначала узнайте всё, что можно, из бесплатного контента. Никогда не делайте чего-либо, не обучившись сначала всему, что можно, бесплатно. Это очень важно.
Вам необходимо потратить время на исследования, или же вы будете делать одни и те же ошибки. Я пару часов занимался изучением устройства умножителей напряжения. Чаще всего используется наиболее простое решение, генератор Кокрофта — Уолтона.

Один из принципов, которых я пытаюсь придерживаться при разработке сложных решений — Keep IT Simple, Stupid. Или просто KISS.

Поэтому для меня подходил вариант генератор Кокрофта — Уолтона. Его разработали в 1932 году, и с тех пор использовали уже в сотнях устройств. Поэтому это достаточно надёжный вариант для реализации. Ещё немного погуглив, я нашёл видео Дэйва Джонса с объяснением принципа работы этой схемы. Рекомендую посмотреть видео, чтобы лучше разобраться в этом.

По сути, схема состоит из двух диодов и двух конденсаторов, соединённых «спина к спине». На вход подаётся переменный ток с пиковым напряжением Vp. Первая часть схемы сдвигает входящий сигнал так, что на выходе получается постоянный ток с пиковым напряжением 2Vp. Добавив ещё одну ступень, мы получаем 4Vp. Вы могли бы подумать, что следующая ступень увеличит эту величину до 8Vp, но нет – только до 6Vp.

Добавляя ступени, мы увеличиваем выходное напряжение. 2Vp, 4Vp, 6Vp, 8Vp, 10 Vp, 12Vp, и так далее, относительно входного. По крайней мере, теоретически – на практике в схеме будут потери, и выход будет не таким большим, но для наших целей он и не должен быть чрезвычайно точным.

Возвращаясь к нашей системе: мы хотим выдать постоянный ток высокого напряжения (порядка 6-7 кВ). Для упрощения схемы я решил подавать на неё 230 В AC напрямую (таково напряжение в индийской электросети) [как и в российской / прим. перев.]. Предположим, мы сделаем умножитель с 15 ступенями, тогда на выходе получим DC напряжением 230В x 2 x 15 = 6900 В (теоретически). Достаточно для ионизации.

Я бы мог добавить на вход трансформатор, и сильнее увеличить выходное напряжение с меньшим количеством ступеней, но для первого прототипа я хотел сделать всё очень просто. Поэтому оставим 15 ступеней и входное напряжение 230 В.

Дальше нам нужно выбрать компоненты. Схема очень простая – два конденсатора и два диода на ступень. Как нам подбирать их значения и номинальную мощность?

И вот тут вам пригодится правильное понимание принципа работы схемы. Можно видеть, что на каждой ступени напряжение на диодах или конденсаторе не превышает 2Vp. Разница потенциалов всегда 2Vp, поэтому нам не нужно тратиться на высоковольтные диоды и конденсаторы. Поскольку на вход приходит 230 В, достаточно будет любого конденсатора, рассчитанного на 500 В или выше. Ёмкость его не важна, поэтому я выбрал конденсатор на 0,1 мкФ и 630 В. Я выбрал поверхностный монтаж, поскольку привык паять такие компоненты. Диоды я выбрал 1N4007 на 1000 В. Основное готово. Список материалов можно .

Самодельный автомобильный ионизатор

Кроме ионизатора для жилья, можно смастерить и прибор для использования в автомобиле. Во время вождения машины водитель должен быть внимательным и сосредоточенным. Когда в салоне недостаточно отрицательных ионов, у него ухудшается самочувствие. Он ощущает следующие симптомы:

• головокружение;
• нехватку свежего воздуха;
• желание спать;
• ухудшение координации;
• потерю настроения;
• беспокойство и суетливость;
• снижение быстроты реакции;
• боль в области висков.

Поступающие в салон автомобиля продукты сгорания бензина и пыль могут даже привести к потере сознания и обморочному состоянию. Учёные разработали специальный ионизатор, который выделяет отрицательные ионы с серебром. Они уничтожают болезнетворные бактерии и ядовитые примеси. В то же время получаемый воздух бодрит, наполняет энергией и повышает настроение. Такой прибор можно также смастерить своими руками.

Что понадобится?

Чтобы собрать автомобильный ионизатор, потребуются следующие составляющие:

• импульсный генератор;
• повышающий трансформатор;
• умножитель напряжения.

Сборка

Вооружившись необходимыми частями, можно приступать к сборке устройства по такой инструкции:

1. Вначале надо собрать трансформатор. Его можно получить из блока питания старого компьютера. Чтобы его извлечь, можно использовать паяльник, но проще нагреть феррит с помощью спичек или зажигалки.
2. При помощи иголки разделить блок на 2 части.
3. Освободить от проводов сердечник, а после заменить их новыми, намотав обмотки. На первичную накрутить 14 витков, а на вторичную – 600.
4. Между частями проложить изоляционную прослойку. В этом качестве можно использовать сложенный в 3-4 слоя прозрачный скотч.
5. При наматывании витков вторичной обмотки также требуется провести изоляцию. Для этого после 100 витков надо наложить скотч.
6. К трансформатору присоединить таймер. В этих целях рекомендуется использовать диоды КЦ106 и конденсаторы с параметрами до 10 кВт и 3300 пФ.
7. Собрать умножитель напряжения. К нему подключить собранный трансформатор и таймер.
8. От умножителя отходят электроды. Их устанавливать друг от друга на расстоянии 3 см.
9. Ионизатор готов, и его можно подключить к сети.

Собрать автомобильный ионизатор из двух полевых транзисторов можно по инструкции из видео:

Разработка печатной платы

Выбрав важные компоненты, давайте выберем остальное. Нам нужно включать устройство в розетку, поэтому на выходе нам нужен резистор с достаточно большим значением, чтобы чего не вышло (например, чтобы, если вы случайно коснётесь схемы, через вас не пошёл ток). Также мне бы хотелось уменьшить ток до минимума, чтобы устройство потребляло как можно меньше энергии при включении. Я выбрал два резистора на 10 МОм (0,25 Вт, допуск 1%, корпус 1026), и это даст нам токи, измеряемые в микроамперах.
Для покупки компонентов я выбрал магазин LCSC.com. Там дешевле, чем в Digikey или Mouser. Поиск по параметрам дал мне резистор 1206W4F1005T5E.

Также мне хотелось бы установить светодиодный индикатор, загорающийся при включении устройства. Ток, идущий через него, должен быть очень маленьким. Я использовал этот светодиод в других проектах, он довольно хорошо светит при токе в 2 мА. Для ограничения тока я взял два резистора на 51 кОм (230 В / 2 мA даёт 115 кОм). Два резистора сильнее рассеивают тепло (P=I2R: (2 мА)2 x 51 кОм = 0,2 Вт). Поэтому я выбрал два резистора на 51 кОм и 0,5 Вт. На LCSC это CR1210J51K0P05Z.

Теперь нам нужно понять, что будет на выходе. Из разбора готовых ионизаторов следует, что для передачи отрицательных ионов пылинкам нам нужно нечто острое. Я решил использовать швейные иглы, припаяв их к большой площадке на выходе. Я выбрал набор иголок на местном рынке за 30 рупий ($0,4). В принципе, подойдёт любой токопроводящий материал с острыми концами. Лучше всего будет работать углеволокно с острыми кончиками. Чем больше острых кончиков, тем больше ионизация.

Учтя всё это, давайте проектировать плату. Для данного проекта я использую Eagle. Схема у меня получилась следующая:

У неё есть две площадки для входа для переменного тока, 15 ступеней умножителя, резисторы для уменьшения тока, большая площадка на выходе и схема для светодиодного индикатора. Рекомендую всегда записывать номера компонентов, которые вы используете, чтобы в будущем было проще искать и заказывать их. Все компоненты обошлись мне в $7,8, и большая часть этого ушла на конденсаторы.

Я решил сделать эту схему вытянутой в длину. Для монтажа платы я разместил отверстия по углам, и использую отверстия для винтов М3. Размеры платы – 145 х 40 мм, слева вход, справа – большая площадка для припаивания острых игл. Убедитесь, что направления размещения диодов размечены, из-за этого собирать устройство будет гораздо проще.

Теперь нужно нарисовать плату в формате Gerber и отправить производителю. Я сотрудничаю для этих целей с JLCPCB. Стоимость прототипов плат получается очень низкой. Плата обойдётся вам в $0,8 (не считая доставки) при покупке 10 штук.

Если хотите удалить моё имя, дату и название платы из файлов, отредактируйте файлы Eagle Board. Вот, как будет выглядеть итоговая плата:

Можно импортировать её в Fusion 360 и получить вот такую красоту:

Я скомбинировал заказ платы у JLCPCB и компонентов с LCSC. При совместном заказе идёт скидка на доставку в $15. Стоимость платы и компонентов получается примерно $9 (не считая доставки). Мне всё пришло за полторы недели. У JLC есть сервис сборки плат, но я люблю всё делать сам.

Примитивная схема сборки

Существуют очень простые конструкции рассматриваемых приборов, для которых даже не понадобится много разных материалов. Такой ионизатор может собрать начинающий или неопытный мастер.

Что потребуется?

Чтобы собрать самый несложный ионизатор, необходимо запастись следующими материалами и инструментами:

• пластмассовой коробкой из «Киндер-Сюрприза»;
• 2 проводами с диаметром 0,5 мм;
• штепсельной вилкой, которую можно разобрать;
• ножницами для монтажа;
• изолентой;
• иглой для проделывания отверстий.

Сборка

Подобрав необходимые материалы, можно начать собирать ионизатор воздуха. Пошаговая инструкция выглядит следующим образом:

1. В стенках каждой половинки коробочки от «Киндера» проделать отверстия с помощью иглы. Её стоит не просто воткнуть, но и аккуратно пошевелить в разные стороны, поскольку требуются отверстия с широкими краями. Чтобы было легко получить дырочки, а также предупредить потрескивание пластмассы, кончик иглы стоит предварительно нагреть над слабым огнём.
2. Взять провода и распустить их концы на жилы.
3. Вставить их в отверстия в коробочках, но так, чтобы жила с положительной полярностью прошла через одну половинку, а с отрицательной – через другую.
4. Обмотать провода изолентой, а изолированные жилы соединить.
5. Разобрать штепсельную розетку.
6. Жилы, расположенные с другой стороны, подсоединить к контактам вилки.
7. Полученный приборчик поместить в твердый корпус. Эта может быть коробочка из любого твердого материала. Итак, прибор готов, можно вставлять вилку в розетку.

Несложный по конструкции прибор будет очищать воздух в комнате, уничтожая вредные бактерии.

Сборка и проверка

Вот, какая получилась плата у JLCPCB. Я выбрал отделку ENIG-RoHS, потому что она красивее. Но отделка HASL будет дешевле.

Пайка всех SMD-компонентов заняла у меня примерно час. В местном магазине я купил 2 метра провода и вилку для подсоединения к розетке. Узел на проводе я завязал, чтобы провод не вылезал из вилки.

Следующий шаг не обязательный, но я его очень рекомендую. Я обратился в фирму, где есть лазерная резка, взял с собой кусочек оргстекла толщиной 3 мм, и вырезал из него защитную крышку. Я рекомендую сделать такую – когда я тестировал плату, меня пару раз ощутимо ударило током, когда я случайно прикасался к конденсаторам. DXF-файл для резки тоже есть вместе со всеми файлами.

Я прикрутил крышку к плате при помощи пластиковых винтов М3 длиной 5 мм и сделал пластиковые ножки длиной 20 мм.

Я припаял семь иголок к выходной площадке. Чем больше, тем лучше. Разница в длине значения не имеет.

Пришло время включить устройство в розетку и проверить. Светодиод должен загореться, и в идеале устройство должно заработать.

По-быстрому проверить работоспособность можно, поднеся мокрые ладони к иголкам (только не касайтесь их!). Вы почувствуете движение холодного воздуха, идущего от иголок. Это идёт ионизация. Отрицательные ионы отталкиваются и постоянно летят в сторону от кончиков иголок.

Чтобы доказать, что устройство может заставлять выпадать в осадок дым и пылинки, я подготовил прозрачный кувшин, наполнил его дымом, и засунул в него устройство иголками внутрь. После включения устройства частицы дыма осели очень быстро.

https://www.instagram.com/p/B6pRxfXJ_jU/

На видео кажется, что дым рассеивается из-за дующего в кувшине воздуха. На самом деле, никакого сквозняка там нет – кувшин закрыт. Эффект возникает из-за отталкивания отрицательных ионов, и воздух очень быстро начинает циркулировать по кувшину.

Убедившись, что устройство работает, я подсоединил его к розетке и оставил работать. Оно должно рассеивать пыль вокруг себя без проблем. В идеале установить его рядом с окном, где дует сквозняк, чтобы устройство ионизировало всю проходящую мимо пыль. Я планирую поставить его так и оставить включённым.

Что насчёт энергопотребления? Оно весьма мало. Больше всего потребляет светодиод. Он забирает порядка 2 мА. За год устройство должно накрутить 230 В x 2 мА x 24 ч 365 д = 4 кВт*ч. У нас это будет стоить 4 рупии ($0,05) в год. Чтобы ещё сэкономить, можно просто убрать из схемы светодиод, тогда энергопотребление будет в 1000 раз меньше, и вряд ли его вообще можно будет заметить на счётчике.

Вот так мы и собрали ионизатор всего за $10. Надеюсь, он поможет уменьшить количество пыли, оседающей в ваших лёгких.

После того, как он поработает пару недель, вы заметите, что пыль начинает скапливаться вокруг него. Это нормально. Лучше она осядет там, чем вы будете её вдыхать.

Для США и стран, где напряжение равно 110 В, выходное напряжение будет меньшим (теоретически около 3 кВ), но ионизатор всё равно должен работать.

Что ещё можно улучшить в устройстве: заменить иголки на проводящие щётки из углеволокна. Чем больше у устройства острых концов, тем лучше ионизация. Если распределить острия по большой площади, то увеличиваются шансы ионизации большего объёма воздуха.

Разновидности

Сегодня с целью искусственной ионизации воздуха (аэроионфикации) применяют несколько методов:

Ультрафиолетовый

Примером ультрафиолетового ионизатора является кварцевая лампа, с помощью которой обеззараживают больничные палаты.
Характерной чертой данного метода независимо от источника ультрафиолетового света является образование значительного количества озона и окислов азота (об этом можно догадаться по особому запаху), поэтому присутствовать в помещении во время работы прибора и в течение получаса после его выключения не рекомендуется.

За 30 мин указанные вещества по причине своей нестабильной природы распадаются и воздух снова становится безопасным для человека.

Гидродинамический

Приборы, в основу которых был положен данный метод, производят не легкие отрицательный аэроионы, а водяную пыль (аэрозоль) с электростатическим зарядом.

Со временем было доказано, что бытовые гидроионизаторы, распыляющие дистиллированную воду, совершенно бесполезны, вследствие чего их производство прекратилось.

Но метод успешно применяется в медицине для создания электроаэрозолей на основе различных целебных жидкостей, а также в некоторых отраслях, где требуется мелкодисперсное распыление веществ.

Метод коронного разряда

Ионизаторы этого типа известны под названием эффлювиальных. Именно на этом принципе основана работа бытовых приборов.
Ионизатор состоит из электрической схемы, преобразующей стандартное переменное напряжение в высоковольтное (несколько десятков киловольт) и конструкции с заостренными электродами, на которые это напряжение подается.

В результате наблюдается коронный разряд, сопровождаемый электростатической эмиссией, то есть «стеканием» электронов с острия с последующим захватом их молекулами кислорода.

В самом простом исполнении эффлювиальные ионизаторы являются нерегулируемыми – режим их работы, как и производительность по ионам, изменить нельзя.

Более сложные модификации – регулируемые – учитывают напряжение электрического поля вокруг себя и в зависимости от него корректируют напряжение на электродах.

Помимо описанных разновидностей применяют термоэлектронные, радиоизотопные и фотоэлектрические ионизаторы. Они используются в различных приборах. Например, радиоизотопный ионизатор является частью датчика противопожарной сигнализации.

Бытовые ионизаторы на коронном разряде делятся на униполярные (генерируют только отрицательные ионы) и биполярные (продуцируют ионы обоих знаков).

Принцип коронного разряда

Поскольку положительные ионы в квартирах и так активно образуются при работе бытовой электроники, в большинстве случаев целесообразно применять униполярные ионизаторы.

В тех же помещениях, где техника отсутствует, например, в детской, следует применять биполярное устройство, так как при дисбалансе между положительными и отрицательными ионами целебный эффект от воздействия последних почти не проявляется.

Положительное влияние на человека отрицательно заряженных аэроионов было доказано еще в прошлом веке. Тогда и появились ионизаторы воздуха. Биполярный ионизатор воздуха: виды, конструктивные особенности и область применения.

Инструкцию по изготовлению осушителя воздуха своими руками вы найдете тут.

А в этой теме https://microklimat.pro/sistemy-ventilyacii/ionizator-vozduxa-vred-ili-polza.html расскажем, стоит ли приобретать ионизатор воздуха и может ли данный прибор оказать вред организму человека.

Послесловие

После выхода этой статьи некоторые люди обеспокоились тем, что прибор может генерировать также и озон. Однако схема работы генератора озона немного отличается (хотя принцип коронного разряда остаётся тем же). За те пару недель, что у меня работает этот прибор, он, судя по всему, никакого озона не генерирует (или его настолько мало, что я его не ощущаю).
Также касательно разницы ионизаторов и очистителей воздуха. Ионизатор не может служить заменой фильтрам HEPA, устанавливаемым в очистители. Ионизаторы лишь помогают осаждать пыль из воздуха. Эти частицы так и остаются на полу. Он не улавливает частицы дыма, как это делает очиститель с фильтром.

Где ее можно применять

Конечно же, мы рассказали вам только об одной конструкции ионизатора, которая вполне подойдет для использования не только в домашних, но и в промышленных условиях. В принципе, вы можете сами модернизировать схему. Следует только учитывать, что выходное напряжение должно быть никак не меньше 25 кВ. Кстати, еще раз напоминаем, что в интернете часто встречается схема (люстра Чижевского своими руками), на которой выходное напряжение на выпрямителе даже меньше 5 кВ!

Уверяем вас, что никакой практической пользы такое устройство не приносит. Да, «бюджетная люстра» будет создавать некую концентрацию отрицательно заряженных ионов, но в своей массе они будут слишком тяжелыми, а потому неспособными к циркуляции в воздушном потоке помещения.

Впрочем, такие приборы с успехом могут быть использованы в качестве очистителя помещения от пыли в воздухе, которая будет попросту осаждаться. В конце концов, люстра Чижевского — ионизатор воздуха, а не продвинутый его очиститель. Для этого куда лучше пользоваться обычным кондиционером.

Но! Запомните еще и тот факт, что любые принципиальные изменения конструкции, которая была предложена еще самим Чижевским, строго противопоказаны. Если вы не разбираетесь в электротехнике и физиологии, то эксперименты приведут лишь к уменьшению КПД устройства, а также к выработке им недостаточного количества ионов. Вы лишь понапрасну будете сжигать электричество, ровным счетом ничего не получая взамен.

Вообще, люстра Чижевского своими руками (фото которой есть в статье) изготовленная, даст прекрасную возможность сэкономить деньги на дорогостоящем медицинском оборудовании, сделать свою жизнь здоровее.

Безопасность

Если вы решите собрать такой прибор, будьте осторожны. Примите меры при работе с переменным током высокого напряжения на входе и постоянным током на выходе. Не давайте прибор детям.
Убедитесь, что кабели для переменного тока хорошо припаяны, и что оголённых проводов нет за пределами платы.

Используйте пластиковую крышку, не прикасайтесь к компонентам схемы, когда она включена. Разряжайте конденсаторы, закорачивая их проводником с изолированной ручкой,

Сделайте узел на проводе питания там, где он подходит к плате, чтобы его никто не вырвал из платы.

Требования по ГОСТу к ионизаторам

Ионизатор выделяет отрицательно заряженные частицы, которые измеряются в 1 см куб. Этот параметр называется концентрацией аэроионов и является базовым для ионизатора любого типа. По требованиям ГОСТ, определены минимально и максимально допустимые значения параметра. С ними можно ознакомиться в таблице:

Чтобы сохранить смысл ионизатора воздуха, стоит учесть, что показатель на расстоянии 1 м должен быть не меньше, нежели показатель естественной концентрации зарядов воздуха, то есть не менее 1 000 ион/см куб. В связи с этим целесообразно придерживаться показателя концентрации от 5 000 ион/см куб.

ГОСТом также определены требования к напряжению на излучателе, то есть на ионизирующем электроде. Измеряется оно в кВ. В случае бытовых ионизаторов воздуха данное напряжение должно находиться в коридоре 20-30 кВ.

Если же оно будет больше 30 кВ, то теряется смысл применения такого прибора, поскольку для стабильного образования ионов достаточно напряжения в 20 кВ. К тому же это чревато образованием искровых разрядов, способствующих выделению вредных для организма соединений, например, озона.

Преимущества и недостатки ионизаторов

Основные плюсы данных приборов:

• повышение качества воздуха, его очистка от аллергенов, пыли, патогенных микроорганизмов, клещей;
• уничтожение неприятных запахов, табачного дыма;
• высокая производительность при компактных размерах и небольшой мощности;
• простота обслуживания;
• возможность корректировки режима работы;
• низкий уровень шума;
• наличие дополнительного функционала (очистителя/увлажнителя воздуха, ароматизатора, вентилятора).

Среди недостатков ионизаторов данного рода:

• необходимость периодической очистки игл/кассеты. Уход за большинством моделей сведен к минимуму — их фильтры достаточно промывать под проточной водой 1-2 раза/месяц;
• непредвиденное влияние электрического поля на человека. Для одних людей электромагнитное излучение — польза, для других — вред. Предвидеть это невозможно;
• необходимость регулярной уборки пространства вокруг прибора. Ионизатор дает отрицательный заряд и микрофлоре комнаты, поэтому возле него (на мебели, полу) будет опадать микропыль;
• негативное влияние избытка положительно заряженных ионов на человека. Озон, выделяемый в больших количествах, становится причиной головной боли, вялости, плохого самочувствия. Характерным признаком его повышенной концентрации в воздухе является «запах грозы».

Ионизатор принесет пользу, если он подобран с учетом площади помещения, степени загрязненности воздуха в нем, установлен на безопасном расстоянии от человека, используется согласно инструкции

Принцип действия

Если мы собираемся собрать ионизатор, нам необходимо знать принцип его работы. Исследования воздуха в обычной квартире показали, что количество полезных ионов в нем меньше необходимого в 10-15 раз.

Прибор для очистки и ионизации воздуха просто необходим.

Основная функция ионизатора – заряжать частицы воздуха отрицательным зарядом. В результате этого образуются аэроионы, полезные для нашего здоровья.

Для того, чтобы получить отрицательный заряд, простые элементы должны пройти через коронный электрический заряд. Воздействию этого заряда также подвергаются пыль, вредные микроорганизмы и аллергены.

Достигнув пластины с противоположным зарядом, эти элементы притягиваются к ней и удаляются из воздушного потока.

Затем они удаляются из аппарата в процессе его очистки. Ток подается на металлические электроды в форме импульсов.

Существуют некоторые ограничения при использовании ионизатора воздуха. Не рекомендуется его использовать в помещениях, где находятся больные раком, дети до 1 года и люди с повышенной температурой.

Лучшие ионизаторы: топ 5 моделей за 2021 год

Чтобы узнать, какой выбрать ионизатор воздуха для квартиры, необходимо прислушаться к советам специалистов, а также поинтересоваться рейтингом. По мнению пользователей лучшие ионизаторы выпускаются под брендами Termica, Panasonic, Winia, Maxion, Electrolux, Air Comfort и др.

Пятерка лучших:

1. Termica AP-300 TC. Ионизатор с функцией очистки (угольная, плазменная, ультрафиолетовая). Высокоэффективный Нера-фильтр. Таймер на 12 часов. Информативная индикация. Защита от детей. Отличается низким уровнем шума и экономичным расходом электроэнергии.
2. Panasonic F-VXD50R-S. Ионизация, очищение, увлажнение. Рассчитан обслуживание помещения площадью 40м². Обладает расширенным функционалом. Отличается экономичностью, выделяется стильным дизайном.
3. AIC GH-2156. Технология ESP дает возможность блокировать захваченные пыль и бактерии от распространения. Эффективная площадь обслуживания – 15 м. Отличается мобильностью, легко перемещается и располагается в любом месте.
4. Electrolux EHU-3710D. Умное, многофункциональное устройство, которое помимо ионизации и увлажнения воздуха, эффективно борется с болезнетворными микроорганизмами, для чего в составе прибора предусмотрена ультрафиолетовая лампа. Для управления используется сенсорная панели и пульт ДУ.
5. Winia AWX-70. Климатический комплекс для помещений. Эффективно ионизирует и увлажняет воздух в помещениях с площадью до 50 м² при потреблении не более 24 Вт электроэнергии. При солидной мощности, прибор относится к тихим – 32дБ.

Новые функции и возможности новинок

После оборудования ионизаторов дисплеями и дистанционным управлением, разработчики решили придать прибору некое подобие интеллекта. Многофункциональные модели не требуют постоянного присутствия человека и самостоятельно заботятся о микроклимате в помещений. Входя в состав кондиционеров и увлажнителей, ионизаторы воздуха расширяют набор оборудования «умного дома».

Ионизатор своими руками

Свежий воздух – основная составляющая в поддержании хорошего самочувствия человека в целом. Как известно, на качество воздуха влияют положительные и отрицательные ионы, которые имеются в окружающей среде. Главную роль играют именно отрицательные ионы, которые, попадая в организм человека, образуют там необходимые биологически активные составляющие. В окружающей среде, особенно в больших городах, есть масса негативных факторов, которые снижают количество указанных газовых частиц. Данная проблема решаема благодаря ионизатору воздуха, который можно сделать своими руками.

Генерация анионов и увлажнение воздуха: точки соприкосновения

Для детской приборы должны быть только сертифицированными
Пытаясь разобраться, для чего нужна ионизация воздуха в увлажнителе, нужно исходить из опций прибора в целом. Благодаря комплексному подходу, очищение воздуха выполняется во всех направлениях:

• блокируются заряды вредного для человеческого организма статического электричества;
• задерживается и осаждается пыль в корпусе установки;
• удаляется копоть и другие, более крупные фракции грязи.

В квартирах и домах, особенно в отопительный период, при пониженном содержании влаги в воздухе возникает заряд статического электричества. Он образуется во время трения между собой разных поверхностей. Кажущиеся, на первый взгляд, безобидными небольшие заряды, контактируя с человеком, накапливаются на нем. Возникают неприятные ощущения, когда предметы в комнате «бьют током». Усугубляет положение синтетическая одежда, отделочные материалы из пластика, пр. Это воздействует на нервные окончания, что в конечном итоге может повлечь необратимые изменения в ЦНС. Как результат – бессонница, быстрая утомляемость, повышенная раздражительность.

Нейтрализацию катионов и выполняет ионизатор, как составная часть, встроенная в увлажнитель. Насыщение влагой оказывает антистатическое воздействие на состав воздуха.

Еще одна причина, объясняющая, зачем нужна ионизация воздуха в увлажнителе, кроется в оздоровлении воздушной среды путем борьбы с пылью, пыльцой, прочими аллергенами. Получившие отрицательный заряд твердые частицы, находящиеся во взвешенном состоянии, стремятся осесть на внешние поверхности (перегородки, мебель, стены, потолок), тем самым очищая воздух и понижая возможность спровоцировать аллергическую реакцию. Необходимо просто чаще делать влажную уборку, собирая осевшую пыль.