Патент на изобретение №2388972

(54) БИПОЛЯРНЫЙ ГЕНЕРАТОР ИОНОВ

(57) Реферат:

Генератор предназначен для обогащения воздуха ионами обоих знаков. Генератор содержит низкочастотный генератор импульсов, узел управления концентрацией ионов, распределитель импульсов, три переключателя напряжения, установленные в продуваемом корпусе две одинаковые группы коронирующих и ускоряющих электродов, подключенных к выходным обмоткам первого и второго высоковольтных трансформаторов. Их первичные обмотки одним выводом соединены с выходами соответственно первого и второго переключателей, а вторые выводы первичных обмоток объединены и подключены к выходу третьего переключателя. Он снабжен двумя логическими элементами «ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ», выходы которых подключены соответственно к входам первого и второго переключателей, Первые входы логических элементов соединены с выходами распределителя импульсов. Вторые входы логических элементов «ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ» объединены и подключены вместе с входом третьего переключателя напряжения к одному или к разным, в зависимости от типа выходных элементов распределителя импульсов, выходам низкочастотного генератора импульсов. В качестве всех трех переключателей напряжения применены комплементарные эмиттерные повторители на транзисторах Дарлингтона, а первичные обмотки трансформаторов подключены к выходам переключателей в противофазе. Технический эффект – упрощение схемы электрической генератора ионов. 2 ил.

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

Известны биполярные генераторы ионов, содержащие расположенные в продуваемом корпусе коронирующие электроды, подключенные к выходным шинам формирователя высоковольтного коронирующего напряжения, в которых ионы создают пачками то одного, то другого знака с длительностью пачек от нескольких минут (см., например, US 3936698 A, 03.02.1979) до долей секунд (см., например, RU 42629 U1, 10.12.2004, В.П.Реута, А.Ф.Туктагулов; или см. RU 2287744 C1, 20.11.2006, В.П.Реута, А.Ф.Туктагулов.).

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

Наиболее близким по технической сущности является биполярный генератор ионов, содержащий низкочастотный генератор импульсов со скважностью выходных импульсов, равной двум, узел управления концентрацией ионов, выполненный из последовательно соединенных высокочастотного мультивибратора с регулируемой частотой следования выходных импульсов и формирователя импульсов, независимо регулируемых по длительности, по фронту и спаду выходных импульсов мультивибратора, распределитель импульсов с двумя раздельными для «нечетных» и «четных» импульсов выходами и тремя входами, подключенными соответственно к выходам низкочастотного генератора, высокочастотного мультивибратора и формирователя импульсов, три переключателя напряжения, включенные между положительной и общей шинами питания, установленные в продуваемом корпусе две одинаковые группы коронирующих и ускоряющих электродов, подключенных к выходным обмоткам, соответственно, первого и второго высоковольтных трансформаторов, первичные обмотки которых одним выводом соединены с выходами соответственно первого и второго переключателей напряжения, а вторые выводы первичных обмоток объединены и подключены к выходу третьего переключателя напряжения (см. RU 2303751 C2, 27.07.2007, В.П.Реута, А.Ф.Туктагулов).

Использование прототипа позволяет создавать искусственно ионизированную атмосферу с равномерным распределением положительных и отрицательных ионов в каждой единице объема воздуха и с минимальным содержанием в воздухе «средних» и «тяжелых» ионов.

Основной недостаток прототипа – это сложность его электронной схемы, вызванная наличием вольтодобавочного конденсатора и цепей формирования зарядного тока этого конденсатора. В свою очередь, наличие в прототипе вольтодобавочного конденсатора объясняется отсутствием на рынке во время разработки этого генератора ионов высоковольтных трансформаторов с необходимыми параметрами. Единственным приемлемым трансформатором был тогда телевизионный трансформатор ТВС 90П4, но его выходное напряжение становилось приемлемым только при его удвоении, для чего и потребовалось вводить вольтодобавочный конденсатор. В настоящее время наши соседи-китайцы заполнили наши рынки специально созданными высоковольтными трансформаторами для ионизаторов воздуха, причем изготовители согласны поставлять трансформаторы с заказанным числом витков в обмотках, что для нашей промышленности просто немыслимо.

Задачей изобретения является упрощение схемы электрической биполярного генератора ионов.

Для этого в биполярный генератор ионов, содержащий низкочастотный генератор импульсов со скважностью выходных импульсов, равной двум, узел управления концентрацией ионов, выполненный из последовательно соединенных высокочастотного мультивибратора с регулируемой частотой следования выходных импульсов и формирователя импульсов, независимо регулируемых по длительности, по фронту и спаду выходных импульсов мультивибратора, распределитель импульсов с двумя раздельными для «нечетных» и «четных» импульсов выходами и тремя входами, подключенными соответственно к выходам низкочастотного генератора, высокочастотного мультивибратора и формирователя импульсов, три переключателя напряжения, включенные между положительной и общей шинами питания, установленные в продуваемом корпусе две одинаковые группы коронирующих и ускоряющих электродов, подключенных к выходным обмоткам соответственно первого и второго высоковольтных трансформаторов, первичные обмотки которых одним выводом соединены с выходами соответственно первого и второго переключателей напряжения, а вторые выводы первичных обмоток объединены и подключены к выходу третьего переключателя напряжения, дополнительно введены два логических элемента «ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ», выходы которых подключены соответственно к входам первого и второго переключателей напряжения, первые входы логических элементов соединены с выходами распределителя импульсов, вторые входы логических элементов «ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ» объединены и подключены вместе с входом третьего переключателя напряжения к одному или к разным, в зависимости от типа выходных элементов распределителя импульсов, выходам низкочастотного генератора импульсов, а в качестве всех трех переключателей напряжения применены комплементарные эмиттерные повторители на транзисторах Дарлингтона, при этом первичные обмотки трансформаторов подключены к выходам переключателей в противофазе.

Схема электрическая принципиальная биполярного генератора ионов представлена на фигуре 1, на которой приняты стандартные обозначения элементов, где:

1 – высокочастотный мультивибратор;

2, 3, 19, 21, 22 – инверторы;

4, 9, 23 – времязадающие конденсаторы;

5, 24 – развязывающие резисторы;

6, 12, 13, 26 – потенциометры;

7 – формирователь импульсов;

8, 17, 18, 38, 44 – логические элементы «ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ»;

10, 11, 27, 28 – диоды;

14 – распределитель импульсов;

15, 16 – логические элементы «2И»;

20 – низкочастотный генератор импульсов;

25 – токоограничивающий резистор;

29, 35, 41 – переключатели напряжения;

30, 36, 42 – n-p-n-транзисторы Дарлингтона;

31, 37, 43 – p-n-p-транзисторы Дарлингтона;

32 – шина питания;

33 – первичная обмотка высоковольтного трансформатора 34;

39 – первичная обмотка высоковольтного трансформатора 40;

45 – вторичная обмотка трансформатора 34;

46 – корпус;

47, 50 – коронирующие электроды;

48 – объединенные ускоряющие электроды;

49 – вторичная обмотка трансформатора 40;

«А» – стрелки, указывающие направление потока неионизированного воздуха;

«В» – стрелки, указывающие направление потока ионизированного воздуха.

На фиг.2 показана стилизованная форма выходных импульсов в различных точках электронной схемы по фиг.1, где приняты следующие обозначения:

U1, U8, U9, U15, U16, U20, U33, U39 – условная форма импульсов напряжения на выходах элементов схемы с соответствующим номером;

Uп – напряжение порога срабатывания логического элемента 8;

t – время.

На фиг.1 высокочастотный мультивибратор 1 выполнен на двух последовательно соединенных инверторах 2 и 3, где выход инвертора 3 через последовательно соединенные времязадающий конденсатор 4 и развязывающий резистор 5 соединен с входом инвертора 2, а общая точка инверторов 2 и 3 соединена с общей точкой конденсатора 4 и резистора 5 через реостатно включенный потенциометр 6. (Подробное описание принципов построения и работы такого мультивибратора см. в книге: Р.Мелен, Г.Гарланд. Интегральные микросхемы на КМОП-структурах. М., Энергия, 1979 г., стр.105-107, рис.6-1.). Выход инвертора 3 является выходом мультивибратора 1 и подключен к входу формирователя импульсов 7. Этот формирователь построен на логическом элементе «ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ» 8, первый вход которого соединен с выходом мультивибратора 1, а между вторым входом и общей шиной включен времязадающий конденсатор 9. Дополнительно второй вход соединен с выходом мультивибратора 1 через две параллельно включенные диодно-резистивные цепи, состоящие из последовательно включенных диодов 10 или 11 и реостатно включенных потенциометров соответственно 12 или 13, а диоды включены встречно. Выход логического элемента 8 является выходом формирователя 7, который соединен с одним из входов распределителя импульсов 14, в состав которого входят два выходных логических элемента «2И» 15 и 16, два логических элемента «ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ» 17 и 18 и инвертор 19, установленный между первыми входами логических элементов 17 и 18, вторые входы которых объединены и подключены к выходу мультивибратора 1, а выходы этих элементов соединены с первыми входами выходных элементов «2И» 15 и 16, вторые входы которых объединены и подключены к выходу формирователя импульсов 7 (формирователь импульсов описан подробно в RU 48126 U1, 10.09.2005, В.П.Реута, А.Ф.Туктагулов, а формирователь импульсов в совокупности с распределителем импульсов подробно описан в RU 2286008 C1, 20.10.2006, В.П.Реута, А.Ф.Туктагулов). Объединенные входы логического элемента 17 и инвертора 19 соединены с выходом низкочастотного генератора импульсов 20, выполненного по схеме генератора импульсов с постоянной частотой следования и регулируемой скважностью выходных импульсов. Этот генератор состоит из двух последовательно соединенных инверторов 21 и 22, у которых выход инвертора 22 через последовательно соединенные времязадающий конденсатор 23 и развязывающий резистор 24 соединен с входом инвертора 21. Общая точка инверторов 21 и 22 через токоограничивающий резистор 25 подключена к подвижному контакту потенциометра 26, крайние выводы которого через встречно включенные диоды 27 и 28 соединены с общей точкой конденсатора 23 и резистора 24. (разные варианты построения генераторов импульсов с регулируемой скважностью импульсов описаны в SU 1132340 А, 30.12.1984, В.П.Реута). Выход инвертора 22, являющийся выходом генератора импульсов 20, дополнительно соединен с входом переключателя 29, выполненного по схеме комплементарного эмиттерного повторителя на транзисторах Дарлингтона 30 и 31, подключенного к шине питания 32 и общей шине (о транзисторах Дарлингтона см.: Клод Галле. Полезные советы по разработке и отладке электронных схем. М., «ДМК», 2003 г., стр.63, рис.2-27. 3десь же на стр.106-107 и на рис.2.67 помещена информация о комплементарных эмиттерных повторителях.) Выход переключателя 29 соединен с началом первичной 33 обмотки высоковольтного трансформатора 34, конец которой подключен к выходу переключателя напряжения 35, аналогичного переключателю 29 и собранного на транзисторах Дарлингтона 36 и 37. Вход переключателя 35 соединен с выходом логического элемента «ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ» 38, первый вход которого подключен к выходу логического элемента «2И» 16, являющегося одним из выходов распределителя импульсов 14. Выход переключателя 29 дополнительно соединен с концом первичной 39 обмотки высоковольтного трансформатора 40, начало которой подключено к выходу переключателя 41, собранного на транзисторах Дарлингтона 42 и 43 аналогично переключателям 29 и 35 и соединенного своим входом с выходом логического элемента «ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ» 44, первый вход которого подключен к выходу логического элемента «2И» 15, являющегося вторым выходом распределителя импульсов 14. Вторые входы логических элементов 38 и 44 объединены и подключены к выходу генератора импульсов 20. Высоковольтная вторичная обмотка 45 трансформатора 34 своим началом соединена с общей шиной, а концом – с размещенной в продуваемом корпусе 46 первой группой коронирующих электродов 47, ускоряющие электроды 48 которой соединены с общей шиной. Высоковольтная вторичная обмотка 49 трансформатора 40 своим началом также соединена с общей шиной, а концом – с размещенной в том же корпусе 46 второй группой коронирующих электродов 50, ускоряющие электроды которой 48, как уже отмечено, соединены с общей шиной. Стрелками «А» показано направление движения потока неионизированного воздуха, а стрелками «В» показано направление движения потока биполярно ионизированного воздуха.

Работает биполярный генератор ионов на фиг.1 следующим образом.

После включения напряжения питания и завершения переходных процессов сразу же начинают работать все узлы генератора ионов. Мультивибратор 1 генерирует непрерывную серию импульсов U1, частота следования которых определяется величинами емкости конденсатора 4 и сопротивления потенциометра 6, с помощью которого эту частоту можно изменять. Названные импульсы поступают на вход формирователя импульсов 7, внутри которого они подаются на первый вход элемента 8 «ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ», ко второму входу которого подключен времязадающий конденсатор 9, соединенный с общей шиной. Одновременно выходные импульсы мультивибратора 1 поступают на входы встречно включенных диодов 10 и 11, выходы которых через потенциометры соответственно 12 и 13 соединены с вторым входом элемента 8 и с конденсатором 9. Поскольку конденсатор 9 изначально разряжен до «нуля», то при «единичном» импульсе U1 через диод 10 и потенциометр 12 потечет зарядный ток конденсатора 9, который сформирует на нем экспоненциально нарастающий потенциал U9, приложенный ко второму входу элемента 8. Сочетание «единичного» и «нулевого» сигналов на разных входах элемента 8 «ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ» вызовет появление на его выходе «единичного» сигнала U8, который будет присутствовать до тех пор, пока потенциал U9 на конденсаторе 9 не достигнет уровня порога срабатывания элемента 8 Uп, после чего элемент 8 переведет свой выход в «нулевое» состояние. (в работающих схемах генераторов ионов используется свойство элементов 8, 17, 18, 38 и 44 «ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ» формировать на своем выходе «нулевой» сигнал при подаче на его входы одинаковых, т.е. либо «нулевых» либо «единичных» импульсов, и формировать на выходе «единичный» сигнал при подаче на его входы разных по амплитуде сигналов.) При этом конденсатор 9 будет продолжать заряжаться, пока потенциал U9 на нем не достигнет уровня, равного амплитуде импульса U1. Время заряда конденсатора 9 и соответственно длительность «нечетного» импульса U8, формируемого по переднему фронту импульса U1, задают с помощью потенциометра 12. После перехода выходного сигнала мультивибратора 1 в «нулевое» состояние начнется разряд конденсатора 9 по экспоненциальному закону через потенциометр 13 и диод 11, а на выходе элемента 8 сформируется «четный» импульс U8, который закончится в момент достижения потенциалом U9 на втором входе элемента 8 порога срабатывания Uп этого элемента. Длительность «четного» импульса, как и время разряда конденсатора 9 до «нулевого» значения, устанавливают с помощью потенциометра 13. Далее после прихода каждого «единичного» импульса U1 процесс формирования «нечетных» и «четных» импульсов U8 будет повторяться вплоть до выключения напряжения питания генератора ионов, подаваемого на шину питания 32.

Серия импульсов U8 через правый по схеме вход распределителя импульсов 14 поступает на первые входы выходных элементов 15 и 16 этого распределителя импульсов, в качестве которых использованы логические элементы «2И». Одновременно с импульсами U8 через средний по схеме вход распределителя импульсов 14 на первые входы элементов «ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ» 17 и 18 подается серия импульсов U1, а на вторые входы этих элементов через левый по схеме вход распределителя импульсов 14 в противофазе, за счет наличия инвертора 19 подаются выходные импульсы U20 с выхода низкочастотного генератора импульсов 20. Частота следования импульсов U20 постоянна и определяется величинами емкости конденсатора 23, сопротивления резистора 25, потенциометра 26 и диодов 27 и 28 в открытом состоянии. Величина этой частоты не критична и задается при проектировании и сборке генератора ионов, а скважность импульсов U20 устанавливается равной двум при настройке с помощью потенциометра 26.

Последовательность чередующихся «нечетных» и «четных» импульсов U8 поступает, как указано выше, одновременно на первые входы двух выходных логических элементов 15 и 16 распределителя импульсов 14. На выходах логических элементов 15 и 16 с помощью выходных сигналов логических элементов «ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ» 17 и 18 формируются последовательности либо «нечетных» либо «четных» импульсов U15 и U16, порядок следования которых определяется комбинацией импульсов U1 и U20. Поскольку импульсы U1 поступают на первые входы элементов 17 и 18 в фазе, а импульсы U20 подаются на вторые входы этих элементов в противофазе за счет использования инвертора 19, то при «единичном» импульсе U20, при появлении «единичного» импульса U1 на выходе элемента 17 установится «нулевой» потенциал, который заблокирует элемент 15, а на выходе элемента 18 установится «единичный» потенциал, который позволит пройти на выход элемента 16 «нечетному» импульсу U16 из последовательности импульсов U8. При переходе импульса U1 в «нулевое» состояние на выходе элемента 17 появится «единичный» сигнал, который пропустит на выход элемента 15 «четный» импульс U15 из серии U8, а сформировавшийся «нулевой» сигнал на выходе элемента 18 заблокирует элемент 16. Описанный процесс формирования «нечетных» и «четных» импульсов на выходах элементов 15 и 16 будет повторяться вплоть до перехода импульса U20 в «нулевое» состояние, после чего выходные сигналы элементов 15 и 16 поменяются местами. Это значит, что элемент 15 станет формировать на своем выходе «нечетные» импульсы U15, а элемент 16 будет формировать на своем выходе «четные» импульсы U16. Этот процесс будет продолжаться до перехода импульса U20 в «единичное» состояние, после чего два вышеописанных процесса формирования импульсов повторятся. Таким образом, в распределителе импульсов 14 происходит разделение «нечетных» и «четных» импульсов U8 на два раздельных потока импульсов U15 и U16. При этом, если на выходе элемента 15 формируется серия «четных» импульсов, то на выходе элемента 16 будет формироваться серия «нечетных» импульсов, и наоборот.

Параллельно с входом распределителя импульсов 14 импульсы U20 поступают на вход переключателя напряжения 29, который представляет собой комплементарный эмиттерный повторитель, собранный на транзисторах 30 и 31, включенных между общей шиной и шиной питания 32, повторяющий входной сигнал на своем выходе, к которому подключены:

– начало первичной 33 обмотки трансформатора 34, конец которой соединен с выходом переключателя напряжения 35, собранного на транзисторах 36 и 37 по схеме комплементарного эмиттерного повторителя с логическим элементом 38 «ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ» на входе;

– конец первичной 39 обмотки трансформатора 40, начало которой соединено с выходом переключателя напряжения 41, собранного на транзисторах 42 и 43 по схеме комплементарного эмиттерного повторителя с логическим элементом 44 «ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ» на входе.

На первые входы логических элементов 38 и 44 поступают выходные импульсы с разных выходов распределителя импульсов 14 соответственно с выходов логических элементов 16 и 15, а на вторые объединенные входы элементов 38 и 44 подаются импульсы U20.

При «единичном» сигнале U20 выход переключателя 29 и соответственно объединенные выводы первичной 33 обмотки трансформатора 34 и первичной 39 обмотки трансформатора 40 через открытый транзистор 30 оказывается подключенным к шине питания 32. В это же время объединенные входы элементов 38 и 44 «ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ» оказываются под «единичным» потенциалом U20. Приход «единичного импульса U16 на первый вход элемента 38 переводит его выход, а с ним и выход переключателя 35 в «нулевое» состояние. В результате этого от шины питания 32 через открытый транзистор 30, первичную обмотку 33 трансформатора 34 и открытый транзистор 37 на общую шину потечет ток, который сформирует на первичной обмотке 33 «единичный» импульс напряжения U33, который трансформируется трансформатором 34 в высоковольтное напряжение на вторичной 45 обмотке этого трансформатора. Для определенности будем считать за положительное направление протекание тока от начала первичной обмотки, помеченного точкой, высоковольтного трансформатора к ее концу. При этом на высоковольтном выходе будет формироваться положительное высокое напряжение относительно общей шины. Смена направления тока через первичную обмотку трансформатора приведет, естественно, к смене полярности выходного напряжения трансформатора. Это напряжение поступит на расположенную в корпусе 46 первую группу коронирующих электродов 47, в результате чего между этими электродами и ускоряющими электродами 48, соединенными с общей шиной, возникнет положительный коронный разряд. Поскольку через корпус 46 в направлении стрелок «А» продувается неионизированный воздух, то в зоне действия положительной короны от части атомов и молекул воздуха, имеющих достаточно низкий потенциал ионизации, будет оторвано по одному электрону. Эти электроны притянутся коронирующими электродами 47, а образовавшиеся в результате отрыва от нейтральных атомов и молекул электронов положительные ионы будут вынесены потоком воздуха в окружающее пространство в направлении стрелок «В».

По окончании «нечетного» импульса U16 логический элемент 38 переведет свой выход в «единичное» состояние, в результате чего в переключателе 35 транзистор 37 закроется, а транзистор 36 откроется. Первичная 33 обмотка трансформатора 34 обоими выводами через открытые транзисторы 30 и 36 окажется подключенной к шине питания 32. В обмотке 33 возникнет резко затухающий переходной процесс отдачи обмоткой запасенной в ней энергии. Напряжение на высоковольтной обмотке 45 трансформатора 34 резко упадет. Прекратится коронный разряд и закончится образование в воздухе положительных ионов.

С момента появления «нечетного» импульса U16 и до момента появления «четного» импульса U15 один из входов логического элемента 44 будет находиться под «единичным» потенциалом, а второй вход этого элемента – под «нулевым» потенциалом. В результате этого выход элемента 44 будет находиться в «единичном» состоянии и поддерживать в таком же состоянии выход переключателя 41, в котором транзистор 42 будет открыт, а транзистор 43 закрыт. Ток через первичную 39 обмотку трансформатора 40 будет отсутствовать.

При появлении «четного» импульса U15 на первом входе элемента 44 оба его входа окажутся под одинаковым потенциалом, что переведет выход элемента 44 и соответственно выход переключателя 41 в «нулевое» состояние. В переключателе 41 транзистор 42 закроется, а транзистор 43 откроется и подключит начало первичной 39 обмотки трансформатора 40 к общей шине. От шины питания 32 через открытый транзистор 30, от конца первичной обмотки 39 трансформатора 40 к ее началу и через открытый транзистор 43 на общую шину потечет ток, который сформирует на первичной обмотке 39 отрицательный импульс U39. Трансформатор 40 преобразует этот импульс в высоковольтный отрицательный импульс на своей вторичной 49 обмотке, откуда он поступит на вторую группу коронирующих электродов 50. Между коронирующими электродами 50 и ускоряющими электродами 48 возникнет отрицательный коронный разряд, во время которого с коронирующих электродов 50 будут стекать электроны и тут же налипать на отдельные атомы и молекулы продуваемого мимо этих электродов воздуха. В результате этого в продуваемом воздухе будут образовываться отрицательные ионы, которые будут выноситься потоком воздуха в окружающее пространство в направлении стрелок «В».

После окончания импульса U15 логический элемент 44 переведет свой выход и соответственно выход переключателя 41 в «единичное» состояние, при котором транзистор 43 закроется, а транзистор 42 откроется. Первичная 39 обмотка трансформатора 40 через открытые транзисторы 30 и 42 окажется подключенной к шине питания 32 обоими своими выводами. В обмотке 39 возникнет резко затухающий переходной процесс, высоковольтное напряжение на вторичной 49 обмотке трансформатора 40 резко упадет, коронный разряд погаснет, образование отрицательных ионов прекратится.

Далее с приходом каждого очередного импульса U16 и U15 описанный процесс ионизации воздуха будет повторяться в описанном выше порядке до тех пор, пока выходной сигнал генератора 20, т.е. U20, не перейдет в «нулевое» состояние. При этом одновременно выходы всех трех переключателей напряжения 29, 35, 41 перейдут в «нулевое» состояние, при котором транзисторы 30, 36 и 42 закроются, а транзисторы 31, 37 и 43 откроются, благодаря чему первичные обмотки 33 и 39 трансформаторов соответственно 34 и 40 через открытые транзисторы окажутся подключенными обоими своими выводами к общей шине. В распределителе импульсов 14 логические элементы 17 и 18 сменят свое выходное состояние на обратное, за счет чего выходной логический элемент 15 будет подготовлен для пропускания на свой выход «нечетных» импульсов вместо «четных», а логический элемент 16 – «четных» вместо «нечетных».

Появление очередного «единичного» импульса U1 переведет выход логического элемента 17 в «единичное» состояние, а выход логического элемента 18 – в «нулевое» состояние, в результате чего «нечетный» импульс из серии импульсов U8 будет пропущен элементом 15 на свой выход в виде импульса U15, который поступит на первый вход логического элемента 44 и переведет его выход и выход переключателя 41 в «единичное» состояние. В переключателе 41 транзистор 43 закроется, а транзистор 42 откроется и подключит начало первичной обмотки 39 трансформатора 40 к шине питания 32. От шины питания 32 через открытый транзистор 42, первичную обмотку 39 трансформатора 40 и открытый транзистор 31 на общую шину потечет ток, который создаст на обмотке 39 положительный «единичный» импульс U39. Трансформатор 40 преобразует этот импульс в положительное высоковольтное напряжение на своей вторичной обмотке 49, которое поступит на вторую группу коронирующих электродов 50. Между коронирующими электродами 50 и ускоряющими электродами 48 возникнет положительный коронный разряд, который вызовет образование в продуваемом мимо коронирующих электродов воздухе положительных ионов, выдуваемых потоком воздуха в окружающее пространство. После окончания «нечетного» импульса U8 и соответственно импульса U15 логический элемент 44 переведет свой выход в «нулевое» состояние. В переключателе 41 транзистор 42 закроется, а транзистор 43 откроется. В закороченной на общую шину открытыми транзисторами 31 и 43 обмотке 39 импульс U39 резко затухнет, высоковольтное напряжение на вторичной 49 обмотке трансформатора 40 исчезнет, коронный разряд между электродами 50 и 48 закончится, образование положительных ионов прекратится.

После окончания импульса U1 логический элемент 17 переведет свой выход в «нулевое» состояние, а логический элемент 18 – в «единичное». В результате этого появившийся «четный» импульс из серии импульсов U8 будет пропущен логическим элементом 16 на свой выход в виде импульса U16. Этот импульс поступит на первый вход логического элемента 38 и переведет его выход и выход переключателя 35 в «единичное» состояние. В переключателе 35 транзистор 37 закроется, а транзистор 36 откроется. Через первичную 33 обмотку трансформатора 34 и открытые транзисторы 31 и 36 от шины 32 на общую шину потечет ток, который создаст на обмотке 33 отрицательный импульс напряжения U33, что вызовет появление отрицательного высоковольтного напряжения на вторичной 45 обмотке трансформатора 34 и на первой группе коронирующих электродов 47. Возникнет отрицательный коронный разряд между этими и ускоряющими электродами 48, а в зоне коронного разряда начнется процесс образования отрицательных ионов, который прекратится после окончания «четного» импульса U16. Описанный процесс образования отрицательных ионов в зоне коронирующих электродов 47, а положительных ионов в зоне коронирующих электродов 50 будет продолжаться до перехода сигнала U20 в «единичное» состояние. После этого, как это уже описано выше, в зоне коронирующих электродов 47 начнут образовываться положительные ионы, а в зоне коронирующих электродов 50 отрицательные ионы. Описанный процесс образования и смены зон коронирования положительных и отрицательных ионов будет продолжаться вплоть до выключения напряжения питания генератора ионов.

Смена зон коронирования ионов обоих знаков производится для равномерного износа коронирующих электродов 47 и 50 и увеличения срока их службы.

Следует заметить, что распределитель импульсов 14 может иметь и другое схемное построение при том же количестве входов и выходов. Например, вместо логических элементов «2И» 15 и 16 могут быть применены логические элементы «2И-НЕ». Выходные сигналы U15 и U16 этих элементов будут инверсными по отношению к таким же сигналам на выходах элементов «2И». Чтобы не нарушалась работа остальной части генератора ионов при использовании логических элементов «2И-НЕ», объединенные вторые входы логических элементов 38 и 44 следует отключить от первого выхода генератора импульсов 20 и подключить их к инверсному второму выходу этого генератора, т.е. к общей точке инверторов 21 и 22.

Как видно из вышеописанного, качественно описанный процесс биполярной ионизации воздуха ничем не отличается от такового, производимого с помощью прототипа, но достигается это с помощью более простых электронных средств. В описанной схеме генератора ионов по сравнению с прототипом исключены вольтодобавочный конденсатор, комплементарная пара силовых транзисторов и девять различных логических элементов, которые заменены двумя логическими элементами «ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ».

Формула изобретения

Биполярный генератор ионов, содержащий низкочастотный генератор импульсов со скважностью выходных импульсов, равной двум, узел управления концентрацией ионов, выполненный из последовательно соединенных высокочастотного мультивибратора с регулируемой частотой следования выходных импульсов и формирователя импульсов, независимо регулируемых по длительности, по фронту и спаду выходных импульсов мультивибратора, распределитель импульсов с двумя раздельными для «нечетных» и «четных» импульсов выходами и тремя входами, подключенными, соответственно, к выходам низкочастотного генератора, высокочастотного мультивибратора и формирователя импульсов, три переключателя напряжения, включенные между положительной и общей шинами питания, установленные в продуваемом корпусе две одинаковые группы коронирующих и ускоряющих электродов, подключенных к выходным обмоткам, соответственно, первого и второго высоковольтных трансформаторов, первичные обмотки которых одним выводом соединены с выходами, соответственно, первого и второго переключателей напряжения, а вторые выводы первичных обмоток объединены и подключены к выходу третьего переключателя напряжения, отличающийся тем, что он снабжен двумя логическими элементами «ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ», выходы которых подключены, соответственно, к входам первого и второго переключателей напряжения, первые входы логических элементов соединены с выходами распределителя импульсов, вторые входы логических элементов «ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ» объединены и подключены вместе с входом третьего переключателя напряжения к одному или к разным, в зависимости от типа выходных элементов распределителя импульсов, выходам низкочастотного генератора импульсов, а в качестве всех трех переключателей напряжения применены комплементарные эмиттерные повторители на транзисторах Дарлингтона, при этом первичные обмотки трансформаторов подключены к выходам переключателей в противофазе.

РИСУНКИ