Радиоэлектроника-с компьютером и паяльником
Шрифт:
Рис. 130. Принципиальная электрическая схема ионизатора воздуха Мастер КИТ NS311
Блокинг-генератор выполнен на транзисторе Т и высоковольтном трансформаторе TR. Умножитель напряжения состоит из элементов схемы D1, D2 и С4, С5. Сопротивление R2 служит для ограничения до 200 мкА тока короткого замыкания.
Рассмотрим работу устройства на модели в программе EWB. Наличие в схеме трехобмоточного высоковольтного импульсного трансформатора создает определенные трудности в создании виртуальной
Модель блокинг-генератора
Модель блокинг-генератора в программе EWB показана на рис. 131,а.
В качестве трансформатора TR в этой части модели будем использовать идеальный трансформатор Ideal Transformer из раздела Basic. Свойства трансформатора выберем в соответствии с рекомендациями, которые были даны ранее при описании модели преобразователя постоянного напряжения Мастер КИТ NK131 (см. рис. 96). Соответствующие изменения видны на рис. 131, б, где показано окно выбора параметров трансформатора. Остальные Элементы выбираем в соответствии с описанием набора, за исключением транзистора, поскольку в библиотеке программы отсутствует модель типа BD135.
Для наблюдения процесса генерации, схема дополнена двухканальным осциллоскопом. Развернув лицевую панель осциллоскопа и выполнив на ней необходимые предустановки, после включения моделирования, получим характерную картину генерации импульсов (рис. 131, в). Здесь верхний луч (канал А) регистрирует импульсы на базе транзистора, а нижний (канал В) — на его коллекторе. Собственно вот этот характерный вид импульсов и заложен в название генератора: блокинг-генератор — это такой однокаскадный релаксационный генератор, в котором положительная обратная связь входной и выходной цепей обеспечивается импульсным трансформатором. Импульсный трансформатор имеет ненасыщающийся магнитопровод («сердечник»). В катушке Румкорфа и автомобильной бобине — это разомкнутый магнитопровод из магнито-мягкой стальной проволоки, в генераторах строчной и кадровой разверток телевизионных приемников — специальные типы ВЧ-ферритов.
Автоколебательный процесс заряда и разряда конденсаторов в цепи базы транзистора сопровождается периодическим отпиранием транзистора и его переводом в активный режим, что приводит в свою очередь к приращению коллекторного тока до его насыщения. Этот ток за счет трансформаторной связи (при определенной «фазировке» обмоток) в свою очередь приводит к приращению базового тока.
Процесс переключения транзистора развивается лавинообразно и формирует фронт импульса и его вершину (прямой блокинг-процесс). Затем начинает формироваться срез импульса (обратный блокинг-процесс). Транзистор лавинообразно запирается, и начинается сравнительно длительное восстановление начальных условий.
Рис. 131. Виртуальная модель блокинг-генератора:
а — схема; б — параметры трансформатора; в — осциллограммы напряжений
Изменяя в виртуальной схеме (рис. 131, а) параметры RC-цепей (R1, [R], R2, С2 и С3), можно пронаблюдать изменение характеристик генерируемых импульсов на осциллоскопе. Здесь, правда, необходимо отметить, что схемы автогенераторов при моделировании
Модель удвоителя напряжения
Обратившись теперь к исходной схеме на рис. 130, мы видим, что в ней с обмоткой, включенной в коллекторную цепь, связана еще одна третья (выходная) обмотка. Далее следует диодно-емкостная цепь (D1-C5-D2-C4), играющая роль выпрямителя с удвоением напряжения. Смоделируем эту цепь при произвольных значениях параметров для демонстрации самого принципа удвоения напряжения.
Напряжение на выходной обмотке представим генератором переменного синусоидального напряжения Е2 с действующим значением напряжения 100 В и частотой 50 Гц (см. рис. 132).
Рис. 132. Виртуальная модель удвоителя напряжения
Собрав удвоитель напряжения на элементах D1-C5-D2-C4, подсоединим, соблюдая полярность (жирная черта в рамке вольтметра — минус), дополнительно в цепи три контрольных вольтметра V1-V3.
Включив моделирование, произведем отсчет показаний вольтметров (округляя до целых значений): V1 = -140 В, V2 = -280 В, V3 = -280 В. Эти значения получаются следующим образом. В полупериод, когда потенциал в точке А в схеме на рис. 133 отрицательный, конденсатор С5 заряжается через диод D1 до амплитудного значения напряжения на источнике Е2, которое больше действующего в 2 раз, т. е. V1 = -100·2 ~= -140 В. В следующем полупериоде, когда потенциал точки А станет положительным откроется диод D2 и аналогично будет заряжаться конденсатор С4, но напряжение на нем, как не трудно видеть равно сумме напряжений на источнике и конденсаторе С5, т. е. V2 = -280 В. В точке В на выходе напряжение, таким образом, составит: V3 = -280 В. В принципе, дополняя эту схему далее еще каскадами с диодами и конденсаторами можно получить дополнительное умножение напряжения.
При практической реализации подобных устройств необходимо обратить внимание на электрическую прочность используемых компонентов (диодов и конденсаторов): их рабочие напряжения должны соответствовать тому, которое получается в соответствующем каскаде умножения. Кроме того, с ростом напряжения и мощности устройств, немаловажными становятся и вопросы электробезопасности. В частности, в отсутствии дополнительных резисторов конденсаторы в умножителях напряжения могут удерживать на себе заряд весьма длительное время после отключения питания.
Внимание! При включенном устройстве напряжение на отдельных его частях превышает 1000 В, поэтому надо строго соблюдать правила электробезопасности, проводить операции по наладке можно только предварительно выключив питание и убедившись, что высоковольтные конденсаторы разряжены.
В рассматриваемом ионизаторе воздуха на основе комплекта Мастер КИТ NK292 (рис. 133), при напряжении питания 9…12 В, потребляемый ток составляет 80…150 мА, а выходное напряжение на ионизирующем электроде — (3…7) кВ.
В результате данный ионизатор вырабатывает отрицательно заряженные ионы, которые уничтожают бактерии, находящиеся в воздухе, и способствует ряду физиологических функций организма.
Рис. 133. Общий вид ионизатора воздуха Мастер КИТ NK292
В соответствии с исследованиями проф. Чижевского, воздух, обогащенный отрицательными ионами кислорода, снимает бессонницу, головную боль, уменьшает чувствительность организма к изменению погоды, улучшает концентрацию внимания.