Текст книги "Радиоэлектроника-с компьютером и паяльником"

Автор книги: Генрих Кардашев

сообщить о нарушении

Текущая страница: 16 (всего у книги 19 страниц)

Кладоискатели, вперед!

Сия карта показывает места богатейших кладов, зарытых и потерянных Госпариллой («Черным Цезарем») и другими знаменитыми пиратами…оцениваемых ныне приблизительно в 165 000 000 долларов Соединенных Штатов

…Стоимость карты – один доллар

Л. Скрягин. «По следам морских катастроф»

Кладоискательство – исконная страсть человечества. Веками одни – старательно прячут или случайно теряют сокровища, а другие – фанатично пытаются их найти. Пиратские клады и древние захоронения, затонувшие галионы и загадочные пещеры, чердаки и подвалы – куда только не приводят тропы романтиков и алчных, диггеров и «черных следопытов», людей ученых и простаков…

«Каждый выбирает для себя», и мы отнюдь не агитируем за этот вид «умопомешательства», или, напротив, стараемся кого-то отговорить от подобных затей, а хотим лишь слегка приоткрыть занавес в малой части, связанной с радиоэлектроникой. Поэтому речь пойдет о простейшем металлоискателе, а уж для чего его применить – дело хозяйское.

Металлические предметы реагируют на внешние электромагнитные поля. Характер этой реакции зависит от их электрофизических свойств и параметров поля.

Переменное электромагнитное поле наводит в сплошных металлических массах вихревые токи. Подобные токи называют также токами Фуко, по фамилии французского физика, исследовавшего их в XIX в. и предложившего разделять предметы на тонкие пластины для их уменьшения. Этот прием используется для уменьшения потерь на нагрев в трансформаторах и машинах переменного тока.

Вихревые токи создают собственное электромагнитное поле в окружающем пространстве. Если тела являются ферромагнитными, то имеется дополнительная реакция на внешние электромагнитные поля, связанная с намагничиванием вещества. На этом основана магнитная запись и считывание информации.

Таким образом, по реакции на внешнее переменное магнитное поле в принципе можно судить о наличии металлических предметов в некоторой области пространства, приближенно оценивать их размеры, а при утонченном анализе – сигналов и роде металла.

Для создания зондирующего поля используются разнообразные плоские катушки и рамки. С помощью специальной геометрии их расположения и включения в электронные устройства добиваются определенных характеристик направленности, чувствительности и избирательности.

Например, металлоискатели, используемые в охранных системах для обнаружения оружия или специальных закладок в продаваемых товарах (книгах), которые можно встретить теперь буквально на каждом шагу на входах залов, офисов, магазинов и т. п., имеют три рамки.

Рамки располагают в плоскостях параллельно друг другу: две крайних симметрично относительно средней (центральной). Средняя рамка служит «передатчиком», а симметрично расположенные крайние – «приемниками». На среднюю рамку подается зондирующий сигнал, а с крайних, включенных в противофазе, снимается сигнал реакции системы на свойства среды внутри нее. В дежурном режиме отклик системы равен нулю. Появление проводящих предметов между одной из крайних рамок и центральной приводит к «разбалансу» сигналов, принимаемых крайними рамками, и формирует результирующий сигнал тревоги.

Система, реагирующая на хищение товаров, настраивается на избирательное обнаружение специальных закладок в виде малогабаритных планарных ВЧ-контуров, проволоках Виганда с особыми магнитными свойствами и т. п. Эти закладки «прожигают» или размагничивают при покупке товара в кассах.

В работе подобных систем подчас встречаются печально-курьезные сбои, связанные с их реакцией на внутренние металлические протезы.

Рассмотренная система проходных катушек помимо использования в охранных устройствах используется также в «вихретоковых» методах так называемого «неразрушающего контроля» на различных производствах.

Например, для обнаружения случайного попадания посторонних металлов в продукты питания их транспортируют вдоль оси системы перпендикулярно плоскостям катушек (подобную конфигурацию типа широкого дверного проема используют и в охранных системах).

Однако часто контролируемая среда имеет доступ только с одной стороны. В подобных случаях используют компланарные, т. е. располагаемыми в одной плоскости, катушки (типа «блина» в миноискателе) или специальные накладные датчики типа магнитофонных головок, рабочее поле которых проникает в контролируемый объект.

Здесь надо иметь в виду, что напряженность поля очень быстро уменьшается с расстоянием, и это является основным фактором, ограничивающим чувствительность систем обнаружения.

В рассматриваемом ниже простейшем металлоискателе используются две катушки, расположенные на плоском ферритовом стержне.

Металлоискатель Мастер КИТ NK293

Принципиальная схема устройства показана на рис. 128, а.

В виртуальной модели металлоискателя, представленной на рис. 128, б, ограничимся той частью, которая формирует полезный сигнал. Позиционные обозначения компонентов исходной схемы и их параметры в этой модели в основном сохранены.

В отличие от полной принципиальной схемы реального устройства здесь вместо катушек L1 и L2 введен трансформатор L1/L2 с выводом от средней точки вторичной обмотки, которая заземляется. Исходное изображение схемного компонента повернуто вокруг вертикальной оси, так что первичной обмоткой служит та, которая на рис. 128, а обозначена как L2.

Рис. 128. Металлоискатель Мастер КИТ NK293:

_{а – принципиальная схема; б – виртуальная модель в EWB; в – установки трансформатора; г – осциллограммы сигналов; д – общий вид}

Принятые параметры трансформатора показаны на рис. 128, в. Кроме этого добавлен переменный резистор [X] и осциллоскоп.

Конденсатор С2 и обмотка L2 образуют колебательный контур автогенератора, выполненного на транзисторе VT3. Положительная обратная связь, обуславливающая самовозбуждение колебаний, образуется обмоткой L1 и конденсатором С1. Выход генератора связан с системой индикации в точке А. В исходной схеме (рис. 128, а) это база транзистора Т1.

В отсутствие колебаний напряжение в точке А равно нулю.

Уменьшая величину [R] в модели (или соответственно TR в исходной схеме), можно при прочих равных условиях добиться возникновения автоколебаний в системе. Появление проводящего тела в переменном магнитном поле этой системы приводит к возникновению в нем вихревых токов, что можно представить в модели третьей катушкой, имеющей магнитную связь между двумя первыми. Таким образом, в модели верхняя половина L1 играет роль исходной катушки, а нижняя – наведенной за счет электромагнитной индукции в металлическом теле. Регулировка «наличия металла» в модели производится резистором [XJ. Фазировка всех катушек выбрана так, что при «отсутствии металла» – [Х] = 0 и напряжение в точке А также равно нулю.

Устанавливая определенные значения резисторами [R] и [X], наблюдаем картину колебаний на осциллоскопе (см. рис. 128, г).

В реальном устройстве сигналу в точке А соответствует горение светодиода LED (см. рис. 128, а), причем он светится тем ярче, чем сильнее сигнал.

Ознакомившись с работой виртуальной модели, переходят к сборке устройства (рис. 128, д). После его сборки на плате согласно схеме, приступают к изготовлению индуктивного датчика металлоискателя. Для изготовления датчика наматывают катушки индуктивности L1 и L2, содержащие 60 и 100 витков соответственно, и располагают их на общем ферритовом сердечнике. Намотка выполняется в одном направлении, аккуратно, виток к витку. Расстояние между обмотками должно быть не менее 8 мм. Желательно, катушки L1 и L2 выполнить на бумажных гильзах, чтобы иметь возможность для перемещения их относительно друг друга. Надежно закрепив выводы обмоток с помощью ниток, ленты или клея, концы их выводов зачищают, «облуживают» и «подпаиваивают» к плате, соблюдая определенную «фазировку». Затем устройство подключают к источнику питания, соблюдая полярность.

Настройку устройства необходимо начать с установки переменного резистора Р в среднее положение. С помощью «подстроечного» резистора необходимо установить порог срабатывания устройства, при котором светодиод LED начинает неустойчиво светиться. Расположив металлический предмет на расстоянии 3…6 см от индуктивного датчика, добиваются стабильного включения светодиода. При удалении металлического предмета более чем на 10 см светодиод должен выключаться. В случае если не удается добиться работы устройства, необходимо поменять местами выводы катушки L1.

Теперь все устройство можно заключить в корпус (ни в коем случае не из металла), при этом для работы с максимальной чувствительностью датчик надо удалить на 10…15 см (возможно, расположив его в отдельной головке) от платы и батарейки. В противном случае он будет «находить» их, а не то, что вы хотели бы найти.

Вряд ли с помощью этого устройства удастся найти клад: вернитесь к эпиграфу – серьезные металлоискатели имеют цены, сравнимые с автомобилями. Хотя, чем черт не шутит…

Однако это вполне удобное устройство для самых разных случаев жизни. Например, во время проведения ремонтных работ часто возникает необходимость определить наличие металлической арматуры, труб и электропроводки, расположенной в стенах, полах, потолках. С помощью предлагаемого металлоискателя можно обнаружить подобные металлические элементы конструкции и проводки на глубине закладки до 60 мм. Металлоискатель имеет регулировку чувствительности, что позволяет с достаточной точностью установить месторасположение металлических предметов.

Если спрятать 10-копеечную монету под 300-страничную книгу, то с помощью данного металлоискателя ее можно найти, а заодно и выявить его диаграмму направленности, вращая датчик по азимуту на некотором расстоянии от эпицентра расположения монеты. Так что затерявшийся в траве предмет тоже можно найти, и мало ли чего еще, даже шоколадки или пачки сигарет в карманах при шуточном досмотре, благодаря их оберткам из фольги.

Чувствительность этого прибора можно увеличить, если заменить прилагаемый ферритовый стержень на больший, например, от старых транзисторных радиоприемников.

Желающим же всерьез заняться кладоискательством посоветуем, потренировавшись с этим образцом, изготовить более сложное устройство, например микропроцессорный металлоискатель Мастер КИТ NM8041.

«Кто ищет, тот всегда найдет!». И Вы уже нашли: Знания, а это и есть самый большой клад в жизни, только не останавливайтесь на достигнутом: копайте дальше!

Магнитный доллар

После Бога деньги первое

В. Даль

От дверей, звонков и прочих интересных электронных устройств постепенно перемещаемся в самое обитаемое и любимое помещение в квартире – на кухню. Пока это будет лишь случайный мимолетный визит, а вот уж потом…

Эксперименты на кухне

Для экспериментов потребуются: магнит, американская купюра и спички.

Магнит можно взять любой, например, от старого динамика, скажем 1ГД10, естественно без диффузора и его крепежа. В нем имеется тороидальный феррит-бариевый магнит, дающий в зазоре магнитную индукцию примерно 0,75 Вб/м². А вообще-то, чем «сильнее» магнит, тем заметнее будет эффект.

Американская купюра, подлежащая эксперименту, если есть и не жалко (сжигать и варить ее не будем, впрочем, дело Ваше), лучше пусть будет с личиком Бенджамина Франклина: как никак нашего рода, почти радиолюбитель – изобретатель молниеотвода и много чего другого из электричества.

Спички – любые, из тех, что раньше именовались «шведскими», так как изобрел их один бедолага студент-химик, в шведской тюрьме, кстати, пребывая. Но нужны именно спички, а не зажигалки.

Эксперимент № 1

Начнем со спичек, чтобы войти в курс дела и для тренировки. Берем одну целую спичку, кладем ее на стол (не железный) и подносим к ней магнит, дотрагиваясь областью зазора до спички и, особенно, до ее головки. Результат – ноль: спичка лежит, как ни в чем не бывало. Далее спичку чиркаем по коробке и после того как обгорит головка, гасим ее и опять кладем на стол (соблюдая меры пожарной безопасности). Повторно подносим магнит, но теперь к обгорелой головке: «Вот те на! Спичка-то, словно иголка: поднимается и висит на магните». Что-то там в ее головке с бертолетовой солью, серой и прочими химикалиями приключилось. Без хроматографа или масс-спектрометра и не разберешься. Да нам сейчас это и не так важно, хотя и любопытно: какие там такие изменения происходят в этом домашнем пиротехническом заряде? Зафиксируем факт: обгорелая спичка, в которой железом и не пахнет, притягивается к магниту.

Эксперимент № 2

Берем одной рукой купюру за угол и даем ей свободно повиснуть. Спички убираем от греха подальше. В другую руку берем магнит и аккуратно подносим к разным ее местам, слегка дотрагиваемся и легонько отодвигаем магнит. Купюра притягивается и «едет» вместе с магнитом. Значит она настоящая, а не фальшивая, вот и Франклин улыбается одобрительно. Доллар-то оказывается еще и магнитным, вот почему он так притягивает людей, а с нашими «деревянными» этот фокус не проходит, остается только поджечь.

Значит, в краску янки заложили некую соль с магнитными свойствами, а это можно использовать для детектирования валюты, но не с магнитом же от синхрофазотрона по обменникам ходить. Радиолюбитель легко может сделать магнитный детектор валюты.

Детектор валюты Мастер КИТ NS311

Виртуальная модель

Принципиальная схема устройства, набранная в программе EWB, т. е. представляющая его виртуальную модель, показана на рис. 129, а.

Детектор состоит из двухкаскадного усилителя на основе микросхемы TL082, представляющей собой два быстродействующих операционных усилителя (аналог серии К576) в одном 8-выводном корпусе.

Рис. 129. Детектор валюты Мастер КИТ NS311:

_{а – виртуальная модель в EWB; б – общий вид}

В библиотеке программы имеются только модели подобных одиночных ОУ, причем без выводов для питания (которое решено программно). Поэтому в нашей модели (см. рис. 129, а) мы использовали два таких «операционника» А1 и А2, пронумеровав выводы в соответствии с нумерацией в сборке: от (1) до (8). При монтаже модели обратите внимание на разметку инверсных и прямых входов ОУ и после установки их на рабочее поле «покрутите» как надо.

Датчиком магнитных свойств купюры в реальном устройстве служит обычная магнитная головка (моно), например, воспроизведения или универсальная, подключаемая к точкам «L1-L1». Сигнал возникает в головке, если при включенном питании (SW1) провести головкой вдоль купюры. Если она не поддельная, то изменения магнитного потока в головке приводят к генерации импульсной ЭДС в ней и сигнал через формирующие RC-цепи поступает на вход А1, а затем на А2. После усиления импульса, отпирается транзистор VT1 и загорается красный светоизлучающий диод red_LED VD1.

Думается, что естественнее было бы для данной валюты использовать зеленый светодиод (green_LED), правда, радиолюбители после изготовления первого прибора и успешных испытаний, могут его и самостоятельно доработать, поставив два светодиода: фальшивка – горит красный, настоящий – загорается зеленый.

Величина сопротивления гасящего резистора R10 в виртуальной модели уменьшена до 200 Ом, против 680 Ом, используемой в оригинале, чтобы не редактировать параметры светодиода, и он работал с заданными по умолчанию величинами.

В виртуальной модели этот «валютный сигнал» заменяется включением батареи Е2 с напряжением 1 мкВ ключом [Z].

Питание модели осуществляется от батареи Е1 с напряжением 9 В. Потенциометр Р1, с управляющей клавишей [R], служит для начальной настройки чувствительности, так как головки могут быть разными, ну а доллары-то и подавно.

Итак, включаем питание [X] и моделирование. Затем нажимаем и отпускаем [Z], светодиод (после необходимой подстройки [R]) загорается и гаснет.

Реальное устройство

Детектор валюты монтируется на прилагаемой печатной плате (рис. 129, б) по приведенной выше принципиальной схеме из компонентов, указанных в таблице с их спецификацией.

При монтаже необходимо обратить особое внимание на полярность подключения батареи и электролитических конденсаторов, а также выводов микросхемы, светодиода, диодов и транзистора. Магнитную головку можно смонтировать непосредственно на плате.

Все устройство следует заключить в «фирменный» корпус. Для приемной щели магнитной головки следует оставить окошко или выполнить специальный пропил в этом корпусе так, чтобы можно было приводить купюру и щель головки в соприкосновение.

Включаем устройство и настраиваем его, например, пользуясь старой магнитной карточкой, а уж затем переходим к «зелени». Для формирования импульса купюру надо быстро перемещать вблизи приемной щели головки детектора. В случае не фальшивой купюры должен вспыхнуть светодиод: «Океу!».

Помните, созданный Вами прибор не сертифицирован, так что его можно использовать только в личных целях, не перекладывая ни на кого ответственность и не предъявляя никому юридически не защищенных претензий.

3.4. Погода в доме

Ни мороз нам не страшен, ни жара…

Из оптимистической физкультурной песни

Микроклимат в доме, с позиций экологии (от греч. oikos – дом + logos – учение), во многом определяет наше «житие», а заодно и «бытие». Сухая наука сводит человека к сложной биохимической машине. Не вдаваясь в философскую дискуссию с теми, кто с этим не согласен, предложим им мысленно прожить без воздуха (кислорода) минутку-другую. Дискутировать далее будет не с кем…

Поднаторев в электронике, можно с ее помощью заняться проблемами улучшения здоровья и комфорта среды обитания. Здесь есть громадное поле для деятельности: от электроакупунктуры до искусственных электронных органов, но, памятуя о первой заповеди Гиппократа: «Не навреди!», остановимся только на простейших устройствах, позволяющих обеспечить необходимый состав воздуха и его температуру, проконтролировать «электромагнитные загрязнения».

Дышите электричеством!

«Кислород воздуха + электроны = здоровье».

А.Л.Чижевский

Воздушная стихия с древнейших времен считалась основой жизни. Шумеры поклонялись воздуху, почитая в нем отца Богов, царя Неба и Земли, владыку всех стран. Древнегреческий философ Анаксимен Милетский (VI в. до н. э.) считал воздух тем первоначалом, из которого все возникает и в которое все возвращается. Один из основоположников античной медицины Гиппократ (ок. 460–370 г. до н. э.) называл воздух «пастбищем жизни» и весьма активно практиковал аэротерапию. Легенды и научные изыскания свойств «хорошего» и «живого» воздуха: лесного, степного, горного и морского, приходят к нам через произведения писателей (Гете), художников (Микельанджело) и ученых (Гамильтон).

Научную разгадку секрета «живого» воздуха дал замечательный советский ученый с мировым именем Александр Леонидович Чижевский (1897–1964).

В меморандуме Международного конгресса по биологической физике и биологической космологии, который проходил в 1939 году в Нью-Йорке, отмечалось, что открытия Чижевского имеют для человечества первостепенное практическое значение и развертывают новые горизонты в науках о жизни: «Проф. Чижевский смело перебрасывает мосты между явлениями природы и вскрывает закономерности, мимо которых проходили тысячи естествоиспытателей»… Он «является также выдающимся художником и утонченным поэтом-философом. олицетворяя для нас, живущих в XX веке, монументальную личность да Винчи». Конгресс избрал Чижевского одним из своих почетных председателей и выдвинул его кандидатуру на соискание Нобелевской премии. Однако на конгресс проф. Чижевского не пустили. Вскоре началась война, и Нобелевский комитет надолго прервал свои заседания.

Вся жизнь Чижевского – это жизнь «мученика Науки».

Вершиной творчества Чижевского можно назвать открытие им влияния солнечной активности на динамику исторического процесса. Другое его открытие связано с тем, что наличие электрических зарядов в воздухе – одно из необходимых условий нормального развития высокоорганизованной жизни.

На большом статистическом материале А. Л. Чижевский убедительно показал, что основу «живого» воздуха составляют отрицательно заряженные ионы кислорода, названные им, для различения с заряженными частицами аэрозолей, «легкими аэроионами». В наше время их окрестили «воздушными витаминами».

Чижевским была сконструирована простейшая установка для генерирования подобных ионов, разновидности которой сегодня известны во всем мире как «Люстра Чижевского», а у нас ласково по-свойски ее называют «Чижевкой».

Основу источника ионов составляет электрический генератор высокого напряжения. Положительный полюс выхода этого генератора, согласно Чижевскому, заземляется, а отрицательный – подводится к ряду игольчатых электродов.

При напряженности электрического поля вблизи острий примерно 15 кВ/см в воздухе при нормальных условиях происходит так называемый «темный» разряд, характеризующийся очень малыми силами токов и почти полным отсутствием свечения газа. В процессе газового разряда вблизи острий, имеющих отрицательный потенциал относительно земли, к нейтральным молекулам кислорода присоединяются электроны, образуя отрицательные ионы кислорода («легкие аэроионы Чижевского»). Эти ионы отталкиваются от отрицательно заряженных острий и перемещаются в направлении положительного электрода (элементы заземления), попадая в окружающий воздух. Особенностью правильного режима работы «Люстры Чижевского» является создание необходимой концентрации именно отрицательных аэроинов кислорода, отсутствие образования в электрическом разряде озона и оксидов азота и продуктов «электроэрозии» электродов, а также экранировка от сопутствующих электрических полей в зоне расположения людей.

В качестве генератора высокого напряжения Чижевский, при проведении начальных опытов, использовал импульсный повышающий трансформатор с электрохимическим прерывателем (катушка Румкорфа с сернокислотным прерывателем Венельта). Пузырьки газа при электролизе резко прерывали ток в первичной обмотке, создавая в ней ЭДС самоиндукции, которая увеличивалась во вторичной обмотке, достигая 50…100 кВ. (Подобный принцип создания импульсов высокого напряжения, но только за счет прерывания тока механическими или полупроводниковыми устройствами, используется в системах зажигания автомобилей.) В промышленных установках Чижевский использовал высоковольтные рентгеновские трансформаторы с кенотронными выпрямителями.

Развитие электроники привело к созданию эффективных источников высокого напряжения, которые позволяют использовать открытие Чижевского в быту. Одним из возможных вариантов, на котором удобно изучить их работу, является описываемое ниже устройство.

Моделирование ионизатора воздуха на основе комплекта Мастер КИТ NK292

Принципиальная электрическая схема ионизатора показана на рис. 130, а: он состоит из блокинг-генератора и умножителя напряжения.

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 модели. Поэтому смоделируем работу устройства поблочно: вначале создадим модель блокинг-генератора, а затем умножителя напряжения.

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 на ПК ведут себя неустойчиво, что связано с линеаризацией исходных нелинейных систем, и зачастую требуют кропотливой настройки как параметров схем, так и режимов моделирования.

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.

При длительной эксплуатации ионизатора рекомендуется применять сетевой источник питания. Ионизатор рекомендуется поместить в корпус: G027. Можно также воспользоваться другим готовым устройством.

Генератор ионов Мастер КИТ МК290

Это полезное устройство (рис. 134) предназначено для комнаты объемом около 60 м³.

Рис. 134. Генератор ионов Мастер КИТ МК290

В случае больших размеров комнаты, рекомендуется соответственно увеличить число приборов, размещаемых в комнате. Возможно также использование ионизаторов совместно с вентилятором, обеспечивающим хорошее распределение отрицательных ионов кислорода по объему помещения. Прибор смонтирован в ударопрочном пластмассовом корпусе и не требует сборки. Устройство предназначено для длительной работы в течение рабочего дня. Размеры модуля: 110x87x47 мм.

Конечно, описанные источники надо рассматривать как первые шаги в освоении подобной техники, реализующей «Формулу здоровья» проф. Чижевского:

«Кислород воздуха + электроны = здоровье».

Зато последующие шаги будут более осмысленными.