RU2301377C2 - Method of ionizing air and bipolar ion generator - Google Patents

Method of ionizing air and bipolar ion generator Download PDF

Info

Publication number
RU2301377C2
RU2301377C2 RU2005122548/06A RU2005122548A RU2301377C2 RU 2301377 C2 RU2301377 C2 RU 2301377C2 RU 2005122548/06 A RU2005122548/06 A RU 2005122548/06A RU 2005122548 A RU2005122548 A RU 2005122548A RU 2301377 C2 RU2301377 C2 RU 2301377C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
voltage
switch
output
pulses
corona electrodes
Prior art date
Application number
RU2005122548/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2005122548A (en
Inventor
Виктор Павлович Реута (RU)
Виктор Павлович Реута
Айдар Фархатович Туктагулов (RU)
Айдар Фархатович Туктагулов
Original Assignee
Виктор Павлович Реута
Айдар Фархатович Туктагулов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Виктор Павлович Реута, Айдар Фархатович Туктагулов filed Critical Виктор Павлович Реута
Priority to RU2005122548/06A priority Critical patent/RU2301377C2/en
Publication of RU2005122548A publication Critical patent/RU2005122548A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2301377C2 publication Critical patent/RU2301377C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Electrostatic Separation (AREA)

Abstract

FIELD: air conditioning.
SUBSTANCE: method comprises flowing air through the system of corona electrodes arranged in the air duct. The system is energized by alternating voltage pulses whose amplitude within both of the half periods exceeds the threshold of corona discharge. The system of corona electrodes is divided into two same groups that are positioned one in the vicinity of the other. The high-voltage pulses are selected in polarity and the pulses of different polarities are directed to different groups of corona electrodes. The concentration of ions and unipolarity coefficient of the ions is controlled by means of changing the duration of pulses of positive and negative polarity. The bipolar ion generator comprises the second group of corona electrodes identical to the first group and positioned in the vicinity of the first group.
EFFECT: enhanced efficiency of ionization and reliability and longevity of corona electrodes.
4 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к способам и технике обработки воздуха и может быть использовано в быту, в лечебных, офисных, 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 и спор грибков. Возможно применение также в производственных (не загазованных) помещениях для тех же целей и в помещениях для хранения различных продуктов питания.The invention relates to methods and techniques for processing air and can be used in everyday life, in medical, office, training rooms with television, computer and other office equipment for enriching the air with ions of both signs, neutralizing all kinds of electrostatic fields on various surfaces, objects and clothes of people, and also for cleaning air from dust, bacteria and spores of fungi. It can also be used in industrial (not polluted) rooms for the same purposes and in rooms for storing various food products.

Известны различные способы ионизации воздуха, при которых воздух пропускают через установленную в продуваемом воздуховоде систему коронирующих электродов, на которые подают:There are various methods of ionization of air, in which air is passed through a system of corona electrodes installed in the blown duct, to which:

1. Высоковольтное высокочастотное напряжение, пропущенное через диод, т.е. пульсирующее напряжение отрицательной полярности [см., например, SU 107932 А (П.К.Прюллер и др.), 1957 г.]. При таком способе получают ионы воздуха только отрицательной полярности, а нам нужна биполярная ионизацкя воздуха.1. High-voltage high-frequency voltage passed through the diode, i.e. pulsating voltage of negative polarity [see, for example, SU 107932 A (P.K. Pruler and others), 1957]. With this method, air ions of only negative polarity are obtained, and we need bipolar ionization of air.

2. Высоковольтное напряжение то отрицательной, то положительной полярности, с интервалом изменения полярности в несколько минут [см., например, US 3936698 A (MEYER), 03.02.1979]. При этом способе в течение нескольких минут воздух ионизируют отрицательными ионами для лечебных целей, затем меняют полярность ионов на такое же время для снятия создавшихся электростатических зарядов отрицательной полярности на одежде, предметах и теле пациента. Способ весьма малоэффективен и неуправляем, кроме интервалов времени ионизации. Да и не совсем разумно создавать электростатические поля, препятствующие дальнейшему прохождению ионов к потребителю, а затем тратить время на их устранение. В естественно ионизированном воздухе в природе ионы того и другого знака, как правило, распределены достаточно равномерно в объеме воздуха.2. High voltage voltage is either negative or positive polarity, with an interval of polarity reversal of several minutes [see, for example, US 3936698 A (MEYER), 02/03/1979]. With this method, air is ionized with negative ions for several minutes for therapeutic purposes, then the polarity of the ions is changed for the same time to remove the generated negative electrostatic charges on the clothes, objects and body of the patient. The method is very inefficient and uncontrollable, except for ionization time intervals. And it’s not entirely wise to create electrostatic fields that impede the further passage of ions to the consumer, and then spend time eliminating them. In naturally ionized air in nature, ions of one and the other sign, as a rule, are distributed fairly evenly in the volume of air.

3. Знакопеременное высокочастотное напряжение в виде знакопеременных пакетов несимметричных высоковольтных импульсов [см., например, RU 42629 U1 (В.П.Реута, А.Ф.Туктагулов), 10.12.2004 г.]. При этом способе биполярной ионизации концентрацией ионов того и другого знака управляют путем изменения длительности и скважности высоковольтных импульсов положительной и отрицательной полярности. Использование этого способа ионизации также не позволяет получить однородного распределения ионов по объему воздуха. К тому же, использование несимметричных высоковольтных импульсов снижает эффективность ионизации за счет того, что обратные выбросы у импульсов создают тормозящие поля, которые поглощают часть образованных ионов, снижая КПД ионизации.3. Alternating high-frequency voltage in the form of alternating packets of asymmetric high-voltage pulses [see, for example, RU 42629 U1 (V. P. Reuta, A. F. Tuktagulov), 12/10/2004]. With this method of bipolar ionization, the concentration of ions of one and the other sign is controlled by changing the duration and duty cycle of high voltage pulses of positive and negative polarity. Using this method of ionization also does not allow to obtain a uniform distribution of ions over the volume of air. In addition, the use of asymmetric high-voltage pulses reduces the ionization efficiency due to the fact that the reverse emissions of the pulses create inhibitory fields that absorb part of the formed ions, reducing the ionization efficiency.

Наиболее близким по виду используемого напряжения для ионизации является способ ионизации воздуха, при котором воздух пропускают через установленную в продуваемом воздуховоде систему коронирующих электродов, на которые подают импульсы переменного напряжения, амплитуда которых в оба полупериода выше порога коронировання [см., например, SU 842347 А (КАЗАНСКИЙ А.И.), 30.06.1981].The closest type of voltage used for ionization is the method of air ionization, in which air is passed through a system of corona electrodes installed in the blown air duct, to which alternating voltage pulses are supplied, the amplitude of which in both half periods is higher than the corona threshold [see, for example, SU 842347 A (KAZANSKII A.I.), 06/30/1981].

Этот способ малоэффективен при низких скоростях потока воздуха через воздуховод, т.к. чем ниже скорость потока воздуха, тем меньшей должна быть частота следования высоковольтных импульсов, чтобы образовавшиеся ионы успевали отлететь на достаточное расстояние от коронирующих электродов, иначе импульс обратной полярности, подаваемый на те же электроды, затормозит их. А в обитаемых помещениях не допустимо применение больших скоростей потока воздуха.This method is ineffective at low air flow rates through the duct, because the lower the air flow rate, the lower the high-frequency pulse repetition rate should be, so that the formed ions have time to fly off a sufficient distance from the corona electrodes, otherwise a reverse polarity pulse supplied to the same electrodes will slow them down. And in inhabited premises it is not permissible to use high air flow rates.

Следует отметить, что способам по пунктам 1) и 2), где на группы коронирующих электродов подают высоковольтное напряжение одного знака, присущ еще один недостаток - быстрое загрязнение коронирующих электродов и их износ за счет однонаправленного излучения или поглощения электронов и ионов с коронирующих или коронирующими электродами.It should be noted that the methods according to paragraphs 1) and 2), where high-voltage voltage of the same sign is applied to the groups of corona electrodes, has one more drawback - fast contamination of the corona electrodes and their wear due to unidirectional radiation or absorption of electrons and ions from corona or corona electrodes .

Задачей является повышение эффективности ионизации воздуха и улучшение равномерности распределения ионов обоих знаков в ионизируемом воздухе. Дополнительной задачей при проектировании биполярного генератора ионов, реализующего предлагаемый способ ионизации воздуха, является повышение надежности и долговечности работы коронирующих электродов генератора.The objective is to increase the efficiency of air ionization and improve the uniform distribution of ions of both signs in ionized air. An additional task when designing a bipolar ion generator that implements the proposed method of air ionization is to increase the reliability and durability of the corona electrodes of the generator.

Для этого в способе ионизации воздуха, при котором воздух пропускают через установленную в продуваемом воздуховоде систему коронирующих электродов, на которые подают импульсы переменного напряжения, амплитуда которых в оба полупериода выше порога коронирования, систему коронирующих электродов выполняют из двух одинаковых и рядом расположенных групп электродов, высоковольтные импульсы селектируют по полярности и направляют импульсы разной полярности на разные группы коронирующих электродов, а концентрацию ионов и коэффициент униполярности ионов регулируют путем независимого изменения длительности импульсов положительной и отрицательной полярности. Дополнительно к этому через равные промежутки времени изменяют полярность подаваемых на разные группы электродов высоковольтных импульсов.To do this, in the method of air ionization, in which air is passed through a system of corona electrodes installed in the blown air duct, to which alternating voltage pulses are supplied, the amplitude of which in both half periods is higher than the corona threshold, the system of corona electrodes is made of two identical and adjacent groups of electrodes, high voltage pulses are selected by polarity and direct pulses of different polarity to different groups of corona electrodes, and the concentration of ions and the coefficient of unipo The ion polarity is controlled by independently changing the pulse durations of positive and negative polarity. In addition to this, at equal intervals of time, the polarity of the high voltage pulses supplied to different groups of electrodes is changed.

Для реализации этого способа ионизации воздуха необходим специальный биполярный генератор ионов. Хотя и известны различные биполярные генераторы ионов, но они по принципу действия не пригодны для реализации данного способа ионизации воздуха.To implement this method of air ionization, a special bipolar ion generator is required. Although various bipolar ion generators are known, they are not suitable for the implementation of this method of air ionization by the principle of action.

Наиболее близким по набору функциональных узлов и их схемному решению является биполярный генератор ионов, содержащий расположенную в продуваемом воздуховоде группу коронирующих электродов, подключенную к выходной обмотке высоковольтного трансформатора, первичная обмотка которого с последовательно соединенным с ней вольтодобавочным конденсатором включена в диагональ мостового переключателя напряжения, соединенного с положительной и общей шинами питания, в котором первая половина переключателя выполнена по схеме комплементарного эмиттерного повторителя, и блок управления концентрацией ионов [см., RU 42629 U1 (B.П.Реута и др.), 10.12.2004].The closest in the set of functional units and their circuit solution is a bipolar ion generator containing a group of corona electrodes located in the blown air duct connected to the output winding of a high voltage transformer, the primary winding of which with a voltage boost capacitor connected in series with it, is included in the diagonal of the voltage bridge switch connected to positive and common power buses, in which the first half of the switch is made according to the complementary circuit about the emitter follower, and the ion concentration control unit [see, RU 42629 U1 (B.P. Reuta et al.), 12/10/2004].

В прототипе используется способ ионизации воздуха, при котором на одну и ту же группу коронирующих электродов подают знакопеременные пачки высоковольтных импульсов, т.е. генерируют поочередно то положительные, то отрицательные ионы, а коэффициентом униполярности ионов управляют путем изменения соотношения длительности пачек импульсов положительной и отрицательной полярности. Заложенный в прототип принцип работы не позволяет использовать его непосредственно для реализации предлагаемого способа ионизации воздуха.In the prototype, an air ionization method is used, in which alternating packets of high-voltage pulses are fed to the same group of corona electrodes, i.e. positive and negative ions are alternately generated, and the unipolarity coefficient of the ions is controlled by changing the ratio of the duration of the pulse packets of positive and negative polarity. The principle of operation incorporated into the prototype does not allow using it directly for the implementation of the proposed method of air ionization.

Задачей изобретения является создание на базе прототипа с минимальным схемным усложнением биполярного генератора ионов, с помощью которого будет возможна реализация предлагаемого способа ионизации воздуха.The objective of the invention is the creation on the basis of the prototype with minimal circuit complication of a bipolar ion generator, with which it will be possible to implement the proposed method of ionization of air.

Для этого биполярный генератор ионов, содержащий расположенную в продуваемом воздуховоде группу коронирующих электродов, подключенную к выходной обмотке высоковольтного трансформатора, первичная обмотка которого с последовательно соединенным с ней вольтодобавочным конденсатором включена в диагональ мостового переключателя напряжения, соединенного с положительной и общей шинами питания, в котором первая половина переключателя выполнена по схеме комплементарного эмиттерного повторителя, и блок управления концентрацией ионов снабжен соединенным с положительной и общей шинами питания третьим переключателем, второй группой коронирующих электродов, идентичной первой группе и расположенной рядом с ней, двумя диодами и вторым высоковольтным трансформатором, выходная обмотка которого подключена ко второй группе коронирующих электродов, первичная обмотка включена параллельно первичной обмотке первого трансформатора, и обе эти обмотки соединены с выходом второго переключателя через встречно включенные диоды, причем оба трансформатора включены синфазно, а блок управления концентрацией ионов выполнен из последовательно соединенных мультивибратора с регулируемой частотой следования импульсов и формирователя импульсов, выполненного на логическом элементе «ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ», первый вход которого соединен с выходом мультивибратора, сюда же подключен через две параллельно соединенные цепи, состоящие из последовательно соединенных потенциометров и диодов со встречным включением, второй вход логического элемента, к которому дополнительно подключен соединенный с общей шиной времязадающий конденсатор, сигнальные входы трех переключателей напряжения подключены либо к одному, либо к разным выходам мультивибратора, а второй и третий переключатели напряжения выполнены по схеме с тремя состояниями на выходе, у которых входы управления «третьим» состоянием объединены и подключены к выходу формирователя импульсов, при этом второй переключатель переводится в «третье» состояние «нулевым» сигналом, а третий переключатель - «единичным» сигналом. Дополнительно к этому биполярный генератор ионов снабжен таймером со скважностью импульсов, равной двум, и электромагнитным реле с двумя группами перекидных контактов, являющегося нагрузкой таймера, а контактные группы реле включены между диодами и первичными обмотками трансформаторов.For this, a bipolar ion generator containing a group of corona electrodes located in the blown air duct connected to the output winding of a high-voltage transformer, the primary winding of which with a voltage-boosting capacitor connected in series with it, is included in the diagonal of the voltage bridge switch connected to the positive and common power buses, in which the first half of the switch is made according to the scheme of a complementary emitter follower, and the ion concentration control unit is equipped with they are connected to the positive and common power buses by a third switch, a second group of corona electrodes identical to the first group and located next to it, two diodes and a second high-voltage transformer, the output winding of which is connected to the second group of corona electrodes, the primary winding is connected in parallel with the primary winding of the first transformer , and both of these windings are connected to the output of the second switch via on-off diodes, both transformers are in-phase connected, and the control unit The ion concentration is made from a series-connected multivibrator with an adjustable pulse repetition rate and a pulse shaper made on the EXCLUSIVE OR logic element, the first input of which is connected to the output of the multivibrator, also connected through two parallel-connected circuits consisting of potentiometers and diodes connected in series with on / off switching, the second input of the logic element, to which the time-setting condensation connected to the common bus is additionally connected Oh, the signal inputs of three voltage switches are connected either to one or to different outputs of the multivibrator, and the second and third voltage switches are made according to the scheme with three states at the output, in which the control inputs of the “third” state are combined and connected to the output of the pulse shaper, In this case, the second switch is translated into the “third” state by the “zero” signal, and the third switch by the “single” signal. In addition to this, the bipolar ion generator is equipped with a timer with a pulse width of two and an electromagnetic relay with two groups of changeover contacts, which is the load of the timer, and contact groups of relays are connected between the diodes and the primary windings of the transformers.

На фиг.1 представлена основная схема биполярного генератора ионов, реализующего предлагаемый способ ионизации воздуха.Figure 1 presents the main diagram of a bipolar ion generator that implements the proposed method of ionization of air.

На фиг.2 представлены графики импульсов в отдельных точках схемы по фиг.1.Figure 2 presents graphs of pulses at individual points in the circuit of figure 1.

На фиг.3 представлена часть схемы по фиг.1, в которую могут быть включены дополнительные узлы в виде таймера и электромагнитного реле.Figure 3 presents a part of the circuit of figure 1, which can be included additional nodes in the form of a timer and electromagnetic relay.

На чертежах приняты следующие обозначения:In the drawings, the following notation:

1 - мультивибратор;1 - multivibrator;

2, 3, 21, 31 - инверторы;2, 3, 21, 31 - inverters;

4, 10 - времязадающие конденсаторы;4, 10 - time-consuming capacitors;

5 - развязывающий резистор;5 - decoupling resistor;

6 - токоограничительный резистор;6 - current limiting resistor;

7, 11, 13 - потенциометры;7, 11, 13 - potentiometers;

8 - формирователь импульсов;8 - pulse shaper;

9 - логический элемент «ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ»;9 - logical element "EXCLUSIVE OR";

12, 14, 32, 39, 45 - диоды;12, 14, 32, 39, 45 - diodes;

15 - третий переключатель напряжения с тремя состояниями на выходе и с инверсией сигнала;15 - the third voltage switch with three states at the output and with the inversion of the signal;

16, 23, 27 - n-p-n транзисторы «Дарлингтона»;16, 23, 27 - n-p-n transistors "Darlington";

17, 24, 28 - p-n-p транзисторы «Дарлингтона»;17, 24, 28 - p-n-p transistors "Darlington";

18 - шина питания;18 - power bus;

19, 29 - логические элементы «2ИЛИ-НЕ»;19, 29 - logical elements "2OR-NOT";

20, 30 - логические элементы «2И-НЕ»;20, 30 - logical elements “2I-NOT”;

22 - первый переключатель напряжения;22 - the first voltage switch;

25 - вольтодобавочный конденсатор;25 - booster capacitor;

26 - второй переключатель напряжения с тремя состояниями на выходе и с инверсией входного сигнала;26 - the second voltage switch with three states at the output and with the inversion of the input signal;

33 - первичная обмотка трансформатора 34 с высоковольтной вторичной обмоткой 35;33 - the primary winding of the transformer 34 with a high voltage secondary winding 35;

36 - воздуховод;36 - duct;

37 - первая группа коронирующих электродов;37 - the first group of corona electrodes;

38 - ускоряющие электроды;38 - accelerating electrodes;

40 - первичная обмотка трансформатора 41 с высоковольтной вторичной обмоткой 42;40 - the primary winding of the transformer 41 with a high voltage secondary winding 42;

43 - вторая группа коронирующих электродов;43 - the second group of corona electrodes;

44 - электромагнитное реле с двумя группами 47 и 48 перекидных контактов;44 - electromagnetic relay with two groups of 47 and 48 changeover contacts;

46 - таймер;46 - timer;

«А» и «В» - направления потоков разнополярно ионизированного воздуха;“A” and “B” are the directions of flows of bipolar ionized air;

«С» - направление потока воздуха на входе генератора ионов."C" - the direction of air flow at the inlet of the ion generator.

Точками у обмоток 33, 35 трансформатора 34 и у обмоток 40, 42 трансформатора 41 обозначено условное начало обмоток;The dots at the windings 33, 35 of the transformer 34 and at the windings 40, 42 of the transformer 41 indicate the conditional start of the windings;

И1 - импульсы напряжения на выходе мультивибратора 1;And 1 - voltage pulses at the output of the multivibrator 1;

И18 - уровень напряжения питания на шине 18;And 18 is the voltage level on the bus 18;

И8 - импульсы напряжения на выходе формирователя импульсов 8;And 8 - voltage pulses at the output of the pulse shaper 8;

И25 - напряжение на вольтодобавочном конденсаторе 25;And 25 is the voltage on the boost capacitor 25;

И33, И40 - импульсы напряжения на обмотках, соответственно, 33 и 40;And 33 , And 40 - voltage pulses on the windings, respectively, 33 and 40;

t - время;t is the time;

t1÷t8 - моменты времени.t 1 ÷ t 8 - time instants.

Мультивибратор 1 (фиг.1) имеет стандартную схему (см., например, Р.Мелен, Г.Гарланд. Интегральные микросхемы с КМОП структурами. М., «Энергия», 1979 г., стр.105-107, рис.6-1) и состоит из последовательно включенных инверторов 2 и 3, времязадающей RC-цепи, состоящей из конденсатора 4 и резисторов 6 и 7, и развязывающего резистора 5. Резистор 6 является токоограничивающим для инвертора 2, а резистором 7 в определенных пределах можно менять частоту следования импульсов И1 (фиг.2) на выходе мультивибратора 1. Выход мультивибратора 1 подключен к сигнальным входам:Multivibrator 1 (Fig. 1) has a standard circuit (see, for example, R. Melen, G. Garland. Integrated circuits with CMOS structures. M., "Energy", 1979, pp. 105-107, Fig. 6 -1) and consists of series-connected inverters 2 and 3, a timing RC circuit consisting of a capacitor 4 and resistors 6 and 7, and a decoupling resistor 5. Resistor 6 is current-limiting for inverter 2, and resistor 7 can change the frequency within certain limits following pulses And 1 (figure 2) at the output of the multivibrator 1. The output of the multivibrator 1 is connected to the signal inputs:

формирователя импульсов 8;pulse shaper 8;

первого переключателя 22;the first switch 22;

второго переключателя 26;second switch 26;

третьего переключателя 15.third switch 15.

Формирователь 8 импульсов по фронту и спаду импульсов мультивибратора 1 собран на логическом элементе 9 «ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ», первый вход которого подключен к выходу мультивибратора 1, а второй вход подключен туда же через две параллельно включенные цепочки, состоящие из последовательно включенных потенциометров 11 или 13 и, соответственно, диодов 12 или 14 со встречным включением. Дополнительно ко второму входу подключен соединенный с общей шиной времязадающий конденсатор 10. Потенциометр 11 служит для управления длительностью импульсов на выходе формирователя 8, формируемых по фронту выходных импульсов мультивибратора 1, а потенциометром 13 управляют длительностью импульсов на выходе формирователя 8, формируемых по спаду выходных импульсов мультивибратора 1. [Подробное описание такого формирователя импульсов представлено в заявке на полезную модель «Формирователь импульсов» №2005109641/09 (011358) от 04.04.2005 г.; авторы: В.П.Реута, А.Ф.Туктагулов].The pulse shaper 8 along the edge and the pulse drop of the multivibrator 1 is assembled on the logic element 9 “EXCLUSIVE OR”, the first input of which is connected to the output of the multivibrator 1, and the second input is connected there through two parallel-connected circuits consisting of potentiometers 11 or 13 and connected in series , respectively, diodes 12 or 14 with a counter inclusion. In addition to the second input, a timing capacitor 10 connected to a common bus is connected. Potentiometer 11 is used to control the duration of pulses at the output of the shaper 8, formed along the front of the output pulses of the multivibrator 1, and a potentiometer 13 control the duration of pulses at the output of the shaper 8, formed by the decline of the output pulses of the multivibrator 1. [A detailed description of such a pulse shaper is presented in the application for the utility model "Pulse Shaper" No. 2005109641/09 (011358) dated 04.04.2005; authors: V.P. Reuta, A.F. Tuktagulov].

Выход логического элемента 9, являющийся выходом формирователя импульсов 8, соединен со входами управления третьим состоянием переключателей 15 и 26. Эти переключатели выполнены по почти одинаковой схеме на комплементарной паре транзисторов Дарлингтона n-p-n типа 16 или 27 и p-n-p типа 17 или 28, у которых эмиттера объединены и являются выходами переключателей, а коллектора подключены между шиной питания 18 и общей шиной. Базы p-n-p транзисторов подключены к выходам логических элементов «2ИЛИ-НЕ», соответственно, 19 или 29, а базы р-n-р транзисторов подключены к выходам логических элементов «2И-НЕ», соответственно, 20 или 30. По одному входу логических элементов 19 и 20 объединены и подключены к сигнальному входу переключателя 15, а аналогичные входы логических элементов 29 и 30 подключены к сигнальному входу переключателя 26.The output of logic element 9, which is the output of pulse former 8, is connected to the third-state control inputs of switches 15 and 26. These switches are made in almost the same way on a complementary pair of Darlington transistors npn type 16 or 27 and pnp type 17 or 28, in which the emitters are combined and are the outputs of the switches, and the collector is connected between the power bus 18 and the common bus. The base of the pnp transistors are connected to the outputs of the logic elements “2OR-NOT”, respectively, 19 or 29, and the bases of the pnp transistors are connected to the outputs of the logic elements “2I-NOT”, respectively, 20 or 30. One input of the logical elements 19 and 20 are combined and connected to the signal input of the switch 15, and similar inputs of the logic elements 29 and 30 are connected to the signal input of the switch 26.

В переключателе 15 вход управления третьим состоянием соединен с первым входом логического элемента 19 и со входом инвертора 21, выход которого соединен со вторым входом логического элемента 20. Во втором переключателе 26 вход управления третьим состоянием подключен к первому входу логического элемента 29 через инвертор 31, а ко второму входу логического элемента 30 - непосредственно. Из-за разного места подключения инверторов 21 и 31 переключатели 15 и 26 переводятся в третье состояние, при котором выход переключателя 15 или 26 изолирован от шин питания большим сопротивлением запертых транзисторов 16, 17 или 27, 28 различными сигналами. Так переключатель 15 переходит в третье состояние при наличии на его входе управления третьим состоянием «единичного» сигнала, а переключатель 26 - «нулевого». Первый переключатель 22 выполнен по простейшей схеме комплементарного эмиттерного повторителя на транзисторах Дарлингтона n-p-n 23 и p-n-p 24, эмиттера которых объединены и являются выходом переключателя, базы объединены и являются сигнальным входом переключателя, а коллектора подключены между шиной питания 18 и общей шиной.In the switch 15, the third state control input is connected to the first input of the logic element 19 and with the input of the inverter 21, the output of which is connected to the second input of the logic element 20. In the second switch 26, the third state control input is connected to the first input of the logic element 29 through the inverter 31, and to the second input of the logic element 30 - directly. Due to the different connection points of the inverters 21 and 31, the switches 15 and 26 are transferred to the third state, in which the output of the switch 15 or 26 is isolated from the power buses by the high resistance of the locked transistors 16, 17 or 27, 28 with different signals. So, the switch 15 goes into the third state if there is a third state of the “single” signal at its input, and the switch 26 is “zero”. The first switch 22 is made according to the simplest scheme of a complementary emitter follower on Darlington transistors npn 23 and pnp 24, the emitters of which are combined and are the output of the switch, the bases are combined and are the signal input of the switch, and the collector is connected between the power bus 18 and the common bus.

Здесь следует сказать, что транзисторами Дарлингтона принято называть интегральные составные транзисторы (см., например, Клод Галле. Полезные советы по разработке и отладке электронных схем. ДМК, Москва, 2003 г., стр.63, рис.2.27), которые могут иметь в своем составе согласующие резисторы и защитные диоды (см., например, Справочник. Зарубежные микросхемы, транзисторы, диоды. A...Z. «Наука и техника», С.-Петербург, 2003 г., стр.483). В переключателе 26 транзисторы 27, 28 должны иметь в своем составе защитные диоды. Если в используемых транзисторах не будет таких диодов, то их нужно установить дополнительно параллельно переходу эмиттер-коллектор каждого транзистора. А в переключателе 15 подобных диодов не должно быть.It should be said here that Darlington transistors are usually called integral composite transistors (see, for example, Claude Galle. Useful tips on the development and debugging of electronic circuits. DMK, Moscow, 2003, p. 63, Fig. 2.27), which may have including resistors and protective diodes (see, for example, the Handbook. Foreign microcircuits, transistors, diodes. A ... Z. "Science and Technology", St. Petersburg, 2003, p. 483). In the switch 26, the transistors 27, 28 must include protective diodes. If there are no such diodes in the used transistors, then they need to be installed additionally parallel to the emitter-collector junction of each transistor. And in the switch 15 such diodes should not be.

Вернемся вновь к схеме по фиг.1. Здесь первый 22 и второй 26 переключатели образуют мост, в диагональ которого включены последовательно соединенные вольтодобавочный конденсатор 25 и две первичные обмотки: 33 трансформатора 34 и 40 трансформатора 41; вторые концы этих обмоток через встречно включенные диоды, соответственно, 32 и 39 подключены к выходу переключателя 26 либо так, как показано на фиг.1, либо через контактные группы 47 и 48 реле 44 - как это показано на фиг.3. Здесь реле 44 вместе с защитным диодом 45 включено в виде нагрузки таймера 46 между выходом этого таймера и шиной питания 18.Let us return to the circuit of FIG. 1. Here, the first 22 and second 26 switches form a bridge, the diagonal of which includes a series-connected boost capacitor 25 and two primary windings: 33 transformers 34 and 40 of transformer 41; the second ends of these windings through counter-connected diodes, respectively, 32 and 39 are connected to the output of the switch 26 either as shown in figure 1, or through the contact groups 47 and 48 of the relay 44 - as shown in figure 3. Here, the relay 44 together with the protective diode 45 is included as a load of the timer 46 between the output of this timer and the power bus 18.

Вторичная обмотка 35 трансформатора 34 соединена с размещенными в продуваемом в направлении стрелок «С» воздуховоде 36 коронирующими электродами 37 и ускоряющими электродами 38, соединенными с общей шиной. Вторичная обмотка 42 трансформатора 41 соединена с коронирующими электродами 43 и теми же ускоряющими электродами 38.The secondary winding 35 of the transformer 34 is connected to the corona electrodes 37 and accelerating electrodes 38 connected to a common bus located in the air duct 36 blown in the direction of arrows “C”. The secondary winding 42 of the transformer 41 is connected to the corona electrodes 43 and the same accelerating electrodes 38.

Обычно коронирующие электроды 37 и 43 выполняются в виде игл или заостренных штырей, а ускоряющие электроды 38, как правило, имеют форму колец, устанавливаемых соосно с коронирующими электродами 37 и 43.Typically, the corona electrodes 37 and 43 are in the form of needles or pointed pins, and the accelerating electrodes 38, as a rule, are in the form of rings mounted coaxially with the corona electrodes 37 and 43.

Следует отметить, что схема биполярного генератора ионов, представленная на фиг.1, не является единственно возможным вариантом решения поставленной задачи. Например, если сигнальный вход переключателя 22 подключить не так, как показано на фиг.1, а ко второму выходу мультивибратора 1, в качестве которого служит общая точка соединения инверторов 2 и 3, то в этом случае второй 26 и третий 15 переключатели должны быть не инверторами, как показано на фиг.1, а повторителями напряжения, как, например, в прототипе. Для экзотики можно комбинировать места подключения к выходам мультивибратора 1 сигнальных входов всех трех переключателей, что вызовет необходимость в изменении внутренней структуры второго 26 и/или третьего 15 переключателей. Кроме этого, как повторитель, так и инвертор, имеющие три состояния на выходе, при одних и тех же входных и выходных параметрах могут иметь разное внутреннее схемное решение [см. заявки на полезную модель «Электронный переключатель напряжения с тремя состояниями на выходе» №2005109639/09 (011356) от 04.04.2005 г. и №2005109640/09 (011357) от 04.04.2005 г., авторы обеих заявок: В.П.Реута и А.Ф.Туктагулов]. В первой заявке описано восемь вариантов, а во второй заявке - еще два варианта электронных переключателей напряжения с тремя состояниями на выходе. Причем половина из них являются переключателями без инверсии сигнала, а вторая половина - с инверсией сигнала. По другой градации: половина из этих переключателей переводится в третье состояние «нулевым» сигналом на входе управления третьим состоянием, а вторая половина - «единичным» сигналом. И в схеме биполярного генератора ионов могут быть использованы в качестве второго 26 и третьего 15 переключателей любые из описанных в заявках схем. Поэтому в формуле изобретения не конкретизировано внутреннее устройство этих переключателей.It should be noted that the scheme of the bipolar ion generator shown in Fig. 1 is not the only possible solution to the problem. For example, if the signal input of switch 22 is not connected as shown in Fig. 1, but to the second output of multivibrator 1, which is the common connection point of inverters 2 and 3, then in this case the second 26 and third 15 switches should not be inverters, as shown in figure 1, and voltage followers, as, for example, in the prototype. For exotic, you can combine the connection points to the outputs of the multivibrator 1 of the signal inputs of all three switches, which will necessitate a change in the internal structure of the second 26 and / or third 15 switches. In addition, both the repeater and the inverter having three output states, for the same input and output parameters, can have different internal circuit solutions [see Applications for utility model “Electronic voltage switch with three states at the output” No. 2005109639/09 (011356) dated 04.04.2005 and No. 2005109640/09 (011357) dated 04.04.2005, the authors of both applications: V.P. Reuta and A.F. Tuktagulov]. In the first application eight options are described, and in the second application two more variants of electronic voltage switches with three states at the output are described. Moreover, half of them are switches without signal inversion, and the second half are with signal inversion. According to another gradation: half of these switches are transferred to the third state by a “zero” signal at the control input of the third state, and the second half by a “single” signal. And in the circuit of a bipolar ion generator, any of the circuits described in the applications can be used as second 26 and third 15 switches. Therefore, in the claims, the internal arrangement of these switches is not specified.

Первый 22 переключатель представляет собой обычный комплементарный эмиттерный повторитель на транзисторах 23 и 24 Дарлингтона и широко используется в цифровой технике (см., например, Клод Галле. Полезные советы по разработке и отладке электронных схем. «ДМК», Москва, 2003 г., стр.106-107, рис.2.67).The first 22 switch is a regular complementary emitter follower on Darlington transistors 23 and 24 and is widely used in digital technology (see, for example, Claude Galle. Useful tips for the development and debugging of electronic circuits. DMK, Moscow, 2003, p. .106-107, fig. 2.67).

В качестве таймера 46 (фиг.3) может быть использован любой из множества известных таймеров, способный генерировать симметричные со скважностью два импульса на сверхнизкой частоте, например, с периодом в десятки минут. Такой таймер может быть реализован, например, на специально созданной микросхеме 4047 (см., например О.Н.Партала. Цифровые КМОП микросхемы. Справочник. «Наука и техника», С.-Петербург, 2001 г., стр.111-113), если добавить к ней ключ на транзисторе для управления работой реле 44. И, наконец, в качестве высоковольтных трансформаторов 34 и 41 могут быть использованы либо строчные трансформаторы от малогабаритных полупроводниковых телевизоров, либо специально изготавливаемые для ионизаторов высоковольтные трасформаторы.As the timer 46 (FIG. 3), any of a variety of known timers can be used, capable of generating two pulses symmetrical with duty cycle at an ultra-low frequency, for example, with a period of tens of minutes. Such a timer can be implemented, for example, on a specially created chip 4047 (see, for example, ONPartala. Digital CMOS chips. Reference book. "Science and Technology", St. Petersburg, 2001, pp. 111-113 ), if you add a key to it on the transistor to control the operation of relay 44. And, finally, as high-voltage transformers 34 and 41, either line-type transformers from small-sized semiconductor TVs or high-voltage transformers specially made for ionizers can be used.

Некоторые пояснения к графикам по фиг.2. Для напряжения И25 на вольтодобавочном конденсаторе 25 за положительное принято такое напряжение И25, когда на левой по фиг.1 обкладке конденсатора 25 напряжение положительно относительно правой обкладки. Для импульсов И33 и И40 на первичных обмотках 33 и 40 трансформаторов, соответственно, 34 и 41 за положительное принято напряжение на этих обмотках, когда ток через обмотки течет от начала обмоток, помеченных точками, к концу обмоток, т.е. когда к началу обмоток приложено положительное напряжение относительно концов обмоток. Это же относится и ко вторичным обмоткам трансформаторов, в которых направление токов совпадает с направлением токов в первичных обмотках. Поэтому при положительном импульсе И33 на первичной 33 обмотке трансформатора 34 на его вторичной обмотке 35 и, соответственно, на коронирующих электродах 37 импульс высокого напряжения будет иметь отрицательную полярность, за счет чего у коронирующих электродов 37 будет происходить образование отрицательных ионов в продуваемом воздухе. Если выключить продув воздуха, то все ионы осядут на ускоряющих электродах 38. При отрицательном импульсе И40 на первичной 40 обмотке трансформатора 41 на его вторичной обмотке 42 сформируется положительный относительно общей шины высоковольтный импульс, за счет которого у коронирующих электродов 43 будет происходить образование положительных ионов в продуваемом воздухе.Some explanations for the graphs of figure 2. For voltage And 25 on the boost capacitor 25, such a voltage And 25 is taken as positive when the voltage on the left side of the capacitor 25 in FIG. 1 is positive relative to the right side. For pulses And 33 and And 40 on the primary windings 33 and 40 of the transformers, respectively, 34 and 41, the voltage on these windings is taken as positive, when the current through the windings flows from the beginning of the windings marked with dots to the end of the windings, i.e. when a positive voltage is applied to the beginning of the windings with respect to the ends of the windings. The same applies to the secondary windings of transformers, in which the direction of the currents coincides with the direction of the currents in the primary windings. Therefore, with a positive pulse And 33 on the primary 33 of the transformer 34 on its secondary 35 and, accordingly, on the corona electrodes 37, the high voltage pulse will have a negative polarity, due to which negative ions will form in the corona electrodes 37 in the blown air. If you turn off the air blowing, then all the ions will settle on the accelerating electrodes 38. With a negative pulse And 40 on the primary 40 of the transformer 41 on its secondary winding 42, a high-voltage pulse positive relative to the common bus will be generated, due to which positive ions will form at the corona electrodes 43 in purged air.

Рассматривая графики на фиг.2, можно заметить, что процесс формирования коронирующих импульсов имеет циклический характер. Время одного цикла, в течение которого формируют по одному коронирующему импульсу разной полярности, поступающим на разные коронирующие электроды 37 и 43, равно периоду следования импульсов И1 на выходе мультивибратора 1. В свою очередь, этот цикл состоит из четырех тактов, определяемых комбинациями импульсов И1 на выходе мультивибратора 1 и И8 на выходе формирователя импульсов 8.Considering the graphs in figure 2, you can see that the process of formation of the corona pulses has a cyclic nature. The time of one cycle, during which one corona pulse of different polarity is formed, arriving at different corona electrodes 37 and 43, is equal to the pulse repetition period And 1 at the output of the multivibrator 1. In turn, this cycle consists of four clocks determined by combinations of pulses And 1 at the output of the multivibrator 1 and And 8 at the output of the pulse shaper 8.

Реализуют рассматриваемый способ ионизации воздуха с помощью биполярного генератора ионов по фиг.1 следующим образом.Implement the considered method of ionization of air using a bipolar ion generator of figure 1 as follows.

Перед первым включением генератора ионов регулировочные потенциометры 7, 11 и 13 устанавливают в некоторое среднее положение, из которого потом проще будет менять параметры импульсов в обе стороны. Включают напряжение питания И18, с помощью которого приводят в рабочее состояние все узлы генератора ионов. С помощью мультивибратора 1 формируют последовательность импульсов И1, частоту следования которых устанавливают потенциометром 7. Эти импульсы используют для формирования с помощью формирователя импульсов 8 пар импульсов И8 по переднему фронту импульсов И1 (от t1 до t2 и от t5 до t6) и по заднему фронту импульсов И1 (от t3 до t4 и от t7 до t8). Назовем условно импульсы, формируемые по переднему фронту, нечетными, а импульсы, формируемые по заднему фронту - четными. Длительность нечетных импульсов изменяют с помощью потенциометра 11, а длительность четных импульсов - с помощью потенциометра 13. С помощью этих импульсов (при их наличии) переводят в третье состояние (т.е. выключают) третий переключатель напряжения 15 и приводят в рабочее состояние второй 26 переключатель напряжения. А выходные импульсы И1 с выхода мультивибратора 1 дополнительно подают на сигнальные входы первого 22, второго 26 и третьего 15 переключателей напряжения. В результате комбинации импульсов И1 и И8 на входах переключателей 15 и 26 весь цикл формирования пары разнополярных высоковольтных импульсов разделяют на четыре такта.Before turning the ion generator on for the first time, the adjusting potentiometers 7, 11 and 13 are set to a certain middle position, from which it will then be easier to change the pulse parameters in both directions. Turn on the supply voltage And 18 , with the help of which all the nodes of the ion generator are brought into operation. Using a multivibrator 1, a sequence of pulses And 1 is formed , the repetition rate of which is set by potentiometer 7. These pulses are used to form 8 pairs of pulses And 8 using a pulse shaper along the leading edge of pulses And 1 (from t 1 to t 2 and from t 5 to t 6 ) and on the trailing edge of the pulses And 1 (from t 3 to t 4 and from t 7 to t 8 ). We will conditionally call the pulses generated on the rising edge odd, and the pulses formed on the falling edge even. The duration of the odd pulses is changed using the potentiometer 11, and the duration of the even pulses is changed using the potentiometer 13. Using these pulses (if any), the third voltage switch 15 is turned into a third state (i.e., turned off) and the second one is put into operation voltage switch. And the output pulses And 1 from the output of the multivibrator 1 is additionally fed to the signal inputs of the first 22, second 26 and third 15 voltage switches. As a result of the combination of pulses And 1 and And 8 at the inputs of the switches 15 and 26, the entire cycle of formation of a pair of bipolar high-voltage pulses is divided into four clock cycles.

В первом такте от t1 до t2 и от t5 до t6 импульсы И1 и И8 имеют «единичное» значение, за счет чего сигнальным импульсом И1 открывают в первом 22 переключателе транзистор 23, закрывают там же транзистор 24, а во втором 26 переключателе открывают транзистор 28 и закрывают транзистор 27. За счет этого к первичной 33 обмотке трансформатора 34 прикладывают суммарное напряжение источника питания И18 и заряженного конденсатора 25 - И25. За счет протекания тока от шины питания 18 через открытый транзистор 23, конденсатор 25, обмотку 33, диод 32 и открытый транзистор 28 к общей шине на обмотке 33 формируют импульс напряжения И33, который трансформатором 34 увеличивают по амплитуде и в обратной полярности за счет соответствующего включения вторичной 35 обмотки трансформатора подают на коронирующие электроды 37 относительно ускоряющих электродов 38, между которыми проводят ионизацию продуваемого мимо этих электродов по стрелкам «А» воздуха, обогащая его отрицательными ионами. Длительность этого процесса задают длительностью нечетного импульса И8, изменяя его длительность потенциометром 11. После окончания нечетного импульса И8 от t2 до t3 и от t6 до t7 формируют второй такт цикла, во время которого «нулевым» сигналом И8 переводят в третье состояние (выключают) второй 26 переключатель, запирая транзистор 28 при запертом транзисторе 27, и переводят в рабочее состояние третий 15 переключатель напряжения, внутри которого «единичным» сигналом И1 транзистор 17 при запертом транзисторе 16. Во время этого такта (смотри график И25 на фиг.2) производят перезаряд вольтодобавочного конденсатора до плюс H18 от шины питания 18 через все еще открытый транзистор 23 и через открывшийся транзистор 17 на общую шину. В это же время производят разряд накопленной в обмотке 33 трансформатора 34 энергии. Поскольку ток в обмотке трансформатора не может мгновенно остановиться или изменить свое направление, то он будет течь с затуханием через диод 32, внутренний диод защиты запертого транзистора Дарлингтона 27 на шину питания 18 до тех пор, пока напряжение И25 на конденсаторе 25 не достигнет нулевого значения. За счет этого процесса импульсы И33, как и импульсы И40, имеют заваленный задний фронт.In the first cycle from t 1 to t 2 and from t 5 to t 6, the pulses And 1 and And 8 have a "single" value, due to which the signal pulse And 1 open the transistor 23 in the first 22 switch, close the transistor 24, and in the second switch 26, the transistor 28 is opened and the transistor 27 is closed. Due to this, the total voltage of the power source And 18 and the charged capacitor 25 - And 25 are applied to the primary 33 winding of the transformer 34. Due to the flow of current from the supply bus 18 through an open transistor 23, a capacitor 25, a winding 33, a diode 32, and an open transistor 28 to a common bus on a winding 33, a voltage pulse And 33 is generated, which is increased by the transformer 34 in amplitude and in reverse polarity due to the corresponding turning on the secondary 35 of the transformer winding is fed to the corona electrodes 37 relative to the accelerating electrodes 38, between which ionization of the air blown past these electrodes along the arrows “A” is carried out, enriching it with negative ions. The duration of this process is set by the duration of the odd pulse And 8 , changing its duration by potentiometer 11. After the end of the odd pulse And 8 from t 2 to t 3 and from t 6 to t 7 form the second cycle cycle, during which the I8 signal is transferred to the third state (turn off) the second 26 switch, locking the transistor 28 when the transistor 27 is locked, and the third 15 voltage switch is put into operation, inside which a “single” signal And 1 transistor 17 when the transistor 16 is locked 16. During this cycle (see graph And 25 in FIG. 2), the boost boost capacitor is recharged to plus H 18 from the supply bus 18 through the still open transistor 23 and through the opened transistor 17 to the common bus. At the same time, the energy accumulated in the winding 33 of the transformer 34 is discharged. Since the current in the transformer winding cannot instantly stop or change its direction, it will flow with attenuation through the diode 32, the internal protection diode of the locked Darlington transistor 27 to the power bus 18 until the voltage And 25 on the capacitor 25 reaches zero . Due to this process, the And 33 pulses, like the And 40 pulses, have a littered trailing edge.

В третьем такте от t3 до t4 и от t7 до t8, когда импульс И1 принимает «нулевое» значение, а импульс И8 опять принимает «единичное» значение, длительностью которого управляют с помощью потенциометра 13, импульсом И8 вновь выключают третий 15 переключатель и включают второй 26 переключатель. В это же время «нулевым» с выхода мультивибратора 1 в первом 22 переключателе запирают транзистор 23 и открывают транзистор 24, а во втором 26 переключателе открывают транзистор 27, оставляя закрытым транзистор 28. За счет этой операции к первичной 40 обмотке трансформатора 41 прикладывают суммарное напряжение заряженного почти до И18 конденсатора 25 (минусом к началу обмотки 40) и напряжение И18 от шины питания 18 (плюсом к концу обмотки 40). От шины 18 через открытый транзистор 27, диод 39, обмотку 40 и конденсатор 25 потечет ток на общую шину, с помощью которого формируют отрицательный импульс И40 на первичной 40 обмотке трансформатора 41, который с помощью вторичной обмотки 42 преобразовывают в высоковольтный импульс положительной полярности. Этот импульс подают на коронирующие электроды 43 относительно ускоряющих электродов 38, создавая тем самым коронный разряд между этими электродами, за счет которого воздух, продуваемый мимо названных электродов по направлению стрелок «В», будет ионизироваться положительными ионами.In the third step, from t 3 to t 4 and from t 7 to t 8 , when the pulse And 1 takes a "zero" value, and the pulse And 8 again takes a "single" value, the duration of which is controlled using a potentiometer 13, the pulse And 8 again turn off the third 15 switch and turn on the second 26 switch. At the same time, the transistor 23 is turned off from the output of the multivibrator 1 in the first 22 switch and the transistor 24 is opened, and in the second 26 switch the transistor 27 is opened, leaving the transistor 28 closed. Due to this operation, the total voltage is applied to the primary 40 of the transformer 41 charged almost to AND 18 capacitor 25 (minus to the beginning of the winding 40) and voltage And 18 from the power bus 18 (plus to the end of the winding 40). From bus 18 through an open transistor 27, diode 39, winding 40 and capacitor 25, current flows to a common bus, with which a negative pulse And 40 is formed on the primary 40 of the transformer 41, which is converted into a high voltage pulse of positive polarity using secondary winding 42. This pulse is applied to the corona electrodes 43 with respect to the accelerating electrodes 38, thereby creating a corona discharge between these electrodes, due to which the air blown past the said electrodes in the direction of arrows “B” will be ionized by positive ions.

После окончания импульса И8 от t4 до t5 и от t8 и далее происходит четвертый такт, во время которого «нулевым» значением импульса И8 выключают второй 26 переключатель и включают третий 15 переключатель, в котором «нулевым» сигналом И1 открывают транзистор 16, оставляя запертым транзистор 17. За счет этой операции перезаряжают конденсатор 25 до отрицательного напряжения, равного |И18|, от шины питания 18 через открытый транзистор 16 и открытый транзистор 24 первого переключателя на общую шину. В это же время через защитный диод транзистора Дарлингтона 28 и диод 39 производят разряд от накопленной энергии обмотки 40 трансформатора 41 по тому же принципу, который использовался для разряда обмотки 33 трансформатора 34.After the end of the And 8 pulse from t 4 to t 5 and from t 8 onwards, the fourth clock cycle occurs during which the “And” zero value of And 8 pulse turns off the second 26 switch and turns on the third 15 switch, in which And 1 opens with a “zero” signal the transistor 16, leaving the transistor 17 locked. Due to this operation, the capacitor 25 is recharged to a negative voltage equal to | And 18 | from the power bus 18 through the open transistor 16 and the open transistor 24 of the first switch to the common bus. At the same time, through the protective diode of the Darlington transistor 28 and the diode 39, a discharge from the stored energy of the winding 40 of the transformer 41 is produced according to the same principle that was used to discharge the winding 33 of the transformer 34.

В момент t5 четырехтактный цикл формирования высоковольтных импульсов кончают и начинают следующий аналогичный цикл.At time t 5, the four-cycle cycle of the formation of high-voltage pulses ends and the next similar cycle begins.

Таким образом, с помощью мультивибратора 1 и формирователя импульсов 8, образующих вместе блок управления концентрацией ионов, формируют пары импульсов с независимым управлением длительностью этих импульсов, что позволяет производить независимое управление концентрацией ионов положительной и отрицательной полярности, которая пропорциональна как длительности, так и частоте следования этих импульсов, которой управляют изменением частоты следования импульсов И1 мультивибратора, который, к тому же, используют для селекции высоковольтных импульсов по полярности. А поскольку коэффициент униполярности ионов определяется отношением концентрации положительных ионов в единице объема воздуха к концентрации отрицательных ионов в том же объеме воздуха, то установив, например, заданную концентрацию ионов отрицательной полярности с помощью потенциометров 7 (предварительно) и 11 (окончательно), с помощью потенциометра 13 устанавливают такое значение концентрации положительных ионов, которое позволяет получить заданный коэффициент униполярности ионов. Действующими Санитарными нормами допускается значение коэффициента униполярности ионов в воздухе обитаемого помещения от k=0,4 до k=1,0.Thus, using a multivibrator 1 and a pulse shaper 8, which together form an ion concentration control unit, pairs of pulses are formed with independent control of the duration of these pulses, which allows independent control of the concentration of ions of positive and negative polarity, which is proportional to both the duration and repetition rate these pulses, which control the change of the pulse repetition frequency of the multivibrator and one which, moreover, are used for the selection of high-voltage x pulse polarity. And since the unipolarity coefficient of ions is determined by the ratio of the concentration of positive ions in a unit volume of air to the concentration of negative ions in the same volume of air, setting, for example, a predetermined concentration of ions of negative polarity using potentiometers 7 (preliminary) and 11 (finally), using a potentiometer 13 set such a concentration of positive ions that allows you to get a given coefficient of unipolarity of ions. The current Sanitary Standards allow the value of the coefficient of unipolarity of ions in the air of the living room from k = 0.4 to k = 1.0.

Схема биполярного генератора ионов по фиг.1 построена таким образом, что, согласно описанного выше, коронирующие электроды 37 всегда участвуют в образовании только отрицательных ионов, а коронирующие электроды 43 - только положительных ионов. Но физические и химические процессы у этих электродов протекают по-разному. При отрицательных высоковольтных импульсах коронирующие электроды 37 излучают в пространство электроны, которые, прилипая к некоторым молекулам и атомам воздуха, например, кислорода или паров воды, образуют отрицательные ионы. Одновременно эти электроды притягивают к себе из продуваемого мимо них воздуха положительные ионы, например, углекислого газа, азотных соединений.The circuit of the bipolar ion generator of FIG. 1 is constructed in such a way that, as described above, the corona electrodes 37 always participate in the formation of only negative ions, and the corona electrodes 43 only in the formation of positive ions. But the physical and chemical processes at these electrodes proceed in different ways. At negative high-voltage pulses, the corona electrodes 37 emit electrons into space, which, adhering to certain molecules and atoms of the air, for example, oxygen or water vapor, form negative ions. At the same time, these electrodes attract positive ions, for example, carbon dioxide, nitrogen compounds, from the air blown past them.

Коронирующие электроды 43 при подаче на них положительных высоковольтных импульсов отрывают от некоторых молекул продуваемого мимо них воздуха электроны, превращая эти молекулы в первичные положительные ионы и поглощая электроны и некоторые отрицательные ионы из продуваемого мимо них воздуха.When applying high-voltage pulses to them, the corona electrodes 43 tear electrons from some molecules of the air blown past them, converting these molecules into primary positive ions and absorbing the electrons and some negative ions from the air blown past them.

В результате этих процессов коронирующие электроды 37 и 43 по-разному изнашиваются и засоряются. Как правило, коронирующие электроды, создающие отрицательные ионы, изнашиваются быстрее, а коронирующие электроды, создающие положительные ионы, быстрее засоряются, как бы «обрастая» каким-то «ворсом».Это, естественно, снижает надежность и долговечность работы таких электродов.As a result of these processes, the corona electrodes 37 and 43 wear and clog differently. As a rule, the corona electrodes that create negative ions wear out faster, and the corona electrodes that create positive ions clog faster, as if “fouling” with some kind of “pile”. This, of course, reduces the reliability and durability of these electrodes.

Чтобы снизить отрицательное влияние этих эффектов и продлить срок службы коронирующих электродов, с помощью таймера 46 (фиг.3) через равные промежутки времени то включают, то выключают электромагнитное реле 44, которое своими контактами 47 и 48 переключает точки подключения выходных концов первичных обмоток 33 и 40, соответственно, трансформаторов 34 и 41. Этими переключениями создают одинаковые условия для работы коронирующих электродов 37 и 43, которые попеременно изменяют полярность создаваемых ими ионов. Таким способом продляют время устойчивой работы электродов и генератора ионов в целом.To reduce the negative impact of these effects and extend the life of the corona electrodes, using the timer 46 (Fig. 3), at regular intervals, turn on and off the electromagnetic relay 44, which with its contacts 47 and 48 switches the connection points of the output ends of the primary windings 33 and 40, respectively, of transformers 34 and 41. These switches create the same conditions for the operation of the corona electrodes 37 and 43, which alternately change the polarity of the ions they create. In this way, the time of stable operation of the electrodes and the ion generator as a whole is extended.

Поскольку при описании способа ионизации воздуха описан принцип действия отдельных узлов и генератора ионов в целом, то нет смысла давать отдельное описание принципа действия биполярного генератора ионов. И хотя в источниках информации, на которые даны ссылки в тексте, подробно описана работа всех используемых в генераторе ионов узлов, здесь следует для порядка отметить некоторые тонкости работы формирователя импульсов 8 и переключателей напряжения с тремя состояниями на выходе 15 и 26.Since the description of the method of ionizing air describes the principle of operation of individual nodes and the ion generator as a whole, it makes no sense to give a separate description of the principle of operation of the bipolar ion generator. And although the sources of information referenced in the text describe in detail the operation of all the nodes used in the ion generator, it should be noted here for some details the operation of the pulse shaper 8 and voltage switches with three states at the output 15 and 26.

В формирователе импульсов 8, собранном на базе логического элемента 9 «ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ», используется свойство логического элемента 9 иметь на выходе «нулевой» сигнал, если на обоих его входах сигналы одинаковые, т.е. либо «нули», либо «единицы». Если же сигналы на входах разные, т.е. на одном входе «единица», а на другом - «нуль», то на выходе элемента 9 появится единичный сигнал. Поэтому, когда на вход формирователя импульсов поступает «единичный» сигнал И1 с выхода мультивибратора 1, первый вход элемента 9 оказывается под «единичным» напряжением, а второй вход - под «нулевым» напряжением разряженного времязадающего конденсатора 10, и на выходе элемента 9 сразу же сформируется импульс И8 по переднему фронту импульса И1. Его длительность будет определяться постоянной времени последовательно соединенных внутреннего сопротивления открытого диода 12 плюс сопротивление потенциометра 11 и величиной емкости конденсатора 10, а также порогом срабатывания элемента 9, который от элемента к элементу может принимать значения от 0,4 до 0,7 величины напряжения питания И18. Регулировкой величины сопротивления потенциометра 11 изменяют скорость заряда конденсатора 10 и, тем самым, длительность импульса И8, формируемого по переднему фронту импульса И1. После окончания импульса И1 первый вход элемента 9 окажется под «нулевым» потенциалом, а второй вход - под «единичным» потенциалом заряженного конденсатора 10. На выходе элемента 9 сразу же возникает «единичный» импульс по заднему фронту импульса И1. Этот импульс будет присутствовать до тех пор, пока емкость конденсатора 10 не разрядится до уровня срабатывания элемента 9. Этот разряд будет протекать через потенциометр 13 и внутреннее сопротивление открытого диода 14. Отсюда ясно, что изменением величины сопротивления потенциометра 13 регулируют длительность импульсов И8, формируемых по заднему фронту импульсов И1. Как правило, длительность импульсов И8 бывает на порядок меньше длительности импульсов И1 при максимально устанавливаемой частоте следования импульсов И8 Разделение с помощью диодов 12 и 14 цепей заряда и разряда конденсатора 10 позволяет получить независимое регулирование длительности импульсов И8, формируемых по переднему и заднему фронтам импульсов И1.In the pulse shaper 8, assembled on the basis of the EXCLUSIVE OR logic element 9, the property of the logic element 9 is used to have a “zero” signal at the output if the signals are identical at both its inputs, i.e. either “zeros” or “ones”. If the signals at the inputs are different, i.e. on one input is “one” and on the other is “zero”, then a single signal will appear at the output of element 9. Therefore, when the “single” signal And 1 arrives at the input of the pulse shaper from the output of the multivibrator 1, the first input of element 9 is under the “single” voltage, and the second input is under the “zero” voltage of the discharged time-setting capacitor 10, and immediately at the output of the element 9 the pulse And 8 will be formed along the leading edge of the pulse And 1 . Its duration will be determined by the time constant of the series-connected internal resistance of the open diode 12 plus the resistance of the potentiometer 11 and the capacitance of the capacitor 10, as well as the threshold of the element 9, which from element to element can take values from 0.4 to 0.7 of the supply voltage AND 18 . By adjusting the resistance value of the potentiometer 11, the charge speed of the capacitor 10 and, thus, the duration of the pulse And 8 formed along the leading edge of the pulse And 1 are changed. After the end of pulse And 1, the first input of element 9 will be under the "zero" potential, and the second input will be under the "unit" potential of the charged capacitor 10. At the output of element 9, a "single" pulse immediately appears along the trailing edge of the pulse And 1 . This pulse will be present until the capacitor 10 is discharged to the response level of element 9. This discharge will flow through the potentiometer 13 and the internal resistance of the open diode 14. It is therefore clear that by changing the resistance of the potentiometer 13 the duration of the pulses And 8 formed on the trailing edge of the pulses And 1 . As a rule, the And 8 pulse duration is an order of magnitude less than the And 1 pulse duration at the maximum pulse repetition rate And 8 Separated by means of diodes 12 and 14 of the charge and discharge circuits of the capacitor 10 allows independent control of the duration of And 8 pulses generated along the front and rear fronts of pulses And 1 .

Переключатели напряжения 15 и 26 собраны на однотипных элементах, но с разными точками подключения выходов инверторов 21 и 31. Благодаря этому переключатель 15 переводится в третье состояние «единичным» импульсом И8, поступающим с выхода формирователя импульсов 8, который поступает на первый вход элемента «2ИЛИ-НЕ» 19 и переводит его в «нулевое» состояние на выходе, за счет чего транзистор 16 запирается. Тот же импульс И8 через инвертор 21 в виде «нулевого» сигнала поступает на второй вход элемента «2И-НЕ» 20 и переводит его выход в «единичное» состояние, что приводит к запиранию транзистора 17. Таким образом, в третьем состоянии выход переключателя 15 изолирован от шины питания 18 и общей шины большим внутренним сопротивлением запертых транзисторов 16 и 17. При этом переключатель 15 в третьем состоянии не реагирует на изменение сигнала на его сигнальном входе. При переходе импульса И8 в «нулевое» состояние снимается блокировка со входов элементов 19 и 20, и переключатель 15 превращается в инвертор импульсов И1, поступающих на его сигнальный вход.The voltage switches 15 and 26 are assembled on the same type of elements, but with different points of connection of the outputs of the inverters 21 and 31. Due to this, the switch 15 is translated into the third state by a “single” pulse And 8 coming from the output of the pulse shaper 8, which is fed to the first input of the element 2OR-NOT ”19 and translates it into a“ zero ”state at the output, due to which the transistor 16 is locked. The same pulse And 8 through the inverter 21 in the form of a "zero" signal is fed to the second input of the 2I-NOT 20 element and puts its output in the "single" state, which leads to the locking of the transistor 17. Thus, in the third state, the output of the switch 15 is isolated from the supply bus 18 and the common bus by the large internal resistance of the locked transistors 16 and 17. Moreover, the switch 15 in the third state does not respond to a change in the signal at its signal input. When the And 8 pulse goes to the “zero” state, the blocking is removed from the inputs of the elements 19 and 20, and the switch 15 turns into an inverter of And 1 pulses arriving at its signal input.

Переключатель 26 работает аналогично описанному, но он переводится в третье состояние «нулевым» сигналом с выхода формирователя импульсов 8.The switch 26 operates as described, but it is transferred to the third state by a "zero" signal from the output of the pulse shaper 8.

И несколько слов о коронирующих электродах 37 и 43. Хотя эти электроды и расположены рядом в общем воздуховоде 36, они не влияют на работу друг друга, поскольку высоковольтные импульсы на них подаются не одновременно. Образованные этими электродами ионы разной полярности почти сразу же перемешиваются потоком воздуха.And a few words about the corona electrodes 37 and 43. Although these electrodes are located nearby in the common duct 36, they do not affect each other's operation, since high-voltage pulses are not supplied to them simultaneously. Ions of different polarity formed by these electrodes are almost immediately mixed by an air stream.

Claims (4)

1. Способ ионизации воздуха, при котором воздух пропускают через установленную в продуваемом воздуховоде систему коронирующих электродов, на которые подают импульсы переменного напряжения, амплитуда которых в оба полупериода выше порога коронирования, отличающийся тем, что систему коронирующих электродов выполняют из двух одинаковых и рядом расположенных групп электродов, высоковольтные импульсы селектируют по полярности и направляют импульсы разной полярности на разные группы коронирующих электродов, а концентрацию ионов и коэффициент униполярности ионов регулируют путем независимого изменения длительности импульсов положительной и отрицательной полярности.1. The method of ionization of air, in which air is passed through a system of corona electrodes installed in the blown air duct, to which alternating voltage pulses are supplied, the amplitude of which in both half periods is higher than the corona threshold, characterized in that the corona electrode system is made of two identical and adjacent groups electrodes, high-voltage pulses select by polarity and direct pulses of different polarity to different groups of corona electrodes, and the ion concentration and coefficient ient unipolarity ions is adjusted by independently changing the pulse duration of the positive and negative polarity. 2. Способ ионизации воздуха по п.1, отличающийся тем, что через равные промежутки времени изменяют полярность высоковольтных импульсов, подаваемых на разные группы коронирующих электродов.2. The method of ionization of air according to claim 1, characterized in that at equal intervals of time the polarity of the high-voltage pulses supplied to different groups of corona electrodes is changed. 3. Биполярный генератор ионов, содержащий расположенную в продуваемом воздуховоде группу коронирующих электродов, подключенную к выходной обмотке высоковольтного трансформатора, первичная обмотка которого с последовательно соединенным с ней вольтодобавочным конденсатором включена в диагональ мостового переключателя напряжения, соединенного с положительной и общей шинами питания, в котором первая половина переключателя выполнена по схеме комплементарного эмиттерного повторителя, и блок управления концентрацией ионов, отличающийся тем, что он снабжен соединенным с положительной и общей шинами питания третьим переключателем, второй группой коронирующих электродов, идентичной первой группе и расположенной рядом с ней, двумя диодами и вторым высоковольтным трансформатором, выходная обмотка которого подключена ко второй группе коронирующих электродов, первичная обмотка включена параллельно первичной обмотке первого трансформатора, и обе эти обмотки соединены с выходом второго переключателя через встречно включенные диоды, причем, оба трансформатора включены синфазно, а блок управления концентрацией ионов выполнен из последовательно соединенных мультивибратора с регулируемой частотой следования импульсов и формирователя импульсов, выполненного на логическом элементе "ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ", первый вход которого соединен с выходом мультивибратора, сюда же подключен через две параллельно соединенные цепи, состоящие из последовательно соединенных потенциометров и диодов со встречным включением, второй вход логического элемента, к которому дополнительно подключен соединенный с общей шиной времязадающий конденсатор, сигнальные входы трех переключателей напряжения подключены либо к одному, либо к разным выходам мультивибратора, а второй и третий переключатели напряжения выполнены по схеме с тремя состояниями на выходе, у которых входы управления «третьим» состоянием объединены и подключены к выходу формирователя импульсов, при этом, второй переключатель переводится в «третье» состояние «нулевым» сигналом, а третий переключатель - "единичным" сигналом.3. A bipolar ion generator containing a group of corona electrodes located in the blown air duct connected to the output winding of a high voltage transformer, the primary winding of which with a voltage boost capacitor connected in series with it, is included in the diagonal of the voltage bridge switch connected to the positive and common power buses, in which the first half of the switch is configured as a complementary emitter follower, and an ion concentration control unit, characterized in I mean that it is equipped with a third switch connected to the positive and common power buses, a second group of corona electrodes identical to the first group and located next to it, two diodes and a second high-voltage transformer, the output winding of which is connected to the second group of corona electrodes, the primary winding is turned on parallel to the primary winding of the first transformer, and both of these windings are connected to the output of the second switch through counter-connected diodes, moreover, both transformers are connected si phase, and the ion concentration control unit is made of a series-connected multivibrator with an adjustable pulse repetition rate and a pulse shaper, executed on the EXCLUSIVE OR logic element, the first input of which is connected to the output of the multivibrator, is also connected through two parallel-connected circuits consisting of in series connected potentiometers and diodes with on-switching, the second input of the logic element, to which is additionally connected connected to a common bus time giving a capacitor, the signal inputs of three voltage switches are connected either to one or to different outputs of the multivibrator, and the second and third voltage switches are made according to the scheme with three states at the output, in which the control inputs of the "third" state are combined and connected to the output of the pulse shaper, at the same time, the second switch is transferred to the "third" state by a "zero" signal, and the third switch - by a "single" signal. 4. Биполярный генератор ионов по п.3, отличающийся тем, что он снабжен таймером со скважностью импульсов, равной двум, и электромагнитным реле с двумя группами перекидных контактов, являющегося нагрузкой таймера, а контактные группы реле включены между диодами и первичными обмотками трансформаторов.4. The bipolar ion generator according to claim 3, characterized in that it is equipped with a timer with a pulse duty of two and an electromagnetic relay with two groups of changeover contacts, which is the load of the timer, and the contact groups of the relay are connected between the diodes and the primary transformer windings.
RU2005122548/06A 2005-07-15 2005-07-15 Method of ionizing air and bipolar ion generator RU2301377C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005122548/06A RU2301377C2 (en) 2005-07-15 2005-07-15 Method of ionizing air and bipolar ion generator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005122548/06A RU2301377C2 (en) 2005-07-15 2005-07-15 Method of ionizing air and bipolar ion generator

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2005122548A RU2005122548A (en) 2007-01-20
RU2301377C2 true RU2301377C2 (en) 2007-06-20

Family

ID=37774562

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005122548/06A RU2301377C2 (en) 2005-07-15 2005-07-15 Method of ionizing air and bipolar ion generator

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2301377C2 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
MD20080236A (en) * 2008-09-08 2010-06-30 Институт Электронной Инженерии И Промышленных Технологий Академии Наук Молдовы Bipolar generator of air ions
RU2514074C2 (en) * 2009-12-17 2014-04-27 Перисо Са Method of air bipolar ionisation and appropriate bipolar ionisation circuit to this end
WO2014092668A1 (en) * 2012-12-13 2014-06-19 Shevkis Valentyn Zihmundovych Electric air sterilizer
WO2018106208A1 (en) * 2016-12-08 2018-06-14 Валентин Зигмундович ШЕВКИС Method for inactivating microorganisms in the air and electrical sterilizer

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
MD20080236A (en) * 2008-09-08 2010-06-30 Институт Электронной Инженерии И Промышленных Технологий Академии Наук Молдовы Bipolar generator of air ions
RU2514074C2 (en) * 2009-12-17 2014-04-27 Перисо Са Method of air bipolar ionisation and appropriate bipolar ionisation circuit to this end
WO2014092668A1 (en) * 2012-12-13 2014-06-19 Shevkis Valentyn Zihmundovych Electric air sterilizer
WO2018106208A1 (en) * 2016-12-08 2018-06-14 Валентин Зигмундович ШЕВКИС Method for inactivating microorganisms in the air and electrical sterilizer
DE112017003355T5 (en) 2016-12-08 2019-03-21 Valentyn Zihmundovych Shevkis Method for inactivating microorganisms in the air and electric sterilization apparatus
RU2731964C1 (en) * 2016-12-08 2020-09-09 Валентин Зигмундович Шевкис Method of inactivation of microorganisms in air and an electric sterilizer

Also Published As

Publication number Publication date
RU2005122548A (en) 2007-01-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5542967A (en) High voltage electrical apparatus for removing ecologically noxious substances from gases
EP2673092B1 (en) Micropulse bipolar corona ionizer and method
Heeren et al. Novel dual Marx generator for microplasma applications
RU2301377C2 (en) Method of ionizing air and bipolar ion generator
CN103843251B (en) Level shift circuit
KR101968795B1 (en) Multi pulse linear ionizer
Canacsinh et al. New solid-state Marx topology for bipolar repetitive high-voltage pulses
WO2004109915A1 (en) High voltage magnetic compression modulator
RU96105420A (en) ELECTRIC LOAD POWER SUPPLY
RU2303751C2 (en) Bipolar generator of ions
RU2388972C1 (en) Bipolar ion generator
RU2342603C1 (en) Bipolar ion generator
Pourzaki et al. New high voltage pulse generators
JP2004303449A (en) Ion generating device
RU2287744C1 (en) Bipolar ion generator
RU2388971C1 (en) Bipolar ion generator
US4537175A (en) Bipolar magnetic pulse activated ignition system
RU204900U1 (en) FAN-OZONATOR POWER SUPPLY
US20220333800A1 (en) Air filtering device
Lavanya et al. Novel High Voltage Pulse Generator Structure for Water Treatment Applications
RU108971U1 (en) ULTRASONIC INHALER
SU1480085A1 (en) Ultrasonic generator
RU2098151C1 (en) Method for ionizing room air and device intended for its realization
SU1559407A2 (en) Current-frequency converter with pulse feedback
SU984004A1 (en) Pulse shaper

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20140716