Генераторы аэроионов. Ионизаторы воздуха в кондиционерах: есть ли в них польза? Пиар или революционное достижение

Ионизаторы воздуха в кондиционерах: есть ли в них польза?

В последнее время горячие споры разгорелись в среде ценителей и почитателей кондиционеров по поводу того, насколько полезны или, наоборот, бесполезны столь быстро вошедшие в моду кондиционеры с генераторами отрицательных ионов, или, попросту говоря, с ионизаторами. Этот вопрос можно было бы полностью оставить теоретикам и не обращать на него особого внимания, если бы не появились такие суждения об , которые ставят под сомнение саму целесообразность подобного технического нововведения.

Казалось бы, чего только не было придумано за последние годы инженерами-изобретателями, чтобы оснастить кондиционер всеми мыслимыми и немыслимыми техническими новинками. Сколько денег и человеко-часов было потрачено для достижения одной-единственной цели - привлечения внимания именно к своему бренду, удержание любыми средствами спроса на свои кондиционеры.

Пиар или революционное достижение?

Прямо скажем, в этой бескомпромиссной конкурентной борьбе за сферы сбыта на не всегда все ее участники работают, если можно так выразиться, в белых перчатках. Очень многие технологические нововведения подаются под соусом откровенного пиара, подавая под видом революционных технологий вполне себе обычные и зачастую ничего не несущие конечному пользователю кондиционера функциональные приманки.

Противоположная точка зрения на процесс ионизации.

Существует и другая точка зрения на тот же самый вопрос о достоинствах и недостатках насыщения воздуха отрицательными ионами. Так, некоторые специалисты полагают, что в процессе выделения кондиционером заряженных микрочастиц совершается процесс дезодорирования воздушной массы и одновременно с этим наполнения окружающей среды дополнительным количеством кислорода, что крайне благотворно влияет на самочувствие и эмоционально-физический настрой людей, находящихся в зоне действия кондиционера.

Если принять во внимание, что, как правило, кондиционеры с установленной в них системой ионизации имеют в качестве дополнительных полезных устройств и плазменный фильтр, и способность проведения дезинфекции воздуха, и функцию сверхтонкой очистки воздуха, то становится понятным желание потребителя остановить свое внимание именно на таком кондиционере, обладающем всеми современными характеристиками по обработке воздуха.

Генератор ионов как средство борьбы с неприятными запахами.

Еще один нюанс, о котором следует помнить при , заключается в том, что считается, будто ионный генератор кондиционера способствует очищению окружающей среды от самых разнообразных болезнетворных микробов, заполняющих собой практически все пространство нашего с вами жилья. Такая весьма ценная способность кондиционера не может остаться незамеченной истинными любителями чистоты в доме.

Ну и, наконец, многие из опрошенных в ходе проведенных исследований действительно считают, что воздух, обогащенный ионами при помощи кондиционера, приобретает особенный запах свежести. Многие сравнивают это ощущение с тем состоянием, которое человек испытывает, находясь вблизи большого водоема или работающего фонтана. Так или иначе, последнее слово в определении всегда остается за покупателем. Читайте также.

Эту люстру-ионизатор сделали ребята из горьковского клуба юных техников «Искатель». Такая люстра, подвешенная в аудитории, актовом или спортивном зале, мастерской или лаборатории, образует в воздухе отрицательные ионы, которые благотворно влияют на организм человека.

Основные узлы аэроионизатора - так называемая электро-эффлювиальная люстра, преобразователь постоянного напряжения и выпрямитель.

Электроэффлювиальная люстра - это . С каждого острия люстры с большой скоростью стекают электроны, которые потом «налипают» на молекулы кислорода. Возникающие таким образом аэроионы тоже обладают большой скоростью - этим объясняется их живучесть.

От конструкции люстры во многом зависит эффективность работы ионизатора. Верхнее и нижнее основания из органического стекла соединены общей монтажной платой. На ней расположены все элементы выпрямителя и преобразователя напряжения. К основаниям на винтах крепятся гибкие металлические стержни диаметром 2-3 мм, образующие сферу.

В стержнях сделайте отверстия диаметром 0,7-1 мм и укрепите в них острозаточенные канцелярские булавки с колечком. Булавки можно и припаять к стержням.

Люстра подвешивается к потолку на стойке из изоляционного материале, Расстояние от люстры до пола должно быть не меньше 2,5 м, а все металлические заземленные предметы - не ближе 2 м.

Сетевой трансформатор и дроссель выполнены на сердечнике из электротехнической стали Ш-16. Толщина набора - 25 мм.

Первичная обмотка трансформатора Тр1 содержит 2200 витков провода ПЭВ 0,27, а вторичная - 130 витков провода ПЭВ 0,9.

Дроссель имеет 200 витков провода ПЭВ 1,5. Его можно заменить резистором на 300-500 ом, рассчитанным на мощность не менее 2 вт.

Полупроводниковый преобразователь напряжения собран на транзисторах Т1 и Т2 типа П217А. Трансформатор Тр2 выполнен на ферритовом сердечнике от любого типа. Первичная обмотка состоит из 6 витков провода ПЭВ 0,9 с отводом от середины. Вторичная обмотка, подключенная к коллекторным выводам транзисторов, имеет 14(7 + 7) витков такого же провода. С выходной обмотки III, имеющей 8000 витков провода ПЭЛШО 0,08, высокое напряжение подается на схему умножения, состоящую из высоковольтных полупроводниковых диодов Д5-Д10 и конденсаторов фильтра С5-С9 типа ПОВ или ПСО, рассчитанных на рабочее напряжение 10-15 кв.

Если схема ионизатора собрана правильно, при ее работе слышен тонкий писк трансформатора-преобразователя. Иногда приходится поменять местами выводы вторичной обмотки трансформатора Тр2.

Простейший индикатор работоспособности аэроионизатора - небольшой кусочек ваты. Он должен притягиваться к люстре с расстояния 50-60 см.

Когда ионизатор работает, в помещении не должно появляться никаких запахов. Если они все же будут ощущаться, значит, что-то сделано неверно и поэтому образуются вредные газы. Ионизатор нужно немедленно выключить.

Помните, что аэроионизатор - высоковольтная установка, поэтому будьте очень осторожны при его изготовлении, налаживании и эксплуатации.

Ю. M0X0B, В.НОМАРДИН, ЮТ,1973г

Генератор предназначен для обработки воздуха в жилых, лечебных, офисных и других обитаемых помещениях, не загазованных вредными примесями, и может быть использован для обогащения воздуха ионами обоих знаков, снятия электростатических зарядов с различных предметов и одежды людей, очистки воздуха от пыли, бактерий и спор грибков. Генератор ионов содержит расположенную в продуваемом корпусе группу коронирующих и ускоряющих электродов, подключенных к выходным разнополярным шинам формирователя высоковольтного коронирующего напряжения, снабжен второй группой коронирующих и ускоряющих электродов, аналогичной первой группе таких электродов и расположенной рядом с ней, при этом коронирующие электроды первой группы электрически соединены с ускоряющими электродами второй группы, а ускоряющие электроды первой группы электрически соединены с коронирующими электродами второй группы. Техническим результатом является повышение равномерности распределения ионов обоих знаков в ионизируемом воздухе и улучшение за счет этого качества ионного состава воздуха. 1 ил.

Рисунки к патенту РФ 2343361

Изобретение относится к технике обработки воздуха в жилых, лечебных, офисных и других обитаемых помещениях, не загазованных вредными примесями, и может быть использовано для обогащения воздуха ионами обоих знаков, снятия электростатических зарядов с различных предметов и одежды людей, очистки воздуха от пыли, бактерий и спор грибков.

Известно много различных по природе физических процессов естественного происхождения, которые участвуют в ионизации окружающего нас воздуха (смотри, например, Н.А.Капцов. Электрические явления в газах и вакууме. Госиздат. технико-теоретической литературы. М.-Л., 1950 г., стр.222-241, 589-604). Однако в технике искусственной ионизации воздуха нашли применение, преимущественно, генераторы ионов, в которых ионы создаются либо низкоэнергетичными -активными изотопами, например, трития, углерода-14 или никеля-63 (смотри, например, SU 106280 А, 1957), либо коронным разрядом между двумя электродами (смотри, например, SU 842347 А, 30.06.1981, В.П.Реута).

Генераторы ионов, в которых используются -активные изотопы, позволяют создавать наиболее близкую по качественному составу к природной искусственно ионизированную атмосферу простыми техническими средствами. Но правила техники безопасности при обращении с радиоактивными материалами по защите их от разрушения, условиям утилизации требуют наличия специальных служб контроля, что делает невозможным широкое применение таких генераторов ионов.

Генераторов ионов, в которых для ионизации воздуха используется коронный разряд между двумя электродами, на которые подается постоянное, пульсирующее или импульсное высоковольтное напряжение, разработано великое множество, но среди них нет ни одного, способного конкурировать по качественному составу создаваемых ионов с радиоактивными генераторами ионов.

В радиоактивных генераторах ионов процесс образования ионов идет непрерывно, причем ионы обоих знаков возникают парами. Одновременно с этим непрерывно идет процесс объемной рекомбинации ионов, при котором ионы разного знака, встречаясь, нейтрализуют заряды друг друга (подробнее об этих процессах смотри, например, Дж.Кэй, Т.Лэби. Таблицы физических и химических постоянных. М. Госиздат. физ.-мат. литературы. 1962 г., стр.191-193 - о рекомбинации и стр.215-216 - об удельной ионизации заряженными частицами).

Наличие объемной рекомбинации ионов не позволяет большей части ионов «состариться» и превратиться в средние и тяжелые ионы, присутствие которых в воздухе нежелательно, если не сказать вредно для здоровья, хотя они и участвуют в очистке воздуха от пыли (О процессах образования и структуре атмосферных ионов подробно написано в статье: Eichmeier J. Beitrag zum Problem der Struktur der atmospharischen Kleinionen. - «Zeitschrift für Geophysik», 1968, Vol.34, S.297-322).

В конце этой статьи на рис.10 представлена схема процесса образования и структуры легких, средних и тяжелых ионов с указанием величины продолжительности жизни этих ионов.

В известных биполярных генераторах ионов, содержащих расположенные в продуваемом корпусе коронирующие электроды, подключенные к выходным шинам формирователя высоковольтного коронирующего напряжения, ионы создают пачками то одного, то другого знака с длительностью пачек от нескольких минут (смотри, например, US 3936698 А, 03.02.1979) до единиц миллисекунд.

И хотя эти пакеты разнополярных ионов перемещаются потоком воздуха, процесс рекомбинации ионов из этих пакетов начинается с задержкой, что приводит к образованию большого количества средних и тяжелых ионов, поскольку время жизни легких ионов лежит в интервале от 10 -4 до 100 сек - это время, в течение которого нерекомбинированный легкий ион обязательно столкнется с крупным конгломератом молекул или ядром конденсации и образует средний или тяжелый ион.

Прототипом может служить любой известный как биполярный, так и униполярный генератор ионов, содержащий расположенные в продуваемом корпусе коронирующие и ускоряющие электроды, но наиболее близким по функциональным возможностям является биполярный генератор ионов, содержащий расположенную в продуваемом корпусе группу коронирующих и ускоряющих электродов, подключенных к выходным разнополярным шинам формирователя высоковольтного коронирующего напряжения (смотри: RU 42629 U1, 10.12.2004, В.П.Реута, А.Ф.Туктагулов).

Поскольку в прототипе на коронирующие электроды подаются пачки однополярных импульсов то положительной, то отрицательной полярности, ионы обоих знаков появляются в воздухе также пачками то одной, то другой полярности, что приводит, как уже отмечалось выше, к образованию излишнего количества ненужных средних и тяжелых ионов.

Задачей является повышение равномерности распределения ионов обоих знаков в ионизируемом воздухе и улучшение за счет этого качества ионного состава воздуха.

Для этого биполярный генератор ионов, содержащий расположенную в продуваемом корпусе группу коронирующих и ускоряющих электродов, подключенных к выходным разнополярным шинам формирователя высоковольтного коронирующего напряжения, снабжен второй группой коронирующих и ускоряющих электродов, аналогичной первой группе таких электродов и расположенной рядом с ней, при этом коронирующие электроды первой группы электрически соединены с ускоряющими электродами второй группы, а ускоряющие электроды первой группы электрически соединены с коронирующими электродами второй группы.

На чертеже представлена схема электрическая принципиальная биполярного генератора ионов, созданная на базе вышеназванного прототипа. На ней принято стандартное обозначение элементов. Здесь в корпусе 1 установлены на изоляторах, которые на чертеже не показаны, две группы коронирующих 2 и 4 и ускоряющих 3 и 5 электродов, где коронирующие электроды 2 первой группы электрически соединены с ускоряющими электродами 5 второй группы, а ускоряющие электроды 3 первой группы электрически соединены с коронирующими электродами 4 второй группы, а обе группы электродов подключены к разнополярным выходам 6 и 7 формирователя высоковольтного коронирующего напряжения 8. Подлежащий ионизации воздух продувается через корпус 1 в направлении стрелок «А», а в направлении стрелок «В» и «С» выходит разнополярно ионизированный воздух. Если корпус 1 металлический, то он соединяется с общей шиной.

К выходным шинам 6 и 7 внутри формирователя 8 подключены разнополярные выводы вторичной 9 обмотки высоковольтного трансформатора 10, первичная обмотка 11 которого одним концом через вольтодобавочный конденсатор 12 подключена к выходу первого 13 переключателя напряжения, собранного по схеме комплементарного эмиттерного повторителя на комплементарной паре транзисторов Дарлингтона 14 и 15, базы которых объединены и подключены к выходу инвертора 16, вход которого объединен со входом второго 17 переключателя напряжения. Переключатель 17 выполнен аналогично переключателю 13 на комплементарной паре транзисторов Дарлингтона 18 и 19, а его выход соединен со вторым концом первичной обмотки 11 трансформатора 10. Объединенные входы инвертора 16 и переключателя 17 соединены с выходом логического элемента «ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ» 20, первый вход которого подключен к выходу регулятора концентрации ионов 21, представляющего собой высокочастотный генератор импульсов с регулируемой длительностью и частотой следования выходных импульсов положительной полярности. Генератор импульсов 21 собран на двух последовательно соединенных инверторах 22 и 23, где выход инвертора 23, являющийся выходом генератора 21, через времязадающий конденсатор 24 и развязывающий резистор 25 соединен со входом инвертора 22. Общая точка инверторов 22 и 23 через токоограничивающий резистор 26 подключена к подвижному контакту потенциометра 27, исполняющему роль регулятора длительности выходных импульсов генератора 21. Правый вывод потенциометра 27 через потенциометр в реостатном включении 28 и прямовключенный диод 29 соединен с общей точкой конденсатора 24 и резистора 25, куда дополнительно подключен через обратновключенный диод 30 левый вывод потенциометра 27. Второй вход логического элемента 20 соединен с выходом низкочастотного генератора импульсов 31 с постоянной частотой и регулируемой скважностью выходных импульсов. Этот генератор состоит из последовательно соединенных инверторов 32 и 33, где выход инвертора 33, являющийся выходом генератора 31, через времязадающий конденсатор 34 и развязывающий резистор 35 соединен с входом инвертора 32, а общая точка инверторов 32 и 33 через токоограничивающий резистор 36 соединена с подвижным контактом потенциометра 37, исполняющего роль регулятора скважности выходных импульсов генератора 31. Крайние выводы потенциометра 37 через обратновключенный диод 38 и, соответственно, через прямовключенный диод 39 соединены с общей точкой конденсатора 34 и резистора 35. Положительное напряжение питания во все необходимые точки схемы подается относительно общей шины через шину 40.

Формирователь высоковольтного коронирующего напряжения 8 полностью позаимствован из прототипа, где он подробно описан. В свою очередь, в нем применены почти классические узлы. Так, комплементарные эмиттерные повторители на транзисторах Дарлингтона, используемые в переключателях напряжения 13 и 17, описаны в книге: Клод Галле. Полезные советы по разработке и отладке электронных схем. М.: «ДМК», 2003 г., стр.106-107, рис.2.67. Здесь же на стр.63 и рис.2.27 помещена информация о транзисторах Дарлингтона. Генераторы импульсов 21 и 31 созданы на базе классических мультивибраторов (смотри: Р.Мелен, Г.Гарланд. Интегральные микросхемы с КМОП-структурами. М.: «Энергия», 1979 г., стр.105-107, рис.6-1.), в которых с помощью диодов соответственно 29, 30 и 38, 39 разделены цепи заряда и разряда конденсаторов соответственно 24 и 34. Подобные схемы описаны в SU 1132340 А, 30.12.1984 (В.П.Реута).

Во время предварительной настройки биполярного генератора ионов потенциометром 27 устанавливают минимальную длительность импульсов на выходе генератора импульсов 21; потенциометром 28 устанавливают такую частоту следования вышеназванных импульсов, при которой переходные процессы в первичной обмотке 11 трансформатора 10 будут заканчиваться за время, меньшее половине периода следования этих импульсов; потенциометром 37 устанавливают скважность импульсов на выходе генератора импульсов 31, равную двум.

Работает биполярный генератор ионов следующим образом.

После включения напряжения питания сразу же начинают генерировать непрерывные последовательности импульсов высокочастотный генератор импульсов 21 и низкочастотный генератор импульсов 31, причем частота следования выходных импульсов последнего, как правило, на несколько порядков ниже частоты следования выходных импульсов генератора 21. Если внутри генератора 21 на выходе инвертора 23 «единичное» состояние, то происходит заряд конденсатора 24, через который течет ток заряда с выхода инвертора 23 через диод 30, левую часть потенциометра 27, резистор 26 и через «нулевой» выход инвертора 22 на общую шину. За счет этого тока в общей точке конденсатора 24 и резистора 25 установится в начальный момент «единичное» напряжение, которое через резистор 25 поступит на вход инвертора 22 и будет поддерживать на его выходе «нулевое» состояние. По мере заряда конденсатора 24 зарядный ток и, соответственно, напряжение на входе инвертора 22 будут падать. Как только напряжение на входе инвертора 22 снизится до уровня срабатывания этого инвертора, он опрокинется в «единичное» состояние на своем выходе и переведет инвертор 23 в «нулевое» состояние на его выходе. Так сформируется импульс на выходе инвертора 23 и, соответственно, на выходе генератора 21. Длительность этого импульса определяется постоянной времени заряда конденсатора 24, т.е. сопротивлением в цепи заряда этого конденсатора. Меняя это сопротивление с помощью потенциометра 27, можно менять длительность выходных импульсов генератора импульсов 21. После перехода инвертора 22 в «единичное» состояние на его выходе, а инвертора 23 - в «нулевое» начнется процесс перезаряда конденсатора 24. Ток перезаряда конденсатора 24 потечет с выхода инвертора 22 через резистор 26, правую часть потенциометра 27, потенциометр 28, диод 29 и через выход инвертора 23 на общую шину. В процессе перезаряда конденсатора 24 потенциал в общей точке конденсатора 24 и резистора 25 будет расти от начального отрицательного значения в положительную сторону до тех пор, пока не достигнет уровня срабатывания инвертора 22. При достижении этого уровня инвертор 22 опрокинется в «нулевое» состояние на своем выходе и переведет в «единичное» состояние выход инвертора 23, после чего повторится процесс формирования импульса согласно вышеизложенному. Изменением сопротивления потенциометра 28 можно изменять частоту следования импульсов на выходе инвертора 23 при постоянной длительности этих импульсов, а изменением положения движка потенциометра 27 можно изменять длительность выходных импульсов инвертора 23 при постоянной частоте их следования.

Электрическая схема генератора импульсов 31 аналогична схеме генератора импульсов 21, когда у него движок потенциометра 28 установлен в крайнее левое положение, поэтому генератор импульсов 31 работает аналогично генератору 21, а потенциометр 37 служит для установки скважности выходных импульсов генератора 31, равной двум при неизменной частоте следования этих импульсов.

Выходные сигналы с генераторов 21 и 31 поступают на входы логического элемента 20 «ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ», выходной сигнал которого принимает «нулевое» значение тогда, когда на его входах оба сигнала имеют либо «нулевое», либо «единичное» значение. Если же входные сигналы имеют разное значение, то выходной сигнал элемента 20 будет «единичным».

Допустим, в начальный момент выходные сигналы генераторов импульсов 21 и 31 имеют «нулевое» значение. При этом выходной сигнал элемента 20 также будет «нулевым». Этот сигнал переведет в «нулевое» состояние переключатель 17, в котором закроет транзистор 18 и откроет транзистор 19, а переключатель 13 переведет за счет наличия на его входе инвертора 16 в «единичное» состояние, при котором откроется транзистор 14 и закроется транзистор 15. При таком состоянии переключателей 13 и 17 с шины питания 40 через открытый транзистор 14, вольтодобавочный конденсатор 12, первичную обмотку 11 трансформатора 10 и открытый транзистор 19 на общую шину потечет ток заряда вольтодобавочного конденсатора 12, который зарядится до величины выходного напряжения переключателя 13. При появлении на выходе генератора импульсов 21 «единичного» сигнала логический элемент 20 перейдет также в «единичное» состояние, в результате чего в переключателе 13 закроется транзистор 14 и откроется транзистор 15, а в переключателе 17 откроется транзистор 18 и закроется транзистор 19. При таком состоянии переключателей 13 и 17 к верхнему по схеме концу первичной 11 обмотки трансформатора 10 окажется приложенным относительно общей шины отрицательное напряжение заряженного конденсатора 12, а к нижнему концу этой обмотки - положительное напряжение с шины питания 40. Т.е. к первичной обмотке 11 высоковольтного трансформатора 10 окажется приложенным почти двойное напряжение питания шины 40, которое вызовет протекание тока через обмотку 11 трансформатора 10. В результате этого на первичной обмотке 10 сформируется импульс напряжения, равный по длительности выходному импульсу генератора 21, а на вторичной 9 обмотке трансформатора 10 появится высоковольтный импульс, который через выходные шины 6 и 7 формирователя высоковольтного напряжения 8 поступит одновременно на обе группы коронирующих и ускоряющих электродов соответственно 2, 3 и 4, 5. Допустим, на выходной шине 6 напряжение будет положительным относительно выходной шины 7. Тогда к коронирующим электродам 2 по отношению к ускоряющим электродам 3 будет приложено высоковольтное положительное напряжение, которое создаст между этими электродами положительную корону, а к коронирующим электродам 4 по отношению к ускоряющим электродам 5 будет приложено отрицательное высоковольтное напряжение, которое создаст между этими электродами отрицательную корону. В результате такого коронирования неионизированный воздух, продуваемый через корпус 1 в направлении стрелок «А», условно разделяется на два разнополярно ионизированных потока - в направлении стрелок «В» формируется поток положительно ионизированного воздуха, а в направлении стрелок «С» формируется поток отрицательно ионизированного воздуха. Эти два потока за счет турбулентности потока воздуха на некотором небольшом расстоянии от ускоряющих электродов 3 и 5 перемешиваются в один биполярно ионизированный поток, с помощью которого ионы распространяются в окружающем пространстве и «живут» до тех пор, пока не рекомбинируют с противоположно заряженными ионами.

Поскольку в процессе формирования рабочего импульса на первичной 11 обмотке трансформатора 10 происходит разряд вольтодобавочного конденсатора 12, то величину его емкости выбирают такой, при которой за время действия рабочего импульса амплитуда сформированного на выходной обмотке 9 трансформатора 10 высоковольтного импульса не упадет ниже порога коронирования коронирующих электродов 2 и 4.

По окончании импульса на выходе генератора 21 вновь откроются транзисторы 14 и 19, а закроются транзисторы 15 и 18. Начнется процесс дозаряда вольтодобавочного конденсатора 12 до уровня выходного напряжения переключателя 13. При этом к первичной 11 обмотке трансформатора 10 будет приложено обратное напряжение, равное разности между выходным напряжением переключателя 13 и остаточным напряжением на конденсаторе 12, уменьшающееся по экспоненте в процессе дозаряда конденсатора 12. На вторичной 9 обмотке трансформатора 10 также сформируется импульс обратной полярности, но его амплитуда будет значительно ниже порога коронирования коронирующих электродов 2 и 4. Процесс ионизации воздуха прекратится до прихода очередного импульса с выхода генератора импульсов 21.

Описанный процесс формирования высоковольтного коронирующего напряжения, поступающего на коронирующие электроды 2 и 4, будет продолжаться под действием выходных импульсов генератора 21 до тех пор, пока выходной сигнал генератора импульсов 31 не примет «единичное» значение. После этого цепи протекания тока заряда или дозаряда конденсатора 12 и рабочего тока при формировании высоковольтного импульса поменяются местами, в результате чего сменится полярность выходных высоковольтных импульсов, поступающих со вторичной обмотки 9 трансформатора 10 через выходные шины 6 и 7 формирователя 8 на коронирующие электроды 2 и 4. Это приведет к тому, что теперь между коронирующими электродами 2 и ускоряющими электродами 3 во время действия высоковольтных импульсов будет возникать отрицательная корона, которая будет ионизировать поток воздуха, идущий в направлении стрелок «В», отрицательными ионами. Аналогично сказанному поток воздуха, идущий в направлении стрелок «С», будет ионизироваться положительными ионами. Этот процесс будет продолжаться до тех пор, пока выходной сигнал генератора импульсов 31 не примет «нулевое» значение, после чего вновь сменятся знаки ионов, выходящих с потоками воздуха «В» и «С».

Равномерная смена полярности напряжения, подаваемого на коронирующие электроды 2 и 4, необходима для создания одинаковых во времени физических условий при коронировании этих электродов, т.к. при положительной и при отрицательной коронах коронирующие электроды изнашиваются по-разному. Это связано с тем, что при отрицательной короне коронирующий электрод излучает электроны, а также некоторое количество материала самих электродов, а при положительной короне коронирующий электрод отрывает от молекул воздуха и поглощает электроны. Смена полярности коронирующего напряжения, подаваемого на электроды 2 и 4, повышает надежность и долговечность работы этих электродов.

Описанный биполярный генератор ионов позволяет одновременно обогащать ионизируемый воздух ионами обоих знаков, задавая их примерно одинаковое количество в единице объема воздуха изменением длительности коронирующих импульсов с помощью потенциометра 27 и частично с помощью потенциометра 28, изменяющего частоту следования этих импульсов. Одновременная генерация ионов обоих знаков увеличивает вероятность последующей их рекомбинации и уменьшает вероятность образования средних и тяжелых ионов.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Биполярный генератор ионов, содержащий расположенную в продуваемом корпусе группу коронирующих и ускоряющих электродов, подключенных к выходным разнополярным шинам формирователя высоковольтного коронирующего напряжения, отличающийся тем, что он снабжен второй группой коронирующих и ускоряющих электродов, аналогичной первой группе таких электродов и расположенной рядом с ней, при этом коронирующие электроды первой группы электрически соединены с ускоряющими электродами второй группы, а ускоряющие электроды первой группы электрически соединены с коронирующими электродами второй группы.

Генератор предназначен для обработки воздуха. Генератор содержит мультивибратор, формирователь импульсов, низкочастотный генератор прямоугольных импульсов, блок управления концентрацией ионов, четыре переключателя напряжения, вольтодобавочный конденсатор, два высоковольтных трансформатора и установленную в продуваемом воздуховоде группу коронирующих и ускоряющих электродов. Технический результат - повышение равномерности распределения ионов обоих знаков. 2 ил.

Изобретение относится к технике обработки воздуха и может быть использовано в быту, в офисных, в учебных помещениях с телевизионной, вычислительной и прочей оргтехникой для обогащения воздуха ионами обоих знаков, нейтрализации всевозможных электростатических полей на различных поверхностях, предметах и одежде людей, а также для очистки воздуха от пыли, бактерий, дрожжевых и грибковых спор. Возможно применение также в производственных (не загазованных) помещениях для тех же целей и в помещениях для хранения различных продуктов питания.

Известно много различных по природе физических процессов естественного происхождения, которые участвуют в ионизации окружающего нас воздуха (см., например: Н.А.Капцов. Электрические явления в газах и вакууме. Госиздат. Технико-теоретической литературы. М. - Л., 1950 г., стр.222-241, 589-604). Однако в технике искусственной ионизации воздуха нашли применение, преимущественно, генераторы ионов, в которых ионы создаются либо низкоэнергетичными β-активными изотопами, например трития, углерода-14 или никеля-63 (см., например, SU 106280 А, 1957), либо коронным разрядом между двумя электродами (см., например, SU 842347 А, 30.06.1981).

Генераторы ионов, в которых используются β-активные изотопы, позволяют создавать наиболее близкую по качественному составу к природной искусственно ионизированную атмосферу простыми техническими средствами. Но правила техники безопасности при обращении с радиоактивными материалами, защите их от разрушения, условиям утилизации требуют наличия специальных служб контроля, что делает невозможным широкое применение таких генераторов ионов.

Генераторов ионов, в которых для ионизации воздуха используется коронный разряд между двумя электродами, на которые подается постоянное или пульсирующее, или импульсное высоковольтное напряжение, разработано великое множество, но среди них нет ни одного, способного конкурировать по качественному составу создаваемых ионов с радиоактивными генераторами ионов.

В радиоактивных генераторах ионов процесс образования ионов идет непрерывно, причем ионы обоих знаков возникают парами. Одновременно с этим непрерывно идет процесс объемной рекомбинации ионов, при котором ионы разного знака, встречаясь, нейтрализуют заряды друг друга (подробнее об этих процессах см., например: Дж.Кей, Т.Леби. Таблицы физических и химических постоянных. М., Госиздат. физ.-мат. литературы. 1962 г., стр.191-193 - о рекомбинации, и стр.215-216 - об удельной ионизации заряженными частицами).

Наличие объемной рекомбинации ионов не позволяет большей части ионов «состариться» и превратиться в средние и тяжелые ионы, присутствие которых в воздухе нежелательно, если не сказать - вредно, для здоровья, хотя они и участвуют в очистке воздуха от пыли. (О процессах образования и структуре атмосферных ионов подробно написано в статье: Eichmeier J. Beitrag zum Problem der Struktur der atmospharischen Kleinionen. - «Zeitschrift fur Geophysik», 1968, vol.34, s.297-322).

В известных биполярных генераторах ионов, содержащих расположенные в продуваемом воздуховоде коронирующие электроды, подключенные к источнику высоковольтного коронирующего напряжения, ионы создают пачками то одного, то другого знака с длительностью пачек от нескольких минут (см., например: патент US №3936698 А, 03.02.1979) до единиц миллисекунд.

И хотя эти пакеты разнополярных ионов перемешиваются потоком воздуха, процесс рекомбинации ионов из этих пакетов начинается с задержкой, что приводит к образованию большого количества средних и тяжелых ионов, поскольку время жизни легких ионов лежит в интервале от 10 -4 сек до 100 сек - это время, в течение которого нерекомбинированный легкий ион обязательно столкнется с крупным конгломератом молекул или ядром конденсации и образует средний или тяжелый ион.

Наиболее близким по набору функциональных узлов является биполярный генератор ионов, содержащий низкочастотный генератор прямоугольных импульсов, блок управления концентрацией ионов, логический элемент «ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ», переключатели напряжения и высоковольтный трансформатор, вторичная обмотка которого соединена с размещенной в продуваемом воздуховоде группой коронирующих электродов - см. .

Задачей является повышение равномерности распределения ионов обоих знаков в объеме продуваемого через генератор воздуха сразу же после их образования и улучшение за счет этого качества ионного состава воздуха.

Для этого в биполярном генераторе ионов, содержащем низкочастотный генератор прямоугольных импульсов, блок управления концентрацией ионов, логический элемент «ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ», переключатели напряжения и высоковольтный трансформатор, вторичная обмотка которого соединена с размещенной в продуваемом воздуховоде группой коронирующих электродов, блок управления концентрацией ионов состоит из последовательно соединенных мультивибратора с регулируемой частотой следования импульсов и формирователя импульсов по фронту и спаду выходных импульсов мультивибратора, построенного на логическом элементе «ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ», первый вход которого подключен к выходу мультивибратора, а второй вход - к общей точке последовательной RC-цепи, состоящей из потенциометра и соединенного с общей шиной конденсатора, три переключателя напряжения, первый из которых выполнен по схеме комплементарного эмиттерного повторителя на транзисторах Дарлингтона, а второй и третий - по схеме переключателей с тремя состояниями на выходе, причем второй переключатель переводится в третье состояние «единичным» сигналом, а третий - «нулевым», при этом первый и второй переключатели образуют мост, в диагональ которого включен вольтодобавочный конденсатор, а второй и третий переключатели образуют мост, в диагональ которого включена первичная обмотка высоковольтного трансформатора, при этом он снабжен второй группой коронирующих электродов, аналогичной первой группе таких электродов и расположенной рядом с ней, вторым высоковольтным трансформатором, выходная обмотка которого подключена ко второй группе коронирующих электродов, четвертым переключателем напряжения, аналогичным третьему переключателю напряжения, при этом первичная обмотка второго трансформатора включена между выходами четвертого и второго переключателей, причем оба трансформатора имеют синфазное включение обмоток, а формирователь импульсов дополнительно снабжен двумя диодами, вторым потенциометром и распределителем импульсов, собранным на двух логических элементах «ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ», нагруженных на первые входы двух логических элементов «2И», вторые входы которых объединены со входом управления третьим состоянием второго переключателя и с выходом первого элемента «ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ», ко второму входу которого подключен второй потенциометр, а оба потенциометра, имеющие реостатное включение, через встречно включенные диоды подсоединены к выходу мультивибратора, куда подключены также первые входы второго и третьего элементов «ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ», между вторыми входами которых установлен инвертор, соединенный своим входом еще и с выходом низкочастотного генератора прямоугольных импульсов, имеющего скважность импульсов, равную двум, при этом выход одного логического элемента «2И» соединен со входом управления третьим состоянием третьего переключателя, а выход второго элемента «2И» - с аналогичным входом четвертого переключателя, а сигнальные входы всех четырех переключателей подключены к одному или к разным выходам мультивибратора.

Схема электрическая принципиальная биполярного генератора ионов представлена на фиг.1, а на фиг.2 приведены графики импульсов в отдельных точках схемы по фиг.1.

На чертежах приняты следующие обозначения:

1 - мультивибратор;

2, 3, 21, 27, 29, 30, 56, 62 - инверторы;

4, 10, 31 - времязадающие конденсаторы;

5, 32 - развязывающие резисторы;

6, 33 - токоограничивающие резисторы;

7, 11, 13, 34 - потенциометры;

8 - формирователь импульсов;

9, 25, 26 - элементы «ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ»;

12, 14, 35, 36-диоды;

15 - второй переключатель напряжения;

16, 38, 52, 58 - п-р-п-транзисторы Дарлингтона;

17, 39, 53, 59 - р-п-р-транзисторы Дарлингтона;

18 - шина питания;

19, 54, 60 - элементы «2ИЛИ-НЕ»;

20, 55, 61 - элементы «2И-НЕ»;

22 - распределитель импульсов;

23, 24 - элементы «2И»;

28 - низкочастотный генератор прямоугольных импульсов;

37 - первый переключатель напряжения;

40 - вольтодобавочный конденсатор;

41 - первичная обмотка высоковольтного трансформатора 42 со вторичной обмоткой 43;

44 - воздуховод;

45, 50 - первая и вторая группы коронирующих электродов;

46 - ускоряющие электроды;

47 - первичная обмотка высоковольтного трансформатора 48 со вторичной обмоткой 49;

51 - третий переключатель напряжения;

57 - четвертый переключатель напряжения;

Стрелками «А» и «В» показано направление потоков ионизированного воздуха;

Стрелками «С» показано направление входящего в генератор ионов неионизированного воздуха;

Точками обозначено условное начало обмоток трансформаторов 42 и 48;

И 1 - импульсы на выходе мультивибратора 1;

И 8 - импульсы на выходе формирователя импульсов 8;

И 28 - импульсы на выходе генератора 28;

И 24 - импульсы на выходе элемента 24;

И 23 - импульсы на выходе элемента 23;

И 40 - форма напряжения на конденсаторе 40;

И 47 - импульсы на первичной 47 обмотке трансформатора 48;

И 18 - уровень напряжения питания на шине 18;

И 41 - импульсы на первичной 41 обмотке трансформатора 42;

Мультивибратор 1 собран по стандартной схеме (см., например: Р.Мелен, Г.Гарланд. Интегральные микросхемы с КМОП-структурами. М., «Энергия», 1979 г., стр.105-107, рис.6-1) на двух последовательно соединенных инверторах 2 и 3, где выход инвертора 3 через времязадающий конденсатор 4 и развязывающий резистор 5 соединен с входом инвертора 2. Общая точка инверторов 2 и 3 через токоограничительный резистор 6 и последовательно соединенный с ним потенциометр 7, имеющий реостатное включение, соединена с общей точкой конденсатора 4 и резистора 5. Подбором величин емкости конденсатора 4 и максимального сопротивления потенциометра 7 задается нижняя частота импульсов мультивибратора 1, а величина емкости конденсатора 4 и сопротивление резистора 6 при закороченном потенциометре 7 определяет верхнюю частоту следования импульсов мультивибратора 1.

Выход мультивибратора 1 (в данном случае им является выход инвертора 3, хотя с таким же успехом в качестве выхода может быть взят выход инвертора 2; к чему это приведет - будет сказано несколько позже) подключен к входу формирователя импульсов 8, собранного на логическом элементе 9 «ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ», выход которого является выходом формирователя импульсов 8, а первый вход - входом формирователя, второй вход элемента 9 подключен к соединенному с общей шиной времязадающему конденсатору 10 и через параллельно включенные зарядную и разрядную цепи, состоящие из последовательно соединенных соответственно, потенциометра 11 с диодом 12 и потенциометра 13 с диодом 14 - к входу формирователя..

Выход формирователя импульсов 8 соединен с входом управления третьим состоянием второго переключателя 15, состоящего из последовательно соединенной пары комплементарных транзисторов Дарлингтона 16 и 17, коллекторы которых подключены, соответственно, к шине питания 18 и общей шине, а эмиттеры объединены и являются выходом переключателя 15. Базы транзисторов 16 и 17 соединены с выходами логических элементов, соответственно, «2ИЛИ-НЕ» 19 и «2И-НЕ» 20, у которых между первыми входами установлен инвертор 21, дополнительно соединенный своим входом с выходом формирователя импульсов 8, а вторые входы элементов 19 и 20 объединены в сигнальный вход и подключены к выходу мультивибратора 1.

Выход формирователя импульсов 8 соединен также с сигнальным входом распределителя импульсов 22. В качестве сигнального входа используются объединенные первые входы логических элементов «2И» 23 и 24, вторые входы которых подключены к выходам элементов «ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ», соответственно, 25 и 26, первые входы которых объединены и соединены с выходом мультивибратора 1, а вторые входы - один - напрямую, а второй - через инвертор 27, подключены к выходу низкочастотного генератора прямоугольных импульсов 28.

Генератор импульсов 28 построен на двух последовательно соединенных инверторах 29 и 30, при этом выход инвертора 30, используемый в качестве выхода генератора импульсов 28, через времязадающий конденсатор 31 и последовательно соединенный с ним развязывающий резистор 32 соединен с входом инвертора 29, выход которого через токоограничивающий резистор 33 соединен со средней точкой потенциометра 34, крайние выводы которого через встречно включенные диоды 35 и 36 подключены к общей точке конденсатора 31 и резистора 32 (принцип построения этого генератора основан на схемах, описанных в авторском свидетельстве СССР №1132340 от 28.02.1983 г., Н03К 3/02, автор - В.П.Реута). В этом генераторе потенциометр 34 служит для симметрирования выходных импульсов, чтобы получить скважность импульсов, равную двум, а в общем - это генератор импульсов с регулируемой скважностью.

Первый переключатель напряжения 37 собран на комплементарной паре транзисторов Дарлингтона 38 и 39 по схеме эмиттерного повторителя, подключенного коллекторами между шиной питания 18 и общей шиной. Вход этого переключателя соединен с выходом мультивибратора 1, а к выходу подключен вольтодобавочный конденсатор 40, второй вывод которого соединен с выходом второго 15 переключателя (комплементарный эмиттерный повторитель в качестве переключателя цифровых сигналов широко применяется - см., например: Клод Галле. Полезные советы по разработке и отладке электронных схем. М., «ДМК», 2003 г., стр.106-107, рис.2.67).

К выходу второго 15 переключателя дополнительно подключено начало первичной 41 обмотки трансформатора 42, вторичная обмотка 43 которого включена между первой группой размещенных в продуваемом корпусе 44 коронирующих электродов 45 и соединенных с общей шиной ускоряющих электродов 46. К выходу второго 15 переключателя подключена началом также первичная 47 обмотка трансформатора 48, вторичная обмотка 49 которого соединена со второй группой коронирующих электродов 50 и ускоряющих электродов 46. Коронирующие электроды 45 и 50 выполняют чаще всего в виде игл или заостренных штырей, а ускоряющие электроды 46 - в виде соединенных друг с другом и общей шиной колец, каждое из которых устанавливается соосно с одной из игл коронирующих электродов. Могут быть и другие конструкции тех и других электродов - существует даже серия патентов, защищающих различные экзотические конструкции этих электродов.

Второй вывод первичной 41 обмотки трансформатора 42 соединен с выходом третьего переключателя 51, собранного на последовательно соединенной комплементарной паре транзисторов Дарлингтона 52 и 53, коллекторы которых подключены между шиной питания 18 и общей шиной, а эмиттеры объединены и являются выходом переключателя. Базы транзисторов 52 и 53 соединены с выходами логических элементов, соответственно, «2ИЛИ-НЕ» 54 и «2И-НЕ» 55, первые входы которых объединены в сигнальный вход и подключены к выходу мультивибратора 1, а вход управления третьим состоянием соединен со вторым входом элемента 55 непосредственно, а элемента 54 - через инвертор 56. Дополнительно вход управления третьим состоянием переключателя 51 подключен к выходу элемента «2И» 23 распределителя импульсов 22.

Второй вывод первичной 47 обмотки трансформатора 48 подключен к выходу четвертого 57 переключателя напряжения, собранного по аналогии с переключателем 51 на комплементарной паре транзисторов Дарлингтона 58 и 59, логических элементах «2ИЛИ-НЕ» 60 и «2И-НЕ» 61 и инверторе 62. Отличие состоит в месте подключения входа управления третьим состоянием переключателя 57, которым является выход элемента «2И» 24 блока 22.

Совокупность мультивибратора 1 и формирователя импульсов 8 является регулятором концентрации атмосферных ионов, в котором потенциометром 7 можно одновременно изменять концентрацию ионов обоих знаков, потенциометром 11 - концентрацию ионов отрицательной полярности, а потенциометром 13 - концентрацию ионов положительной полярности. Что касается потенциометров 11 и 13, то это утверждение справедливо для конкретной схемы, показанной на фиг.1. Здесь следует отметить, что могут быть другие варианты схемы биполярного генератора ионов. На фиг.1 показаны переключатели напряжения 15, 51 и 57, выполненные по схеме инверторов с тремя состояниями на выходе (третье состояние - это когда оба транзистора в переключателе заперты, а выход переключателя изолирован от шины питания 18 и общей шины большим сопротивлением запертых транзисторов). Но внутренне схемное решение этих переключателей может быть и иным, а если сигнальный вход любого из этих переключателей соединить со вторым выходом мультивибратора 1 (с выходом инвертора 2), то в качестве переключателя должен быть применен переключатель без инверсии сигнала. Могут быть и просто иные варианты схемного решения [см. заявки на полезную модель «Электронного переключателя с тремя состояниями на выходе» №2005109639/22 (011356) от 04.04.2005 г. и №2005109640/22 (011357) от 04.04.2005 г. тех же авторов, что и данной заявки, в которых описано в общей сложности десять схем переключателей, среди которых пять схем инвертируют входной сигнал, пять схем повторяют его; по другой градации различий - пять схем переводится в третье состояние «единичным» сигналом, а пять схем - «нулевым». Любые из этих схем могут быть использованы в генераторе ионов, так как все они одинаковой сложности и качества, поэтому в формуле изобретения не конкретизируется внутренняя структура этих переключателей].

Работает биполярный генератор ионов следующим образом.

После включения питания и завершения переходных процессов все узлы генератора ионов работают, выдавая свои сигналы в соответствие с графиками фиг.2, где эти сигналы показаны как вырезка во времени. На графиках за положительное напряжение И 40 принято такое напряжение, когда конденсатор 40 имеет «плюс» на левой по фиг.1 обкладке относительно правой обкладки, а за положительное напряжение И 41 и И 47 на первичных обмотках, соответственно, 41 трансформатора 42 и 47 трансформатора 48 принято такое напряжение, когда к этим обмоткам приложено напряжение «плюсом» к началам обмоток, обозначенных точками, относительно концов этих обмоток.

Еще одно замечание. У логических элементов «ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ» 9, 25, 26 используется особенность выдавать «нулевой» сигнал на выходе всякий раз, когда сигналы на их входах одинаковые, то есть либо «нули», либо «единицы». Если сигналы различны, выходной сигнал у этих элементов будет «единичным».

Итак, мультивибратор 1 создает последовательность прямоугольных импульсов И 1 , которые поступают одновременно на вход формирователя импульсов 8 и на сигнальные входы всех четырех переключателей напряжения 15, 37, 51, 57, а также на входы элементов 25, 26 распределителя импульсов 22.

В формирователе импульсов 8 импульс И 1 поступает на первый вход элемента 9 и диоды 12, 14. Поскольку в это время конденсатор 10 разряжен до «нуля», на выходе элемента 9, а значит, и формирователя 8, сформируется импульс И 8 по переднему фронту импульса И 1 , длительность которого будет определяться временем заряда конденсатора 10 через диод 12 и потенциометр 11, которым задают длительность этого импульса И 8 , до уровня напряжения срабатывания элемента 9. Этот уровень от элемента к элементу может иметь разное значение от 0,4 И 18 до 0,7 И 18 . По достижении этого уровня напряжением на конденсаторе 10 первый импульс И 8 окончится, а конденсатор 10 будет продолжать заряжаться почти до уровня И 1 . После окончания импульса И 1 первый вход элемента 9 окажется под «нулевым» потенциалом, а ко второму входу приложено «единичное» напряжение заряженного конденсатора 10, поэтому на выходе элемента 9 появится второй импульс И 8 , формируемый по заднему фронту импульса И 1 . Длительность этого импульса И 8 будет определяться временем разряда конденсатора 10 через потенциометр 13, с помощью которого устанавливают длительность этого импульса И 8 , и диод 14 до уровня срабатывания элемента 9, после чего импульс И 8 окончится, а конденсатор 10 будет разряжаться далее до «нуля». С появлением следующего импульса И 1 процесс образования импульсов H 8 повторится. Процесс образования импульсов И 1 , И 8 , а также импульсов И 28 на выходе генератора импульсов 28 будет идти непрерывно до выключения питания И 18 . Эти три названных последовательности импульсов управляют работой всех остальных узлов генератора ионов.

Куда поступают импульсы И 1 сказано выше. Импульсы И 8 поступают на вход управления третьим состоянием второго переключателя 15, в котором, независимо от наличия или отсутствия импульсов И 1 на сигнальном входе, переводят в «нулевое» состояние на выходе элемент «2ИЛИ-НЕ» 19, который запирает транзистор 14, а пройдя через инвертор 21, элемент «2И-НЕ» 20 переводят в «единичное» состояние на выходе, в результате чего запирается транзистор 17. Таким образом, приход любого импульса И 8 на вход переключателя 15 переводит его в третье состояние. При отсутствии этих импульсов переключатель 15 инвертирует импульсы И 1 , поступающие на его сигнальный вход, то есть при «единичном» импульсе И 1 открывает транзистор 17, соединяя выход переключателя 15 с общей шиной, а при «нулевом сигнале» И 1 открывается транзистор 16, а транзистор 17 закрывается, то есть выход переключателя соединяется с шиной питания 18. Сразу же отметим, что переключатели 51 и 57 работают аналогично описанному при обратной полярности импульсов И 8 , то есть «нулевые» импульсы H 8 переводят эти переключатели в третье состояние, а при «единичных» импульсах И 8 состояние выходов этих переключателей определяется видом импульса И 1 . Первый переключатель 37 на своем выходе повторяет импульсы И 1 по форме, усиливая их по мощности, и переключает левую по схеме фиг.1 обкладку конденсатора 40 то к шине питания 18 (при «единичном» сигнале И 1), то к общей шине (при «нулевом сигнале» И 1).

И, наконец, о работе распределителя импульсов 22, на входы которого поступают все три вида импульсов - И 1 , И 8 , И 28 . Задачей узла 22 является управление очередностью включения переключателей 51 и 57. Так если импульс И 28 равен «единице», то распределитель импульсов 22 через свой элемент «2И» 24 пропускает импульсы И 8 , сформированные по переднему фронту импульсов И 1 , на вход управления третьим состоянием переключателя 57, а импульсы И 8 , сформулированные по заднему фронту импульсов И 1 , на аналогичный вход переключателя 51 через элемент «2И» 23. При «нулевом» сигнале И 1 через элемент 24 проходят по тому же адресу импульсы И 8 , сформированные по заднему фронту импульсов И 1 , а через элемент 23 - по переднему фронту импульсов И 1 .

Как видно из графиков фиг.2, всего имеется восемь комбинаций импульсов И 1 , И 8 и И 28 , от которых зависит порядок включения коронирующих электродов 45 и 50 генератора ионов и полярность ионов, создаваемых с помощью этих электродов. Эти восемь комбинаций импульсов состоят из двух групп. К первой группе отнесем четыре комбинации импульсов И 1 и И 8 при И 28 =«1», которые многократно повторяются, пока И 28 не станет равным «0». В этом состоянии сигнала И 28 те же комбинации импульсов И 1 и И 8 опять многократно повторяются до появления вновь «единичного» импульса И 28 .

Итак, импульс И 28 имеет «единичное» значение (см. графики фиг.2 и схему фиг.1).

1) И 1 =«1», И 8 =«1». При этой комбинации в первом 37 переключателе транзистор 38 открыт, а транзистор 39 закрыт.«Единичный» импульс И 24 поступает на вход управления третьим состоянием четвертого 57 переключателя, в котором за счет наличия импульса И 1 на сигнальном входе открывается транзистор 59, а транзистор 58 остается закрытым. Одновременно с этим, импульсом И 8 переводится в третье состояние второй 15 переключатель, который в предыдущем цикле зарядил конденсатор 40 до отрицательного напряжения (см. график И 40). Третий переключатель 51 в это время находится в третьем состоянии из-за «нулевого» сигнала И 23 , поданного на его вход управления третьим состоянием. В результате всего этого конец обмотки 47 трансформатора 48 через открытый транзистор 59 переключателя 57 окажется соединенным с общей шиной, а к началу этой обмотки благодаря открытому транзистору 38 в переключателе 37, приложится суммарное напряжение питания с шины 18 и напряжение заряженного конденсатора 40. За счет этого на обмотке 47 сформируется импульс И 47 положительной полярности с заваленной вершиной из-за частичного разряда конденсатора 40 в течение времени существования И 8 . Этот импульс трансформируется трансформатором 48 во вторичную высоковольтную обмотку 49, с которой он отрицательной полярности относительно общей шины и ускоряющих электродов 46 поступит на коронирующие электроды 50. Между электродами 46 и 50 возникает отрицательный коронный разряд, который приведет к образованию облачка ионов отрицательной полярности, которое будет уноситься потоком воздуха в направлении стрелок «А». По окончании импульса И 8 прекратится коронный разряд между электродами 46 и 50, перейдет в третье состояние четвертый переключатель 57, а второй переключатель 15 перейдет в активный режим.

2) И 1 =«1», И 8 =«0». При этой комбинации импульсов во втором 15 переключателе откроется транзистор 17 при запертом транзисторе 16, и через открытые транзисторы 17 и 38 (в первом переключателе 37) от шины 18 потечет ток перезаряда конденсатора 40 от минус почти И 18 до плюс И 18 . Одновременно с этим будет разряжаться от запасенной энергии первичная 47 обмотка трансформатора 48 через защитный диод транзистора 58 на шину питания И 18 . Этот ток разряда течет от шины питания И 18 через открытый транзистор 38, конденсатор 40, обмотку 47 и защитный диод транзистора 58 вновь на шину питания И 18 , т.е. к обмотке 47 как бы приложено напряжение заряженного конденсатора 40. Как только напряжение на конденсаторе 40 достигает нуля, этот ток прекратится. За счет этого процесса импульс И 47 имеет завал заднего фронта, как и у импульсов И 41 , о которых будет идти речь ниже. А конденсатор 40 перезарядится до плюс И 18 и будет ждать окончания импульса И 1 .

3) И 1 =«0», И 8 =«1». В этом цикле, когда импульс И 1 принимает «нулевое» значение и формируется по его заднему фронту второй импульс И 8 , происходит следующее. В первом 37 переключателе закрывается транзистор 38 и открывается транзистор 39, соединяя этим левую по фиг.1 обкладку конденсатора 40 с общей шиной. Второй 15 переключатель переводится импульсом И 8 в третье состояние, а импульс И 8 в виде импульса И 23 появляется на выходе элемента «2И» 23 и на входе управления третьим состоянием третьего 51 переключателя, на сигнальный вход которого уже поступил «нулевой» сигнал И 1 . В результате в переключателе 51 откроется транзистор 52 при запертом транзисторе 53, и обмотка 41 трансформатора 42 окажется подсоединенной к шине питания И 18 своим концом, в то время как к ее началу «минусом» приложено напряжение заряженного конденсатора 40. То есть обмотка 41 окажется под двойным напряжением питания И 18 , и на ней сформируется импульс отрицательной полярности И 41 , который трансформатором 42 за счет высоковольтной обмотки 43 будет преобразован в положительный высоковольтный импульс, поступающий на коронирующие электроды 45 относительно ускоряющих электродов 46. Между этими электродами возникает положительный коронный разряд, который создаст «облачко» положительных ионов, уносимых потоком воздуха в направлении стрелок «В». Поскольку длительность импульса И 1 , как установлено практикой, меньше одной миллисекунды, а скорость потока воздуха по стрелке «С» меньше одного метра в секунду, то сформированное ранее «отрицательное» облачко ионов успеет отлететь от коронирующих электродов 50 на ничтожно малое расстояние в 1-2 миллиметра. Поэтому ионы обоих знаков весьма быстро будут перемешаны потоком воздуха, и все физико-химические процессы в ионизированном воздухе будут весьма близки к процессам при использовании β-активного ионизатора, о котором говорилось в начале заявки. Процесс формирования вершины и заднего фронта импульса И 47 происходит так же, как и у импульса И 47 , только теперь в процессе разряда запасенной обмоткой 41 энергии будет участвовать защитный диод транзистора 53.

4) И 1 =«0», И 8 =«0». По окончании импульса И 8 переключатель 51 переведется в третье состояние, а в переключателе 15 откроется транзистор 16 при запертом транзисторе 17. В результате от шины 18 через транзисторы 16 и 39 (в первом переключателе 37) потечет ток перезаряда конденсатора 40, который за этот цикл зарядится до минус И 18 и будет в этом состоянии ждать прихода очередного импульса И 1 .

Описанные четыре цикла работы элементов схемы далее будут повторяться до тех пор, пока сигнал И 28 на выходе генератора 28 не примет «нулевое» значение. После этого начнутся следующие четыре цикла работы элементов схемы, которые будут повторяться до тех пор, пока И 28 не примет «единичное» значение. По графикам фиг.2 видно, что эти циклы отличаются от описанного выше тем, что элемент «2И» 24 будет передавать на свой выход импульсы И 8 , сформированные не по переднему, а по заднему фронту импульса И 1 . А элемент «2И» 23 - наоборот, будет пропускать импульсы И 8 , сформированные по переднему фронту импульсов И 1 , а не по заднему фронту. В результате этого сменится полярность и длительность импульсов, формируемых трансформаторами 42 и 48. Теперь между коронирующими электродами 50 и ускоряющими электродами 46 будет происходить положительный коронный разряд и образовываться в воздухе положительные ионы, а между электродами 45 и 46 - наоборот. Этот процесс смены полярности коронного разряда на коронирующих электродах 45 и 50 относительно ускоряющих электродов 46 будет происходить через равные промежутки времени, задаваемые генератором 28. Он необходим для создания одинаковых условий работы этих электродов, что увеличивает их надежность за счет уменьшения износа электродов, создающих отрицательную корону, и уменьшения загрязнения электродов, создающих положительную корону.

За счет равномерного образования положительных и отрицательных ионов и их перемешивания сразу же после их возникновения время жизни ионов уменьшается - ионы рекомбинируют и меньшее их количество «стареет», превращаясь в средние и тяжелые ионы. Это и является главной целью данного изобретения, позволяющей приблизить искусственно ионизированный воздух по своему качеству к естественно ионизированному воздуху.

Примечания для экспертов:

1 - Формирователь импульсов 8 описан в патенте на полезную модель RU 48126 U1 10.09.2005.

2 - Формирователь импульсов 8 в совокупности с распределителем импульсов 22 описан в патенте на изобретение RU 2286008 С1 20.10.2006.

3 - Электронные переключатели напряжения с тремя состояниями на выходе 15, 51, 57 и другие варианты их исполнения описаны в патентах на полезные модели RU 48674 U1 27.10.2005 и RU 48675 U1 27.10.2005.

4 - Предполагается, что транзисторы Дарлингтона 52, 53, 58, 59 имеют встроенные защитные диоды (см., например: справочник ЗАРУБЕЖНЫЕ МИКРОСХЕМЫ, ТРАНЗИСТОРЫ, ДИОДЫ, 0...9, стр.539. Наука и Техника, Санкт-Петербург, 2004 г.).

Биполярный генератор ионов, содержащий низкочастотный генератор прямоугольных импульсов, блок управления концентрацией ионов, логический элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, переключатели напряжения и высоковольтный трансформатор, вторичная обмотка которого соединена с размещенной в продуваемом воздуховоде группой коронирующих электродов, отличающийся тем, что блок управления концентрацией ионов состоит из последовательно соединенных мультивибратора с регулируемой частотой следования импульсов и формирователя импульсов по фронту и спаду выходных импульсов мультивибратора, построенного на логическом элементе ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первый вход которого подключен к выходу мультивибратора, а второй вход - к общей точке последовательной RC-цепи, состоящей из потенциометра и соединенного с общей шиной конденсатора, три переключателя напряжения, первый из которых выполнен по схеме комплементарного эмиттерного повторителя на транзисторах Дарлингтона, а второй и третий - по схеме переключателей с тремя состояниями на выходе, причем второй переключатель переводится в третье состояние "единичным" сигналом, а третий - "нулевым", при этом первый и второй переключатели образуют мост, в диагональ которого включен вольтодобавочный конденсатор, а второй и третий переключатели образуют мост, в диагональ которого включена первичная обмотка высоковольтного трансформатора, при этом он снабжен второй группой коронирующих электродов, аналогичной первой группе таких электродов и расположенной рядом с ней, вторым высоковольтным трансформатором, выходная обмотка которого подключена ко второй группе коронирующих электродов, четвертым переключателем напряжения, аналогичным третьему переключателю напряжения, при этом первичная обмотка второго трансформатора включена между выходами четвертого и второго переключателей, причем оба трансформатора имеют синфазное включение обмоток, а формирователь импульсов дополнительно снабжен двумя диодами, вторым потенциометром и распределителем импульсов, собранным на двух логических элементах ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, нагруженных на первые входы двух логических элементов 2И, вторые входы которых объединены со входом управления третьим состоянием второго переключателя и с выходом первого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, ко второму входу которого подключен второй потенциометр, а оба потенциометра, имеющие реостатное включение, через встречно включенные диоды подсоединены к выходу мультивибратора, куда подключены также первые входы второго и третьего элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, между вторыми входами которых установлен инвертор, соединенный своим входом еще и с выходом низкочастотного генератора прямоугольных импульсов, имеющего скважность импульсов, равную двум, при этом выход одного логического элемента 2И соединен со входом управления третьим состоянием третьего переключателя, а выход второго элемента 2И - с аналогичным входом четвертого переключателя, а сигнальные входы всех четырех переключателей подключены к одному или к разным выходам мультивибратора.

Изобретение относится к устройствам создания систем микроклимата в жилых и производственных помещениях промышленного, медицинского, и сельскохозяйственного назначения, а также в любых других, где есть необходимость в ионизации воздуха, с использованием систем вентиляции и создания микроклимата

Изобретение относится к способам и устройствам питания электроустановок для генерации озона из воздуха при помощи электрического разряда и может быть использовано в сельском хозяйстве, пищевой и химической промышленности для дезинфекции, антисептирования, очистки и дезодорации воздуха в животноводческих помещениях и при хранении сельскохозяйственной продукции

В медицине в лечебных целях иногда используют ионизатор воздуха. В быту их нередко применяют для очистки помещения от пыли и микробов и создания более комфортных условий. Простой ионизатор можно выполнить, воспользовавшись схемой, рис. 1.

Принципиальная схема

В ней высокое напряжение формируется за счет индуктивного выброса противо-э.д.с. в катушке 1 трансформатора Т2, который возникает каждый раз после прекращения тока через обмотку 2. Это напряжение выпрямляется диодом VD4 и подается на излучатель Е1.

Рис. 1. Схема генератора отрицательных ионов.

В качестве сетевого трансформатора Т1 можно воспользоваться унифицированными, обеспечивающими во вторичной обмотке ток до 0,8 А, а Т2 легко изготовить на основе любого, используемого в генераторах строчной развертки цветных телевизоров, намотав обмотку 2 — 8...12 витков, а в качестве обмотки 1 подключить уже имеющуюся, содержащую наибольшее число витков (высоковольтную).

Схема показывает только, как можно получить высоковольтное напряжение, а для того чтобы при помощи этого напряжения создать легкие аэроионы отрицательной полярности (именно они обладают полезными свойствами), потребуется изготовить излучатель Е1. Он выполняется из провода и должен иметь много игольчатых (острых) окончаний.

Форма и размеры конструкции большого значения не имеют. Разные варианты таких излучателей можно увидеть в магазине — они входят в состав бытовых ионизаторов, изготовленных промышленностью (так называемая “люстра Чижевского А. Л.”).

При небольших размерах излучателя для ускорения циркуляции воздуха в рабочей зоне желательно установить вентилятор (мотор М1 показан на схеме), в этом случае более интенсивно проходит процесс образования аэроионов.

Литература: Радиолюбителям: полезные схемы, Книга 5. Шелестов И.П.

КАТЕГОРИИ