Необычные схемы

Наличием в воздухе легких отрицательно заряженных ионов объясняются целебные свойства высокогорного воздуха. Восполнить недостаток отрицательных ионов предназначены так называемые “люстры Чижевского". Конструкций люстр и блоков питания для получения высокого напряжения разработано очень много [1 — 3]. Но существуют устройства, позволяющие генерировать отрицательные ионы без получения высокого напряжения, за счет баллоэффекта (распыления воды). Это так называемые гидроионизаторы.

 

Вниманию читателей предлагается гидроионизатор, производящий распыление с помощью ультразвука. На элементах DD1.1 ...DD1.3 собран генератор прямоугольных импульсов частотой около 1,8 МГц. Далее импульсы дифференцируются цепочкой

C3-R3-R4. Проинвертированные на элементах DD1.5, DD1.6 импульсы через инвертирующий буфер на 6 соединенных параллельно элементах DD2 поступают на затвор мощного МОП-транзистора с низким пороговым уровнем открывания. Он коммутирует первичную обмотку трансформатора TV1. С увеличенных по напряжению импульсов на вторичной обмотке с помощью индуктивности L1 и емкости пьезоэлемента BQ1 выделяется первая гармоника, которая и прикладывается к обкладкам излучающего элемента BQ1 Чтобы в процессе работы магнитопровод трансформатора TV1 не входил в насыщение под

действием однополярных импульсов, используется размагничивающая обмотка I, которая через диод Шотки VD1 позволяет току обратного направления произвести размагничивание сердечника, намагниченного в предыдущем такте, когда VT1 был открыт. Питание микросхем DD1, DD2 осуществляется через интегральный стабилизатор DA1.

Пьезоэлемент, колеблющийся с ультразвуковой частотой, создает в воде волны сжатия и растяжения. Если элемент вогнутой формы с фокусным расстоянием в несколько сантиметров расположить на дне сосуда, то с поверхности воды будет подниматься небольшой фонтан, сопровождающийся туманом — мелкодисперсными каплями воды, являющимися носителями отрицательных ионов.

Настройка электронной схемы заключается в следующем. Не подключая резистор R5 к затвору транзистора VT1, сначала настраивают с помощью резистора R2 генератор на элементах DD1.1...DD1.3 на частоту параллельного резонанса пьезоэлемента BQ1, которую предварительно измеряют. С помощью резистора R4 устанавливают на выходе DD2 минимальную длительность импульсов.

Расположив пьезоэлемент на дне емкости и наполнив ее водой приблизительно на 7 см выше излучателя, соединяют BQ1 с помощью коаксиального кабеля со схемой, восстанавливают соединение R5 с затвором VT1 и подают напряжение питания от источника с ограничением по току. Контролируя осциллографом напряжение на стоке VT1, подбором резистора R5 в пределах 1 ...10 Ом добиваются ограничения амплитуды выброса напряжения (меньше допустимого сток-исток применяемого транзистора). Необходимо заметить, что амплитуда выброса зависит от качества намотки трансформатора, т.е. его индуктивности рассеяния.

Контролируя напряжение осциллографом в точке соединения L1 и BQ1, путем сжатия-растяжения витков L1 добиваются формы напряжения, наиболее приближенной к синусоидальной. При этом, при необходимости, подстраивают R2 по минимуму потребляемого тока.

Окончательный этап настройки заключается в достижении максимальной мощности генератора ультразвука и, соответственно, генерировании наибольшего количества отрицательных ионов в виде водяного тумана. Для этого, контролируя напряжение осциллографом на BQ1, увеличивают длительность импульсов с помощью R4. При этом необходимо следить за температурой нагрева транзистора VT1. Настройку можно считать окончательной, если достигнуто напряжение 35...45 В и ток потребления не более 4 А.

При окончательной настройке, как правило, требуется подстройка резистора R2 и индуктивности L1. Основное требование при окончательной настройке — не допустить перегрева транзистора.

Детали. Микросхемы DD1, DD2 — быстродействующие КМОП, IN74AC04 (НПО “Интеграл”, г.Минск) или МС74АС04 ф.Motorola. Интегральный стабилизатор — любой на 5 В. Диод Шотки 1 N5822 заменим на иной с параметрами, не хуже чем у указанного. МОП-транзистор с низким пороговым напряжением можно заменить на аналог производства НПО “Интеграл”. Постоянные резисторы — МЛТ-0,125, R4 — СПЗ-19, конденсаторы — любые керамические. Трансформатор TV1 намотан на трех склеенных вместе кольцах 50ВН размерами К20х10х5. Первичная обмотка состоит из 4x4 витков сложенного втрое провода ПЭВ-2 ф 0,3 мм (обмотки I и II). Обмотка III состоит из 12 витков провода ПЭВ-2 ф0,3 мм. Провода слегка скручивают и плотно наматывают на сердечник, скрепляя витки клеем “Момент”. Катушка L1 имеет 5 витков провода ПЭВ-2 00,8 мм, намотанных на оправке 08 мм с шагом 1 мм.

Пьезоэлемент из пьезокерамики — типа ЦТС на частоту 1,8...2,0 МГц, выпускаемый заводом “Аврора” (г.Волгоград). Аналогичный излучатель вогнутой формы с фокусным расстоянием 70 мм и 030 мм выпускается в г.Ростове. Если не удастся приобрести указанный пьезоэлемент, можно применить плоский пьезоэлемент из керамики ЦТС или титаната бария, прикрепив к нему фокусирующую линзу из оргстекла, как описано в [4]. Но при этом эффективность образования отрицательных ионов будет ниже.

Частоту последовательного резонанса можно определить по формуле

где С — динамическая емкость, Ф;

Со — параллельная емкость, Ф.

Коаксиальный кабель, соединяющий ультразвуковой генератор с излучателем — 75-омный, длиной не более 2 м. Ультразвуковой генератор без транзистора VT1 размещен на двусторонней плате. Фольга со стороны установки элементов служит общим проводом. Транзистор VT1 через изолирующую прокладку закреплен на радиаторе с вентилятором (от процессора компьютера). Генератор можно запитать от источника питания IBM-компьютера.

Правильно настроенный гидроионизатор потребляет ток не более 4 А и выбрасывает фонтанчик на высоту около 30 см с характерным шипением, создавая водяной туман. Чтобы усилить эффект генерации отрицательных ионов, можно дополнительно использовать высоковольтный генератор (около 3 кВ). “Минус” генератора подключается к BQ1, а “плюс” закрепляется на высоте 1,5...2 м от излучателя. Этим создается дополнительное поле, направляющее поток ионов.

В воду можно добавить различные ароматизаторы, при этом параллельно будет осуществляться аромотерапия. Если подсвечивать фонтан ультраяркими светодиодами красного, зеленого и белого цветов, на каплях воды создаются различные цветовые блики. В гидроионизаторе желательно использовать отстоявшуюся воду с наименьшим количеством растворенного газа. В противном случае никакого эффекта распыления воды не будет.

Литература

1 .П.Калинкин. Ионизатор. — Радиолюбитель, 2001 г, N2, С.20.

2.Иванов    Б. “Люстра Чижевского” — своими руками. — Радио, 1997, N1, С36.

3.Бирюков    С. “Люстра Чижевского” — своими руками. — Радио, 1997, N2, С34.

4.Демонстрационная ультразвуковая установка. — Радио, 2003, N9, С.7.