Vorrichtung zur Luftreinigung nebst HochspannungserzeugungDevice for air purification and high voltage generation
Die Erfindung betrifft Vorrichtungen zur Luftreinigung bestehend aus einer Gleichspannungshochspannungsquelle und leitfahigen Platten oder Gebilden, die in einem Gehäuse oder einer Befestigungsvorrichtung angeordnet sind und weiters aus zwei Vorrichtungen zur Erzeugung der erforderlichen Hochspannung. Die erste Vorrichtung zur Erzeugung einer höheren Spannung aus einer kleineren Gleichspannung, besteht aus einer positiven Eingangsklemme und einer negativen Eingangsklemme, zwischen denen die Betriebsspannung angelegt wird, einer positiven Ausgangsklemme und einer negativen Ausgangsklemme, zwischen denen die Ausgangs Spannung abgenommen wird, einem Kondensator, mindestens zwei miteinander magnetisch gekoppelter Spulen, einer Diode, einem aktiven Schalter und einer Spannungsvervielfacherschaltung. Die zweite Vorrichtung zur Erzeugung einer höheren Spannung aus einer kleineren Gleichspannung, besteht ebenfalls aus einer positiven Eingangsklemme und einer negativen Eingangsklemme, zwischen denen die Betriebsspannung angelegt wird, einer positiven Ausgangsklemme und einer negativen Ausgangsklemme, zwischen denen die Ausgangsspannung abgenommen wird, einem Kondensator, einer Spule, einer Diode, einem aktiven Schalter, einem Taktgeber zur Ansteuerung des aktiven Schalters und einem Komparator.The invention relates to devices for air purification consisting of a DC high voltage source and conductive plates or structures which are arranged in a housing or a fastening device and further comprising two devices for generating the required high voltage. The first device for generating a higher voltage from a smaller DC voltage consists of a positive input terminal and a negative input terminal, between which the operating voltage is applied, a positive output terminal and a negative output terminal, between which the output voltage is taken off, a capacitor, at least two magnetically coupled coils, a diode, an active switch, and a voltage multiplier circuit. The second device for generating a higher voltage from a smaller DC voltage also consists of a positive input terminal and a negative input terminal, between which the operating voltage is applied, a positive output terminal and a negative output terminal, between which the output voltage is removed, a capacitor, a Coil, a diode, an active switch, a timer for driving the active switch and a comparator.
Luftreinigungssysteme werden in den Städten immer wichtiger. Die Feinstaubbelastung ist oft sehr hoch. Aber auch normale Stäube, Pollen, Pilzsporen und ähnliches fuhren bei immer mehr Menschen zu Beeinträchtigungen. Es besteht daher ein Bedarf an billigen, einfach zu bedienenden Vorrichtungen für die Luftreinigung im privaten und gewerblichen Bereich besonders bei Altbaubestand. Bei neu zu errichtenden Gebäuden kann die Luftreinigung schon von Beginn in der Planung des Klimasystems berücksichtigt werden.Air purification systems are becoming increasingly important in cities. The fine dust pollution is often very high. But also normal dusts, pollen, fungal spores and the like lead to more and more people to impairments. There is therefore a need for cheap, easy-to-use devices for air purification in the private and commercial sector, especially in old buildings. For new buildings, air purification can be taken into account right from the beginning in the planning of the air conditioning system.
Die Vorrichtung besteht aus einer oder mehreren leitfähigen Platten oder allgemein aus Gebilden mit leitfähigen Teilen, an die hohe Spannung gelegt wird und einer oder mehreren leitfähigen Platten oder aus Gebilden mit leitfähigen Teilen, die auf z.B. Erdpotential gelegt sind. Zwecks Bindung des Staubes kann auf einer oder mehreren dieser Platten oder Gebilden ein z.B. in Öl getränktes Papier oder Staubtuch aufgebracht werden.The device consists of one or more conductive plates or generally of conductive membered structures to which high voltage is applied and one or more conductive plates or of conductive membered structures attached to e.g. Ground potential are placed. For the purpose of binding the dust, one or more of these plates or structures may have e.g. Oil-soaked paper or duster are applied.
Zur Erzeugung der Spannung kann eine mit Netzspannung betriebene Gleichrichterkaskade verwendet werden. Aus Sicherheitsgründen kann zwischen Netzanschluss und Hochspannungskaskade ein Trenntransformator geschaltet werden. Da nur die Verluste der 1 TI 6/fh/20110506To generate the voltage, a mains-powered rectifier cascade can be used. For safety reasons, an isolating transformer can be connected between the mains connection and the high-voltage cascade. Because only the losses of 1 TI 6 / fh / 20110506
Schaltung und der Ableitstrom von der oder den Elektroden zu decken ist, benötigt man nur einen Typ mit kleiner Scheinleistung. Möchte man aber eine völlig vom elektrischen Netz getrennte Anlage, so empfiehlt sich der Einsatz einer Batterie mit nachfolgender Ladungspumpe. Die Ladungspumpe wird dazu solange mit einer fixen Frequenz und konstantem Tastverhältnis betrieben, bis die Ausgangsspannung den gewünschten Wert überschreitet. Dann wird der Taktgeber gesperrt und die Taktung startet wieder, wenn der Spannungswert einen bestimmten Wert unterschreitet. Dies ist leicht mit einem Komparator mit Hysterese zu bewerkstelligen. Als Ladungspumpen eignen sich grundsätzlich DC/DC Konverter die hochsetzen können. Aus schaltungstechnischen Gründen wird man dazu Konverter bevorzugen, die keinen „high-side“ Treiber benötigen. Steigerung der Ausgangsspannung kann auch durch Konverter mit Transformatoren (Spenwandler) oder angezapften Spulen erfolgen. Weiters sind Ladungspumpen auch kaskadierbar.To cover the circuit and the leakage current of the one or more electrodes, you only need a type with low apparent power. But if you want a completely separate from the electrical system, so we recommend the use of a battery with subsequent charge pump. The charge pump is operated at a fixed frequency and constant duty cycle until the output voltage exceeds the desired value. Then the clock is disabled and the clock starts again when the voltage falls below a certain value. This is easy to do with a comparator with hysteresis. In principle, DC / DC converters which can be used as charge pumps are suitable. For technical reasons, you will prefer converters that do not require a high-side driver. Increasing the output voltage can also be done by converters with transformers (Spenwandler) or tapped coils. Furthermore, charge pumps are also cascadable.
Im Weiteren wird eine interessante Alternative zur Erzeugung der hohen Gleichspannung beschrieben. An den Pluspol der Eingangsspannungsquelle ist eine Parallelschaltung einer Spule und eines Kondensators geschaltet, die jeweils zweiten Anschlüsse des Kondensators und der Spule sind an die Anode einer Diode geschaltet, deren Kathode mit dem positiven Anschluss eines aktiven Schalters (z.B. Kollektor eines Bipolartransistors oder Drain eines Unipolartransistors) verbunden ist. Der negative Anschluss des aktiven Schalters (z.B. Emmitor eines Bipolartransistors oder Source eines Unipolartransistors) ist mit dem negativen Pol der Betriebsspannung verbunden. An die Spule ist eine zweite Spule angekoppelt, an deren Ausgang eine Spannungsverdoppelungsschaltung oder eine Spannungsvervielfacherschaltung angeschlossen ist. Die so entstehende Hochspannung wird an die Vorrichtung zur Luftreinigung angeschlossen. Die Funktion ist einfach. Der aktive Schalter wird kurz eingeschaltet, Der Kondensator lädt sich abrupt und gleichzeitig steigt der Strom in der Spule an. Wird der Transistor abgeschaltet, so beginnt der Schwingkreis mit der Eigenfrequenz des Schwingkreises zu schwingen. Die Amplitude der Schwingung kann dabei, entsprechend der Güte, ein Vielfaches der Betriebsspannung betragen. Durch die transformatorische Kopplung der ersten und der zweiten Spule wird diese Schwingung an die zweite Spule übertragen (und kann durch das Windungsverhältnis der Spulen beeinflusst werden). Die angeschaltete Spannungsmultiplizierstufe (Spannungsvervielfacherkaskade) fuhrt zu einer weiteren Steigerung der Spannung, die dann als Gleichspannung zur Verfügung steht. Durch den Verlust sinkt die Schwingungsamplitude und nach etwa zehn Schwingungen wird der aktive Schalter von neuem kurz eingeschaltet. Dabei ist es sinnvoll, den Schaltvorgang dann zu 2 T16/fh/20110506 setzen, wenn die Spannung am Kondensator etwa gleich der Versorgungsspannung ist, um den plötzlichen Ladevorgang des Kondensators zu vermeiden. Vorteilhaft ist bei dieser Schaltung, dass die Spannung am Ausgang potentialfrei ist, damit ist man völlig frei, welche Seite der Ausgangsspannung man erdet und somit kann eine positive oder negative Spannung erzeugt werden. Weiters ist es auch möglich, zwei Sekundärwicklungen oder eine Sekundärwicklung mit Anzapfung zu verwenden.An interesting alternative for generating the high DC voltage will be described below. To the positive pole of the input voltage source, a parallel circuit of a coil and a capacitor is connected, the second terminals of the capacitor and the coil are connected to the anode of a diode whose cathode to the positive terminal of an active switch (eg collector of a bipolar transistor or drain of a unipolar transistor ) connected is. The negative terminal of the active switch (e.g., emmitor of a bipolar transistor or source of a unipolar transistor) is connected to the negative pole of the operating voltage. To the coil, a second coil is coupled to the output of a voltage doubler circuit or a voltage multiplier circuit is connected. The resulting high voltage is connected to the device for air purification. The function is simple. The active switch is switched on briefly, the capacitor charges itself abruptly and at the same time the current in the coil increases. If the transistor is switched off, the resonant circuit begins to oscillate at the natural frequency of the resonant circuit. The amplitude of the oscillation can be, depending on the quality, a multiple of the operating voltage. By the transformer coupling of the first and second coils, this oscillation is transmitted to the second coil (and can be influenced by the turns ratio of the coils). The connected voltage multiplier stage (voltage multiplier cascade) leads to a further increase in the voltage, which is then available as DC voltage. Due to the loss, the oscillation amplitude decreases and after about ten oscillations, the active switch is again switched on briefly. It makes sense to set the switching process to 2 T16 / fh / 20110506 if the voltage at the capacitor is approximately equal to the supply voltage in order to avoid the sudden charging of the capacitor. It is advantageous in this circuit that the voltage at the output is floating, so you are completely free, which side of the output voltage you ground and thus can be generated a positive or negative voltage. Furthermore, it is also possible to use two secondary windings or a secondary winding with tapping.
Die Aufgabe die Luft in Räumen zu reinigen wird erfmdungsgemäß dadurch bewerkstelligt, dass die leitfahigen Platten aus einer oder mehreren doppelt beschichteten kupferkaschierte/n Printplatte/n besteht/en an die die Hochspannungsquelle angeschlossen wird, oder die leitfähigen Gebilde zu je zweien an die Hochspannungsquelle angeschlossen werden, wobei aus Sicherheitsgründen eine oder mehrere Platte/n geerdet oder Gebilde oder Teile von Gebilden sein kann/können und die leitfahigen Platten oder Gebilde zwecks besserem Festhaltens der Schwebeteilchen aus der Luft eine weiche abnehmbare Schicht aus Stoff, Zellulose oder Papier, die auch mit einem pflanzlichen Öl getränkt sein kann, überzogen sind. Die Vorrichtung kann dabei mit einem Lüfter zum forcierten Lufttransport, bzw. Ionisator ergänzt sein. Ganz besonders wichtig ist aber auch, dass die Gebilde in Form von Plastiken oder Bildern künstlerisch gestaltet sind, wobei leitfahige Lacke, Farben und Materialien verwendet werden. Die erforderliche Hochspannung kann neben bekannten Methoden erfmdungsgemäß auch dadurch erzeugt werden, dass an die positive Eingangsklemme der erste Anschluss der ersten Spule und der erste Anschluss des Kondensators geschaltet ist und an die jeweils zweiten Anschlüsse die Anode der Diode geschaltet ist, deren Kathode mit dem positiven Anschluss des aktiven Schalters verbunden ist und dessen negativer Anschluss an die negative Eingangsklemme geschaltet ist; und an die zweite Spule die Spannungsvervielfacherschaltung angeschlossen ist, deren Ausgang mit der ersten und der zweiten Ausgangsklemme verbunden ist bzw. bei mehreren Sekundärwicklungen entsprechend weitere Vervielfacher Schaltungen und mit diesen verbunden weitere Ausgangsklemmen geschaltet sind, wobei der Taktgenerator mit einer konstanten Schaltfrequenz, die wesentlich geringer als die Eigenfrequenz des aus Kondensator und erster Spule gebildeten Schwingkreis ist, mit einer konstanten Impulszeit arbeitet und mit einem Zweipunktregler mit Hysterese, der über einen Spannungsteiler die Spannung am Ausgang überwacht, der, solange die Spannung kleiner als ein bestimmter Wert ist, taktet, dann abschaltet und sobald der Spannungswert einen unteren Schwellwert unterschreitet wieder den Taktgeber frei gibt bzw. dass, die positive Eingangsklemme mit der Spule, der zweite Anschluss der Spule mit dem positiven Eingang des aktiven Schalters und der Anode der 3 T16/fh/20110506The task of cleaning the air in rooms is erfmdungsgemäß accomplished by the fact that the conductive plates of one or more double-coated copper-clad / n Druckplatte / s consists / s to which the high voltage source is connected, or the conductive structures connected to two of the high voltage source For reasons of safety, one or more plates may be grounded or formations or parts of structures, and the conductive plates or structures may be made of a soft removable layer of cloth, cellulose or paper, which may also be used to better hold the suspended particles out of the air a vegetable oil can be soaked, coated. The device can be supplemented with a fan for forced air transport, or ionizer. But it is also very important that the structures are artistically designed in the form of sculptures or pictures, using conductive paints, colors and materials. According to the invention, the required high voltage can also be generated according to the invention by connecting the first terminal of the first coil and the first terminal of the capacitor to the positive input terminal and connecting the anode of the diode to the respective second terminals, whose cathode is connected to the positive terminal Connected to the active switch and whose negative terminal is connected to the negative input terminal; and to the second coil, the voltage multiplier circuit is connected, the output of which is connected to the first and the second output terminal or connected to a plurality of secondary windings according to further multiplier circuits and connected thereto further output terminals, wherein the clock generator with a constant switching frequency, the much lower is the natural frequency of the resonant circuit formed by the capacitor and the first coil, operates with a constant pulse time and with a two-position controller with hysteresis, which monitors via a voltage divider the voltage at the output, which, as long as the voltage is less than a certain value, clocks, then and when the voltage value falls below a lower threshold again releases the clock or that, the positive input terminal with the coil, the second terminal of the coil with the positive input of the active switch and the anode of the 3 T16 / fh / 20110506
Diode verbunden ist und der negative Anschluss des aktiven Schalters mit der negativen Eingangsklemme verbunden ist, die Kathode der Diode ist an den Kondensator und die positive Ausgangsklemme geschaltet, der zweite Anschluss des Kondensators ist an den zweiten Anschluss der Spule geschaltet, wobei der Taktgenerator mit einer konstanten Schaltfrequenz und einer konstanten Impulszeit arbeitet und mit einem Zweipunktregler mit Hysterese, der über einen Spannungsteiler die Spannung am Kondensator überwacht, der, solange die Spannung kleiner als ein bestimmter Wert ist, taktet, dann abschaltet und sobald der Spannungswert einen unteren Schwellwert unterschreitet wieder den Taktgeber frei gibt, Zur ersten Schaltung sei noch angeführt, dass der aktive Schalter im stationären Betrieb nur dann für eine vorgegebene Zeit eingeschaltet wird, wenn die Spannung am Kondensator ungefähr die Betriebsspannung erreicht. Dadurch werden Ladepulse am Kondensator vermieden. Schaltungstechnisch ist das über eine Ansteuerung oder Freigabe über einen Komparator realisierbar.Diode is connected and the negative terminal of the active switch is connected to the negative input terminal, the cathode of the diode is connected to the capacitor and the positive output terminal, the second terminal of the capacitor is connected to the second terminal of the coil, wherein the clock generator with a constant switching frequency and a constant pulse time works and with a two-position controller with hysteresis, which monitors the voltage across the capacitor via a voltage divider, which, as long as the voltage is less than a certain value, clocks, then turns off and when the voltage falls below a lower threshold again the Clock is free, the first circuit should be mentioned that the active switch is only turned on for a predetermined time in steady-state operation when the voltage across the capacitor reaches approximately the operating voltage. As a result, charge pulses are avoided on the capacitor. Circuit technology that can be realized via a control or release via a comparator.
Die Verknüpfung von Kunst und Technik stellt dabei den besonderen Mehrwert dar. Künstlerische Gestaltung und technisch hochwertige Luftreinigung bildet keinen Widerspruch, sondern ergänzen sich harmonisch. Auch bei der Materialwahl für die künstlerische Gestaltung sind keine Grenzen gesetzt. Ob Holz, Ton, Kunststoff oder Metall durch leitfähige Pasten oder Lacke kann die erforderliche Leitfähigkeit hergestellt werden. Platten können auch direkt in die Wandintegriert werden und dienen so der künstlerischen Ausgestaltung des Raumes bei gleichzeitiger Nutzung zur Luftreinigung. Platten können bedruckt und bemalt werden mit Farben deren Leitfähigkeit gegeben ist. 4 T16/fh/20110506The combination of art and technology represents a special added value. Artistic design and technically high-quality air purification do not contradict each other, but complement each other harmoniously. There are no limits when it comes to the choice of material for the artistic design. Whether wood, clay, plastic or metal conductive pastes or paints, the required conductivity can be produced. Panels can also be integrated directly into the wall and thus serve the artistic design of the room with simultaneous use for air purification. Plates can be printed and painted with colors whose conductivity is given. 4 T16 / fh / 20110506