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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Pequeño difusor de aire. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Medicina El desarrollo de un nuevo ionizador de aire se emprendió con el objetivo de crear un electrodoméstico compacto. Pero antes de que apareciera el diseño completo, el autor realizó muchos experimentos. En un principio se realizaron con un simple convertidor trinistor de alta tensión, que posteriormente hubo de ser abandonado por las interferencias electromagnéticas que generaba y su baja eficiencia. Posteriormente, se fabricó un convertidor de un solo transistor, que fue la base del ionizador de aire descrito. Ambos tipos de convertidores permitieron obtener un potencial negativo de hasta 80 kV en el electrodo ionizante. Para cambiar el voltaje en el electrodo, se utilizó un autotransformador ajustable, desde cuya salida se aplicó al convertidor un voltaje de suministro con una frecuencia de 50 Hz. La tensión en el electrodo se midió con un voltímetro con indicador de puntero magnetoeléctrico (corriente de desviación total del puntero 50 μA) y una resistencia adicional con una resistencia de 2 GΩ, compuesta por 20 resistencias conectadas en serie de 100 MΩ cada una). Así, el límite de la tensión medida fue de 100 kV. En los experimentos, se utilizó un electrodo en forma de haz de conductores delgados apuntados en los extremos (en forma de "diente de león"). Los resultados de la medición mostraron que ya a un potencial de 20 kV a una distancia de 2 m del electrodo ionizante, la concentración de iones de aire está al nivel de los estándares sanitarios máximos permitidos. Por lo tanto, para cualquier valor grande del potencial en el electrodo, la distancia mínima a la que una persona puede permanecer durante mucho tiempo se vuelve aún mayor. Otra conclusión importante es que la concentración de iones de aire ligero disminuye significativamente con la distancia al electrodo, aproximadamente 10 veces por cada metro de distancia. Esta disminución se debe a la recombinación (muerte) de los iones, así como a su captura por diversas partículas de aerosoles que contaminan el aire. Debido a la recombinación, el tiempo medio de existencia (duración de la "vida") de los iones ligeros del aire es muy limitado y prácticamente no supera los diez segundos. Por lo tanto, es fundamentalmente imposible crear una distribución uniforme de iones de aire en una habitación, y más aún tratar de saturar el aire con ellos en varias habitaciones si el ionizador está instalado solo en una de ellas. También es inútil intentar abastecerse de iones de aire para el futuro. Después de apagar el dispositivo, su concentración caerá rápidamente al nivel de fondo. Pero los beneficios de un dispositivo en funcionamiento aún se manifestarán durante mucho tiempo en forma de aire limpio. Si es necesario saturar varias habitaciones con iones de aire, cada una de ellas debe estar equipada con un ionizador o usar un dispositivo portátil. Teniendo en cuenta lo dicho, se desarrolló un ionizador de aire compacto, denominado por el autor "Korsan" (Fig. 1).
El convertidor de alto voltaje y el electrodo de corona en él están integrados estructuralmente en un todo por medio de un conector. Se usó la mitad de una jabonera de plástico con dimensiones externas de 110x80x30 mm como carcasa del convertidor, en la que hay una placa de un autooscilador de un solo transistor con fuente de alimentación sin transformador de una red de 220 V, un multiplicador de voltaje de diodo, una corriente -resistencia de protección limitadora y un enchufe para conectar un electrodo. No hay un interruptor de encendido en el cuerpo del dispositivo, ya que no se puede usar debido a la aparición de una carga estática en el cuerpo humano cuando se acerca a un dispositivo en funcionamiento. Por lo tanto, el ionizador de aire está equipado con un cable de alimentación flexible largo (al menos 2 m) con un enchufe en el extremo, que enciende y apaga el dispositivo. Las dimensiones de la carcasa permiten colocar en ella un diodo multiplicador de 40 kV o más. Pero en base a la experiencia de tres años de operación del ionizador en la vida cotidiana y en instituciones médicas, debe reconocerse como apropiado para uso doméstico, la elección del potencial en el electrodo de 15 a 30 kV. El circuito eléctrico del ionizador de aire se muestra en la fig. 2.
La tensión alterna de la red de 220 V con la ayuda del puente de diodos VD1 y el condensador C1 se convierte en una tensión constante de unos 310 V, que alimenta el oscilador de alta tensión. Está hecho en un transistor VT1 y un transformador T1. El devanado I y el condensador C2 forman un circuito oscilatorio conectado al circuito colector del transistor en serie con la resistencia R2 y el indicador LED HL1 en derivación por la resistencia R3. Desde el devanado II a través del condensador de desacoplamiento C3, se aplica un voltaje de retroalimentación positivo a la base del transistor. Las resistencias R4-R6 determinan el modo de polarización automática en la base. En el devanado elevador III, se desarrolla un voltaje alterno con una amplitud de aproximadamente 3 kV, que se alimenta al multiplicador en los diodos VD2-VD11 y los capacitores C4-C13. Con diez etapas de multiplicación se logra un potencial negativo de 30 kV. Cuando se utiliza un multiplicador de ocho etapas, su salida será de 24 kV, respectivamente. La salida del multiplicador está conectada al enchufe X2 a través de una resistencia protectora R7, que limita la corriente si el electrodo de corona se toca accidentalmente a un valor seguro. El elemento más crítico del dispositivo es un transformador de alto voltaje (Fig. 3). Está realizado sobre un marco cilíndrico 2 de once secciones con un circuito magnético 1 de 8 mm de diámetro fabricado en ferrita M400NN.
El devanado elevador III contiene 3300 vueltas de cable PELSHO 0,06 y se coloca uniformemente en secciones de marco de 300 vueltas cada una. El devanado I contiene 300 vueltas de PELSHO 0,1 y se enrolla en tres filas en el manguito 4, ubicado en el borde del marco desde el lado izquierdo de acuerdo con el esquema de salida del devanado III. Cuatro vueltas del devanado de retroalimentación II se enrollan con cable PELSHO 0,1 sobre el devanado I y se separan de él por una capa de cinta aislante (cinta adhesiva) 3. La longitud del marco con el núcleo magnético puede estar en el rango de 70...100 mm y está determinada por las dimensiones de la caja. El marco 2 y el manguito 4 del transformador se pueden pegar con 3-4 capas de papel utilizado para impresoras o fotocopiadoras. Las mejillas para separar secciones pueden estar hechas de papel grueso de 0,3 ... 0,5 mm de espesor. Pero es mejor, por supuesto, tallar un marco seccional de un dieléctrico (fluoroplasto, poliestireno, plexiglás, ebonita o madera densa). El comienzo y el final del devanado III están soldados a los terminales 5, pegados a los bordes del marco. Las conclusiones son fáciles de hacer a partir de un cable de cobre de un solo núcleo con un diámetro de 0,4 ... 0,5 mm, pero es imposible crear giros en cortocircuito. Con las mismas conclusiones, el transformador se adjunta a la placa. Las conexiones de los devanados I y II están soldadas a la placa de acuerdo con la fase indicada en el diagrama. El diseño descrito permite el funcionamiento del transformador sin ninguna impregnación especial. Los mejores resultados se obtendrán si, en lugar del transistor bipolar KT872A indicado en el circuito, se utiliza cualquier transistor BSIT de la serie KP810, KP953 o KP948A (el terminal de puerta se utiliza como base, drenaje - colector, fuente - emisor) . Puente de diodos VD1: cualquiera, diseñado para una corriente rectificada de al menos 100 mA y una tensión inversa de al menos 400 V; polos rectificadores VD2-VD11 - KTs106B-KTs106G o cualquiera de las series KTs117, KTs121-KTs123. Condensador C1: con una capacidad de 1 a 10 microfaradios para un voltaje de al menos 315 V; C2, C3: cualquier tipo, excepto C2 para un voltaje de funcionamiento de al menos 315 V; C4-C13 - K15-5 con una capacidad de 100-470 pf para una tensión de 6,3 kV. LED: cualquiera con radiación visible. Resistencias R1-R6 - C2-23, C2-33, MLT, OMLT; R7 - C3-14-0,5 o C3-14-1. Cuando se utilizan piezas reparables y una instalación sin errores, el ionizador de aire comienza a funcionar de inmediato. Es conveniente controlar el funcionamiento del oscilador y medir sus principales parámetros utilizando un miliamperímetro AC con un límite de medida de 25-50 mA y un osciloscopio que permita observar en la pantalla una señal eléctrica con una oscilación de al menos 600 V. El medidor de corriente le permite determinar y minimizar la energía consumida de la red y el osciloscopio: monitorear visualmente y optimizar el funcionamiento del dispositivo, así como determinar indirectamente el valor del voltaje constante en la salida del multiplicador. Se incluye un medidor de CA en la ruptura de cualquier cable de red. Pero antes de insertar el enchufe X1 en la toma de corriente, recuerde que el ionizador de aire se alimenta sin transformador de aislamiento y, por lo tanto, cualquiera de sus elementos está bajo tensión peligrosa para el ser humano en relación con el cable neutro. ¡Así que recuerda las medidas de seguridad y síguelas! La primera inclusión es recomendable prescindir de un multiplicador de diodo. En ausencia de generación (controlada por un osciloscopio conectado al colector del transistor), se debe prestar atención a la corriente consumida (corriente de reposo). Si no supera 1 mA, el transistor puede tener una relación de transferencia de corriente de base reducida y es mejor reemplazarlo. Pero puede intentar aumentar la corriente de reposo seleccionando una resistencia R5 con menos resistencia. Si la corriente de reposo está dentro de 2 ... 5 mA y no hay generación, el motivo de su ausencia puede ser la fase incorrecta de los cables del devanado del transformador. En este caso, basta con intercambiar los extremos de cualquiera de los devanados: I o II. Si después de esta generación no ocurre o hay oscilaciones, pero de muy pequeña amplitud (el transistor funciona sin corte), será necesario aumentar el número de vueltas (en 1 ... 2) del devanado de retroalimentación II. En un generador que funciona normalmente (su frecuencia es de 40 ... 60 kHz), el voltaje máximo en el colector en relación con el cable común está en el rango de 500 ... supera los 600 mA. En este modo, no se libera más de 90 W de potencia en el transistor y se puede usar sin disipador de calor. Debe tenerse en cuenta que la eficiencia del generador está relacionada con el ángulo de corte del transistor. El valor de este parámetro es fácil de optimizar usando un osciloscopio seleccionando la resistencia R4 y el voltaje en el devanado II. Cuanto mayor sea el voltaje (más vueltas) y menor sea la resistencia de la resistencia, mayor será el ángulo de corte. La dependencia de la eficiencia del ángulo de corte es extrema, y el modo óptimo se logra en un ángulo de 80-100°. Una vez completada la sintonización del generador, es posible medir la amplitud de voltaje en el devanado elevador III usando un osciloscopio. Para hacer esto, la forma más fácil es usar un divisor de voltaje capacitivo (Fig. 4).
El condensador C1 debe tener un voltaje de funcionamiento de al menos 3000 V, por ejemplo, KVI, y el condensador C2, de cualquier tipo. El factor de división de dicha cadena con los valores indicados de los condensadores y la capacitancia de entrada del osciloscopio 100 pF es 100. Con suficiente precisión, el voltaje en el electrodo ionizante (en el enchufe X2) se determina multiplicando el valor de amplitud del voltaje en el devanado elevador III por el número de etapas del multiplicador de diodo. Al final de la configuración, puede probar el funcionamiento del dispositivo con un multiplicador conectado. Para ello, debe conectarse al devanado elevador III con hilos de al menos 10 cm de longitud y colocarse sobre una lámina de buen dieléctrico (plexiglás, getinax, etc.). La mejor manera de verificar es medir el potencial negativo en la salida del multiplicador con respecto al cable de tierra usando un voltímetro de alto voltaje. Pero puedes limitarte a una simple inclusión. En un convertidor que funciona normalmente, por regla general, se produce una descarga de corona entre los terminales de los condensadores del multiplicador de diodos, acompañada de un silbido característico y un olor a ozono, pero también son posibles las descargas de chispas. Por supuesto, es imposible operar un ionizador de aire de esta forma. Se requiere al menos sellar el multiplicador con un compuesto dieléctrico. Si se toma la decisión de sellar solo un multiplicador, entonces el diseño de todo el ionizador debe ser tal que la distancia entre el electrodo de corona y la unidad de alto voltaje sea de al menos 1 m. De lo contrario, la confiabilidad del ionizador de aire se reducirá drásticamente. y puede fallar en unos meses. Las microcorrientes comienzan a fluir a través de la carcasa de la unidad de alto voltaje a través de las juntas y los espacios existentes, y eventualmente se convierten en descargas de chispas, lo que se debe no solo a la inevitable sedimentación de partículas de aerosol en su superficie, sino también a su penetración en la carcasa. . En el diseño descrito, todas las partes del dispositivo están selladas con adhesivo epoxi EDP. Antes del vertido, las unidades y elementos se montan en una carcasa dieléctrica con un espesor de pared de al menos 1,5 mm. Se deben tomar medidas para eliminar posibles fugas de resina a través de los orificios utilizados para conectar el conector, el LED y la entrada del cable de alimentación. Para hacer esto, el diámetro de los agujeros debe coincidir exactamente con los elementos correspondientes. Puede usar el sellado preliminar de estos lugares con pegamento PVA, "Momento", BF, etc. El pegamento EDP se utiliza de acuerdo con las instrucciones adjuntas. Antes de mezclar con el endurecedor, la base se calienta a una temperatura de 70...90°C para aumentar la fluidez y acelerar el proceso de curado. Pero hay que tener en cuenta que después de mezclar los componentes, la reacción de curado se produce con la liberación de una gran cantidad de calor. Los volúmenes de resina superiores a 50 ml pueden autocalentarse con la ebullición y el curado en cuestión de minutos. Por lo tanto, es necesario utilizar un relleno (cuarzo o arena de río) introducido en la masa ya preparada para verter en una relación de volumen de 1:1. La operación del dispositivo es posible no antes de las 24 horas después de llenar la caja. Autor: V. N. Korovin
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