Ionizátor vzduchu - popis a princip + návod k sestavení vlastního ionizátoru

V tomto článku je popisován ionizátor s napájením na 220V ze sítě.

Ionizátor je vlastně zdroj vysokého napětí zakončený ostrým hrotem ze kterého vyletuje do vzduchu řádově bilion elektronů každou sekundu. Hustota elektronů na hrotech je díky vysokému napětí tak velká, že opouštějí hrot vzduchem, což je pro ně za jiných okolností cesta značně neschůdná. Kontakt s hrotem není nijak nebezpečný, na hrotu je totiž proud omezen odpory!!!

Ve všech modelech, o kterých budu psát, je použit ke zvyšování napětí kaskádní Delonův násobič. Do tohoto zapojení vstupuje fázový a zemnící vodič, proto je nutné mít napájecí kabel třížilový.

Zapojení z obrázku č.1 je svou konstrukcí vyjímečné jednou neuvěřitelnou vlastností. Tato vlastnost se projevuje nulovou spotřebou elektrické energie při provozu ionizátoru! (můžete si to sami ověřit na klasickém zásuvkovém měřáku spotřeby el. energie se zobrazuje při provozu hodnota 0W, stejná hodnota se zobrazuje i pokud zapojíte více zařízení Viz. : http://ulozto.cz/live/xARad37/ow-pro-tri-ionizatory-mov

Jak je to možné? Kondenzátory nepropouštějí el. proud a diody ho pustí jen v jednom směru. Na fázovém vodiči na svorce č.1 je střídavý proud ze sítě, tento proud zařízením neprochází!, končí na prvním kondenzátoru který střídavě nabíjí. To, co způsobuje nabíjení a vybíjení kondenzátorů je frekvence sinusovky na fázovém vodiči v každé zásuvce, každou vteřinu se 50x změní na fázové svorce polarita. Když jsem zapojoval na měřák spotřeby každý ze tří typů vyráběných ionizátorů, vykazovaly při provozu ve všech případech stejnou nulovou hodnotu odběru proudu!

Princip kaskádního násobiče

Princip Delonova kaskádního násobiče je následující. Při kladné půlvlně na svorce S2 se otevře dioda D1 a C1 se nabije na hodnotu amplitudy vstupního napětí (asi 310V). Při opačné půlvlně se otevře D2 a C2 se nabije na amplitudu plus napětí na C1 (z předchozí půlvlny) tedy 620V. Při další půlvlně se otevře D3 a C3 se nabije na amplitudu plus napětí na C2 mínus napětí na C1, celkem opět 620V. Takto můžeme pokračovat až na konec kaskády a zjistíme, že na všech kondenzátorech C2 až C21 je 620V. Tyto kondenzátory jsou zapojeny v sérii, na konci kaskády je tedy součet těchto napětí. Rezistor R1 na vstupu omezuje proudové špičky při případném zkratu v násobiči, na normální funkci násobiče nemá žádný vliv.

Násobič je sice sám o sobě příliš měkký na to, aby ohrozil zdraví člověka (hrotu se můžete normálně dotýkat rukou), ale náboj nahromaděný v kondenzátorech již může při nechtěném dotyku (na odizolovaném spoji mezi kondenzátory) způsobit citelné škubnutí ve svalech. Napětí na kondenzátorech se udržuje ještě nějakou dobu po vypnutí přístroje od zdroje!

Indikace vyzařování iontů⁻

Paralelní kombinace doutnavky DT1 a kondenzátoru C22 na výstupu ionizátoru plní funkci přibližného měřiče výstupního proudu a tím i ionizačního výkonu. U všech přístrojů je jako indikátor použit stejný typ kondenzátoru o kapacitě 6n8/630V. Kondenzátor se výstupním proudem nabíjí, při dosažení zápalného napětí doutnavka blikne, napětí klesne a hrot opouští ionty⁻. Hrot je zhotoven z množství co nejtenčích drátků, před ním by měl být volný prostor.

Konstrukce přístroje

Plán rozmístění součástek je patrný z návrhu polepu plošného spoje, ten je ke stažení v katalogu na konci tohoto dokumentu. „Plošný spoj“ si můžete sami jednoduše zhotovit tak, že vytisknete rozmístění součástek na A4 (doporučuji nalepovací) a tím pak oblepíte připravený tvrdý kartonový papír (alespoň 2mm). Spoj součástek bude naletováním jejich vývodových drátků, které vhodně propletete mezi sebou (odpadá tím zbytečné naleptávání u klasického plošného spoje). Před osazením součástek provrtáte v plošném spoji malé otvory k prostrčení drátků ze součástek (já používám malý ocelový šroubováček a dírku poklepnutím prorazím-součástky z těsného otvoru pak při osazování nevypadávají). Pájené součástky nesmí mít ostré hroty, mohlo by tak dojít k výboji ještě před dosažením hrotu ionizátoru!!!

Při připojování k síti je třeba mít stále na paměti, že pracujeme s nebezpečným napětím. Bylo by velice nebezpečné podlehnout klamnému dojmu, že 220V na vstupu je k smíchu v porovnání s 6kV na výstupu. Měkkých 6kV ani neucítíme, zatímco tvrdých 220V může člověka spolehlivě usmrtit!

Napojení na síť můžete provést k přístroji přes šroubovací svorkovnici s využitím třeba starého třížilového přívodního kabelu (např. ze staré varné konvice). Další možnost je s odpojitelným přívodním kabelem od ionizátoru a využitím starého napájecího kabelu z počítače.

Při návrhu konstrukce krabičky je třeba dbát všech bezpečnostních předpisů a zároveň musí být přístroj schopen odolat i takovým nepříznivým vlivům jako je lidská hloupost či nešikovnost. Hotový ionizátor je vhodné obalit vrstvou kartonu ze strany součástek i spojů a ještě omotat elektrikářskou izolační páskou. Je vhodné například umístit plošný spoj do pevné plastové trubky, resp. tuby se síťovou šňůrou dobře zajištěnou proti vytrhnutí a s hrotem v podobě několik centimetrů dlouhého tenkého drátku. Takovéto provedení je vhodné zejména chceme-li ionizátor zavěsit u stropu hrotem dolů.

Pokud hodláme znemožnit jakýkoli kontakt s hrotem, musíme:

a) umožnit proudění vzduchu kolem hrotu (můžeme doplnit ventilátor)

b) nechat v co největším úhlu před hrotem volný prostor.

Předměty před hrotem nepříznivě ovlivňují vyzařování elektronů. Je také důležité, pro zvýšení výkonu zhotovit hrot z co nejtenčího drátku. Takový drátek (mnohem slabší než lidský vlas), který se mi podařilo objevit, je ve staré disketové mechanice navinutý jako cívka u čtecí hlavy. V každé mechanice jsou celkem čtyři takovéto minicívky. Dalším zdrojem tenkého drátku je např. rozebraný elektromotor opět třeba z disketové mechaniky. Hrot zhotovuji z tenkého drátku dlouhého asi 40cm, postupně ho přehýbám na půl, až se dostanu na délku asi 5cm. Na jednom konci udělám malé očko k prostrčení na vývod z kondenzátoru a druhý konec zarovnám zastřihnutím. Tyto drátky jsou polakované a proto jejich konce je nutné ustřihnout a očko dobře připájet. Aby drátky vydržely co nejdéle, můžete je ještě ovinout spirálou ze silnějšího měděného drátu.

Obrázek č.2 - Typy vyráběných ionizátorů

K sestavení Ionizátoru budete potřebovat

Papírový karton tl. alespoň 2mm s polepem, kde je umístění součástek a naznačeny vodivé cesty pro zhotovení plošného spoje. Pro hrot je třeba velmi tenký poskládaný měděný drátek, můžete přidat i silnější stočený drátek pro ochranu hrotu.

Součástky dle typu ionizátoru jsou uvedeny v katalogu na konci článku. Každý ze tří ionizátorů, které vám dávám k sestavení, obsahuje jiné součástky, především se liší typem použitých kondenzátorů. 

Pro sestavení je třeba cín, páječku, kleště a cca 3h času na zhotovení holého ionizátoru. Dále je třeba cca +1h na zhotovení izolačního obalu z kartonu a elektrikářské pásky.

Podklady k článku:

http://ulozto.cz/xtS77LD/ionizatory-nabidkovy-katalog-12c-pdf (katalog s popisem ionizátorů, podklady pro plošné spoje, seznamy součástek a ceník hotových ionizátorů)