Anion generator что это
Что такое ионизация воздуха?
Разговоры о пользе и вреде ионизации ведутся давно. Чтобы в этом разобраться, важно понимать – что такое ионизация воздуха? В естественной атмосфере находятся легкие отрицательные аэроионы. Их концентрация напрямую зависит от конкретных природных условия – это может быть 600 – 50000 ионов в см 3 воздуха. Самым богатым на отрицательные ионы кислорода считается воздух морских побережий и горной местности, сосновых и еловых боров. Здесь люди чувствуют себя намного лучше и могут излечиться от многих недугов.
Для чего нужна ионизация
Но в закрытых помещениях, в которых многие из нас проводят большую часть времени, количество таких ионов кислорода в десяток раз меньше, чем предусмотрено санитарными нормами. Это вызывает аэроионную недостаточность, что становится причиной появления многих хронических заболеваний, ослабления иммунитета, преждевременного старения, в отдельных случаях – к печальному исходу – смерти.
Поэтому так важна и нужна ионизация воздуха, а что это такое станет ясно из последующей информации. Ионизаторы разных видов, типов и моделей сейчас активно применяются в:
Плюсы и минусы ионизации
Ответ на вопрос для чего нужна ионизация, очевиден – это позволяет улучшить качество воздуха, существенно уменьшить вредные факторы окружающей среды. А это в свою очередь позволяет снизить темп распространение вирусных инфекций, закалить иммунную систему – сопротивляемость организма улучшается и он оказывается способным противостоять действию неблагоприятных факторов.
Говоря о природе действия ионизаторов, следует отметить, что они способны отрицательно заряжать пыль, которая находится в любом закрытом пространстве – она постепенно осаждается на полу и стенах. А без ионизатора она висит в воздухе и осаждается уже на легких со всеми вытекающими негативными последствиями.
К достоинствам использования ионизатора воздуха стоит отнести его способность снижать электростатическое напряжение от всей работающей техники – мониторов и компьютеров, телевизоров и СВЧ-печей. Его наличие помогает при лечении аллергии, органов дыхания, острых и хронических заболеваний ЛОР органов. Также уменьшается риск заболеваемости ОРЗ и другими вирусными инфекциями.
Но в этой “бочке меда” есть традиционная “ложка дегтя” – имеются минусы ионизации воздуха и о них стоит знать, чтобы не навредить. Итак, противопоказания касаются людей:
Какие приборы ионизируют воздух
Современная промышленность предлагает множество различных приборов, которые ионизируют воздух. Есть техника, которая настроена на выполнение только этой функции, а есть та, что способна совмещать ее с иными. Это может быть люстра Чижевского, ионизатор воздуха, очиститель или увлажнитель воздуха с ионизацией. У каждого прибора есть свои достоинства и недостатки. Что значит ионизация, например, с помощью люстры Чижевского? Это ионизация воздуха с помощью электрического тока. Такое устройство униполярное и может вырабатывать даже больше озона, чем нужно. Поэтому ее обычно не рекомендуют для дома и считают устаревшим устройством.
Более современный и приемлемый вариант – кондиционер с функцией ионизации.
Стоит ли покупать кондиционер с функцией ионизации?
Что такое ионизация в кондиционере и в чем заключается принцип ее действия? Ионизатор находится внутри сплит-системы и создает высокое напряжение между двумя электродами. Водяной пар из состава воздуха распадается на отрицательные (О2-) и положительные (Н+) ионы. Они начинают активно перемещаться по всему помещению, сталкиваются бактериями и спорами, оболочки которых при этом разрушаются.
Кондиционер с функцией ионизации помогает очищать воздух от:
Кроме этого работа кондиционера с такой функцией помогает в устранении различных неприятных, стойких запахов, табачного дыма, некоторых нежелательных и опасных химических соединений, аэрозолей. Поэтому понятно – функция ионизации воздуха в кондиционере, безусловно, полезная. А сделать выбор модели такого устройства можно, проанализировав основные характеристики и цены.
ТОП-5 лучших моделей настенных кондиционеров с ионизатором воздуха
Ионизация в фене – что это такое и для чего нужна?
Фен – инструмент, используемый для качественной укладки волос. Технологии развиваются, появляются устройства, при помощи которых можно быстро уложить даже непослушные локоны, при этом защитить их от различных повреждений.
Приборы для укладки действуют так: нагревается их рабочая часть, вентилятором выдувается нагретый воздух, который сушит, выпрямляет и фиксирует волосы.
Часто пользуясь обычным феном, есть вероятность пересушить волосы, из-за чего они становятся ломкими. Производителями сейчас выпускаются фены с ионизаторам, о которых и пойдет речь.
Ионизация в фене – что это
Воздух, насыщенный положительными ионами, воздействует на многое, включая волосы человека. Заряженные частички электризуют все вокруг, что приводит к созданию магнитного поля.
В условиях природы положительные ионы заменяются отрицательными (благодаря деревьям, молниям, космическому излучению). В квартирах и домах это явление не встречается, поэтому, пользуясь обычным феном, волосы чрезмерно электризуются, становятся распушенными, жесткими, сухими и непослушными.
В связи с этим начали выпускать устройства для ухода, генерирующие отрицательные ионы. Благодаря их воздействию локоны становятся мягче, сохраняется их естественная влажность и устраняется эффект статического электричества.
Как работают фены с ионизацией
Принцип действия зависит от того, как устроен сам ионизатор:
Нужна ли ионизация в фене
Что дает обычный фен – быстро сушит локоны, нагревая и испаряя воду на их поверхности. Пользуясь ионизирующим прибором, мелкие капли наоборот, задерживаются в волосе, проникая в его основание. Это настоящее спасение для сухих и ломких прядей.
Девушки, стремясь навести красоту, красятся, делают химическую завивку, пользуются утюжками и плойками, что отражается на здоровом виде волос. Современный фен решает эту проблему, при этом улучшает общее состояние локонов.
Эффект, заметный при длительном применении фена с ионизацией – снижается выработка кожного сала.
Природа заложила в организм человека интересный защитный механизм – если часто мыть голову горячей водой, а после сушить термическим способом, вырабатывается себум.
Из-за чрезмерного количества кожного сала появляется перхоть, себорея, волосы быстро загрязняются. Заряженные частички ионов решают эту ситуацию.
Преимущества и недостатки функции ионизации
Фен с такой функцией – недешевое удовольствие, но за него стоит переплатить, если хочется, чтобы волосы были красивыми и здоровыми.
Регулярно пользуясь этим способом сушки, улучшается общее состояние кожи головы, пряди меньше загрязняются, становятся блестящими и шелковистыми. Чтобы добиться желаемого результата, на волосы перед началом сушки рекомендуется нанести термозащиту в виде спрея или маски.
Какая польза от прибора с функцией ионизации:
Недостатком фенов с функцией ионизации является разве что повышенная цена, если сравнивать их с обычными устройствами для сушки. Также они тяжелее простых моделей.
Типы ионизации
Функция ионизации не так давно встречается в фенах. Производители используют разные способы насыщения воздуха отрицательно заряженными частицами. Условно, выделяют два класса.
Генератор ионов
Так называется маленькое устройство, размещенное в корпусе. Оно активируется при запуске инструмента, выделяя множество отрицательно заряженных частиц, которые, вместе с выдуваемым потоком воздуха попадают на волосы.
Как правило, это фены для бытового использования. Их недостаток – если генератор выйдет из строя, пользователь об этом узнает только со временем, ориентируясь на качество прядей. Визуально поломка не обнаруживается.
Турмалиновая ионизация
Существуют материалы, которые нагреваясь, начинают выделять ионы с отрицательным зарядом. Так было разработано турмалиновое покрытие. Оно наносится на решетку фена, через которую выдуваются горячие массы воздуха. Решетка, греясь, выделят частицы с отрицательным зарядом.
В приборах с ионизирующей функцией встречается два материала – турмалин и керамика. Турмалином называется кристалл искусственного происхождения, образуемый путем скрещивания алюминия с силикатами бора.
Он дороже керамики, но образует в 6 раз больше отрицательно заряженных частиц. Керамика, в свою очередь, более плавно разогревается. Это немаловажный фактор, если волос тонкий.
Фен с функцией ионизации – современный прибор для ухода за волосами. Сразу ожидать результата не стоит, он появляется при длительном использовании. Да и уже поврежденные локоны ионизация не спасет. Эффект ионизации позволяет сохранить водный баланс волос, сделает их шелковистыми и блестящими. Они становятся послушнее, при этом сокращается время сушки.
Кондиционер с ионизатором – скорее за, чем против!
Кто из них прав? Споры на эту тему ведутся и поныне. Ясно одно – конечный выбор всегда остается за покупателем. В этой статье мы лишь попытаемся трезво оценить все преимущества и недостатки кондиционеров с ионизатором воздуха.
Что же это такое и какой принцип заложен в основу функционирования устройства?
Современный кондиционер способен создать плотность частиц в 20 тысяч анионов на один кубический сантиметр. В приблизительном сравнении такая плотность сопоставима с природным чистым лесным воздухом, где нам дышится легко и свободно.
В то же время нельзя не принимать во внимание заключение медиков-экспертов. Исследования показали, что в дополнительном количестве анионов в воздухе нуждаются далеко не все. А некоторым индивидуумам функция ионизации в кондиционере даже противопоказана.
На основании полученных результатов Минздравом России введены Гигиенические требования к аэроионному составу воздуха производственных и общественных помещений. (СанПиН 2.2.4.1294-03)
Один из действенных методов лечения заболеваний – ионизация воздуха в квартире. Биполярные ионизаторы воздуха позволяют значительно снизить риск возникновения опасных болезней. Насыщение воздуха аэроионами способствует улучшению сна и, как следствие, благоприятствует работе нервной системы.
Выявлено и еще одно полезное свойство ионизации – улучшение антибактериального эффекта. Во время перемещения анионов они сталкиваются с различными видами спор и бактерий. В результате взаимодействия происходит образование гидроксогрупп, способных разрушить оболочку бактерии и нейтрализовать ее.
Ну и, конечно же, нельзя не отметить благоприятное влияние ионизатора воздуха на целый ряд опасных или нежелательных химических соединений – аэрозолей, растворителей и пр.
В то же время следует помнить, что эффективность ионизации воздуха в помещении напрямую зависит от типа и класса кондиционера. Не стоит надеяться на то, что дешевая система будет отлично справляться с задачей насыщения воздуха анионами. Для того, чтобы получить желаемый эффект, ионизация должна быть не просто дополнительной функцией, а отдельной встроенной системой. А такую конструкцию предусматривают только достаточно дорогие установки кондиционирования.
Перевод статьи из блога индийского инженера Амальдева В.
Предыстория
Но в последнее время многие спрашивали меня, как я проектирую и делаю устройства, и я решил в качестве примера дать этот относительно простой проект и подробно описать его создание в виде инструкции
Так что давайте сделаем ионизатор.
Исследования
Если вы хотите что-то сделать самостоятельно, сначала проведите исследования при помощи Google. В нашем случае давайте разберёмся, что такое ионизатор, и на каком базовом принципе он работает.
Ионизатор воздуха (или генератор отрицательных ионов, или люстра Чижевского) – это устройство, использующее высокое напряжение для ионизации (электрического заряда) молекул воздуха. Отрицательные ионы, или анионы – это частицы, имеющие один или несколько лишних электронов, из-за чего их общий заряд оказывается отрицательным.
Пока вроде просто. Ионизаторы используются для удаления частиц из воздуха путём придания им отрицательного заряда, после чего эти частицы притягиваются к положительно заряженной поверхности (стене/полу). В итоге частицы гораздо быстрее оседают, оставляя воздух чистым. Именно это нам и нужно – удалить пыль из воздуха, чтобы не вдыхать её.
Так что, поискав всего 5 минут, мы уже знаем, что нам нужно сделать систему с высоким напряжением, придающую отрицательный заряд частицам. Сначала это меня немного обескуражило, поскольку я раньше не делал системы с высоким напряжением, и если играться с подобными системами неосторожно, всё может закончиться плохо.
Затем мы идём и ищем уже имеющиеся на рынке устройства, работающие на основе данной технологии. Я делаю это для того, чтобы понять, какого рода схемы люди использовали для создания подобных приборов. Если на рынке есть устройство с такой же технологией, учитесь на его основе.
Люди потратили на создание устройства много инженерных человеко-часов. Учитесь на их примере, чтобы сделать свою систему, которая по меньшей мере похожа на готовую, или учитесь на чужих ошибках и сделайте систему лучше.
Для подобных целей вам тоже лучше всего поможет Google. Я находил несколько подтверждений тому, что ионизаторы делали ещё в 1980-е. Если эта технология настолько стара, я могу посмотреть на описание того, как эти устройства разбираются. Ищем в Google «ioniser teardown», и находим кучу видео, на которых видно внутренности устройства. Рекомендую очень хорошие видео за авторством BigClive.
На основе этих роликов я понял, что высоковольтную систему можно сделать при помощи умножителя напряжения, и что это не так уж и сложно. Так что давайте перейдём к проектированию электроники.
Проектирование электроники
Нам нужен умножитель напряжения. Сначала узнайте всё, что можно, из бесплатного контента. Никогда не делайте чего-либо, не обучившись сначала всему, что можно, бесплатно. Это очень важно.
Вам необходимо потратить время на исследования, или же вы будете делать одни и те же ошибки. Я пару часов занимался изучением устройства умножителей напряжения. Чаще всего используется наиболее простое решение, генератор Кокрофта — Уолтона.
Один из принципов, которых я пытаюсь придерживаться при разработке сложных решений — Keep IT Simple, Stupid. Или просто KISS.
Поэтому для меня подходил вариант генератор Кокрофта — Уолтона. Его разработали в 1932 году, и с тех пор использовали уже в сотнях устройств. Поэтому это достаточно надёжный вариант для реализации. Ещё немного погуглив, я нашёл видео Дэйва Джонса с объяснением принципа работы этой схемы. Рекомендую посмотреть видео, чтобы лучше разобраться в этом.
По сути, схема состоит из двух диодов и двух конденсаторов, соединённых «спина к спине». На вход подаётся переменный ток с пиковым напряжением Vp. Первая часть схемы сдвигает входящий сигнал так, что на выходе получается постоянный ток с пиковым напряжением 2Vp. Добавив ещё одну ступень, мы получаем 4Vp. Вы могли бы подумать, что следующая ступень увеличит эту величину до 8Vp, но нет – только до 6Vp.
Добавляя ступени, мы увеличиваем выходное напряжение. 2Vp, 4Vp, 6Vp, 8Vp, 10 Vp, 12Vp, и так далее, относительно входного. По крайней мере, теоретически – на практике в схеме будут потери, и выход будет не таким большим, но для наших целей он и не должен быть чрезвычайно точным.
Возвращаясь к нашей системе: мы хотим выдать постоянный ток высокого напряжения (порядка 6-7 кВ). Для упрощения схемы я решил подавать на неё 230 В AC напрямую (таково напряжение в индийской электросети) [как и в российской / прим. перев.]. Предположим, мы сделаем умножитель с 15 ступенями, тогда на выходе получим DC напряжением 230В x 2 x 15 = 6900 В (теоретически). Достаточно для ионизации.
Я бы мог добавить на вход трансформатор, и сильнее увеличить выходное напряжение с меньшим количеством ступеней, но для первого прототипа я хотел сделать всё очень просто. Поэтому оставим 15 ступеней и входное напряжение 230 В.
Дальше нам нужно выбрать компоненты. Схема очень простая – два конденсатора и два диода на ступень. Как нам подбирать их значения и номинальную мощность?
И вот тут вам пригодится правильное понимание принципа работы схемы. Можно видеть, что на каждой ступени напряжение на диодах или конденсаторе не превышает 2Vp. Разница потенциалов всегда 2Vp, поэтому нам не нужно тратиться на высоковольтные диоды и конденсаторы. Поскольку на вход приходит 230 В, достаточно будет любого конденсатора, рассчитанного на 500 В или выше. Ёмкость его не важна, поэтому я выбрал конденсатор на 0,1 мкФ и 630 В. Я выбрал поверхностный монтаж, поскольку привык паять такие компоненты. Диоды я выбрал 1N4007 на 1000 В. Основное готово. Список материалов можно скачать вместе со схемой.
Разработка печатной платы
Выбрав важные компоненты, давайте выберем остальное. Нам нужно включать устройство в розетку, поэтому на выходе нам нужен резистор с достаточно большим значением, чтобы чего не вышло (например, чтобы, если вы случайно коснётесь схемы, через вас не пошёл ток). Также мне бы хотелось уменьшить ток до минимума, чтобы устройство потребляло как можно меньше энергии при включении. Я выбрал два резистора на 10 МОм (0,25 Вт, допуск 1%, корпус 1026), и это даст нам токи, измеряемые в микроамперах.
Для покупки компонентов я выбрал магазин LCSC.com. Там дешевле, чем в Digikey или Mouser. Поиск по параметрам дал мне резистор 1206W4F1005T5E.
Также мне хотелось бы установить светодиодный индикатор, загорающийся при включении устройства. Ток, идущий через него, должен быть очень маленьким. Я использовал этот светодиод в других проектах, он довольно хорошо светит при токе в 2 мА. Для ограничения тока я взял два резистора на 51 кОм (230 В / 2 мA даёт 115 кОм). Два резистора сильнее рассеивают тепло (P=I 2 R: (2 мА) 2 x 51 кОм = 0,2 Вт). Поэтому я выбрал два резистора на 51 кОм и 0,5 Вт. На LCSC это CR1210J51K0P05Z.
Теперь нам нужно понять, что будет на выходе. Из разбора готовых ионизаторов следует, что для передачи отрицательных ионов пылинкам нам нужно нечто острое. Я решил использовать швейные иглы, припаяв их к большой площадке на выходе. Я выбрал набор иголок на местном рынке за 30 рупий ($0,4). В принципе, подойдёт любой токопроводящий материал с острыми концами. Лучше всего будет работать углеволокно с острыми кончиками. Чем больше острых кончиков, тем больше ионизация.
Учтя всё это, давайте проектировать плату. Для данного проекта я использую Eagle. Схема у меня получилась следующая:
Я решил сделать эту схему вытянутой в длину. Для монтажа платы я разместил отверстия по углам, и использую отверстия для винтов М3. Размеры платы – 145 х 40 мм, слева вход, справа – большая площадка для припаивания острых игл. Убедитесь, что направления размещения диодов размечены, из-за этого собирать устройство будет гораздо проще.
Если хотите удалить моё имя, дату и название платы из файлов, отредактируйте файлы Eagle Board. Вот, как будет выглядеть итоговая плата:
Можно импортировать её в Fusion 360 и получить вот такую красоту:
Сборка и проверка
Вот, какая получилась плата у JLCPCB. Я выбрал отделку ENIG-RoHS, потому что она красивее. Но отделка HASL будет дешевле.
Пайка всех SMD-компонентов заняла у меня примерно час. В местном магазине я купил 2 метра провода и вилку для подсоединения к розетке. Узел на проводе я завязал, чтобы провод не вылезал из вилки.
Следующий шаг не обязательный, но я его очень рекомендую. Я обратился в фирму, где есть лазерная резка, взял с собой кусочек оргстекла толщиной 3 мм, и вырезал из него защитную крышку. Я рекомендую сделать такую – когда я тестировал плату, меня пару раз ощутимо ударило током, когда я случайно прикасался к конденсаторам. DXF-файл для резки тоже есть вместе со всеми файлами.
Я прикрутил крышку к плате при помощи пластиковых винтов М3 длиной 5 мм и сделал пластиковые ножки длиной 20 мм.
Я припаял семь иголок к выходной площадке. Чем больше, тем лучше. Разница в длине значения не имеет.
Пришло время включить устройство в розетку и проверить. Светодиод должен загореться, и в идеале устройство должно заработать.
По-быстрому проверить работоспособность можно, поднеся мокрые ладони к иголкам (только не касайтесь их!). Вы почувствуете движение холодного воздуха, идущего от иголок. Это идёт ионизация. Отрицательные ионы отталкиваются и постоянно летят в сторону от кончиков иголок.
Чтобы доказать, что устройство может заставлять выпадать в осадок дым и пылинки, я подготовил прозрачный кувшин, наполнил его дымом, и засунул в него устройство иголками внутрь. После включения устройства частицы дыма осели очень быстро.
На видео кажется, что дым рассеивается из-за дующего в кувшине воздуха. На самом деле, никакого сквозняка там нет – кувшин закрыт. Эффект возникает из-за отталкивания отрицательных ионов, и воздух очень быстро начинает циркулировать по кувшину.
Убедившись, что устройство работает, я подсоединил его к розетке и оставил работать. Оно должно рассеивать пыль вокруг себя без проблем. В идеале установить его рядом с окном, где дует сквозняк, чтобы устройство ионизировало всю проходящую мимо пыль. Я планирую поставить его так и оставить включённым.
Что насчёт энергопотребления? Оно весьма мало. Больше всего потребляет светодиод. Он забирает порядка 2 мА. За год устройство должно накрутить 230 В x 2 мА x 24 ч 365 д = 4 кВт*ч. У нас это будет стоить 4 рупии ($0,05) в год. Чтобы ещё сэкономить, можно просто убрать из схемы светодиод, тогда энергопотребление будет в 1000 раз меньше, и вряд ли его вообще можно будет заметить на счётчике.
После того, как он поработает пару недель, вы заметите, что пыль начинает скапливаться вокруг него. Это нормально. Лучше она осядет там, чем вы будете её вдыхать.
Для США и стран, где напряжение равно 110 В, выходное напряжение будет меньшим (теоретически около 3 кВ), но ионизатор всё равно должен работать.
Что ещё можно улучшить в устройстве: заменить иголки на проводящие щётки из углеволокна. Чем больше у устройства острых концов, тем лучше ионизация. Если распределить острия по большой площади, то увеличиваются шансы ионизации большего объёма воздуха.
Послесловие
После выхода этой статьи некоторые люди обеспокоились тем, что прибор может генерировать также и озон. Однако схема работы генератора озона немного отличается (хотя принцип коронного разряда остаётся тем же). За те пару недель, что у меня работает этот прибор, он, судя по всему, никакого озона не генерирует (или его настолько мало, что я его не ощущаю).
Также касательно разницы ионизаторов и очистителей воздуха. Ионизатор не может служить заменой фильтрам HEPA, устанавливаемым в очистители. Ионизаторы лишь помогают осаждать пыль из воздуха. Эти частицы так и остаются на полу. Он не улавливает частицы дыма, как это делает очиститель с фильтром.
Безопасность
Если вы решите собрать такой прибор, будьте осторожны. Примите меры при работе с переменным током высокого напряжения на входе и постоянным током на выходе. Не давайте прибор детям.
Убедитесь, что кабели для переменного тока хорошо припаяны, и что оголённых проводов нет за пределами платы.
Используйте пластиковую крышку, не прикасайтесь к компонентам схемы, когда она включена. Разряжайте конденсаторы, закорачивая их проводником с изолированной ручкой,
Сделайте узел на проводе питания там, где он подходит к плате, чтобы его никто не вырвал из платы.