ترجمة مقال من مدونة للمهندس الهندي أمالديف الخامس.
نضج هذا المشروع في رأسي لمدة عامين تقريبًا ، وما زلت لا أستطيع القيام بذلك. لا يوجد شيء معقد أو تقني للغاية في المشروع. يجب على أي شخص يعرف كيفية صنع شيء بيديه التعامل معه دون أي مشاكل. أضع المشروع بأكمله في
حرية الوصول ، ويجب أن تكون قادرًا على طلب جميع قطع الغيار وتجميع جهازك ، حيث تنفق أقل من 10 دولارات.
قبل التاريخ
أنا الآن أعيش في مومباي ، في شقة تطل على طريق مزدحم للغاية. ومنذ لحظة وصولي إلى هنا ، كنت أعاني من الغبار الذي يستقر على كل شيء ، ينبغي علي فتح النوافذ. يستغرق التنظيف الأسبوعي للشقة الكثير من الجهد. وقررت شراء جهاز تنقية الهواء للغرفة. ثم فكرت: ما مدى صعوبة تجميع المنظف بنفسك؟ لقد أجريت دراسة وقررت أنني بحاجة إلى جعل نفسي مؤينًا (بالمناسبة ، المؤين والمنظف هما جهازان مختلفان ، لكن المزيد عن ذلك لاحقًا). ومع ذلك ، ثم دفنت نفسي في المشاكل الحالية وتجميعها أبدا.
https://www.instagram.com/p/B6pRxfXJ_jU/لكن في الآونة الأخيرة ، سألني الكثيرون عن كيفية تصميم وتصنيع الأجهزة ، وقررت إعطاء هذا المشروع البسيط نسبياً كمثال ووصف إنشائه بالتفصيل كتعليمات
لذلك دعونا نجعل المؤين.
بحث
إذا كنت تريد أن تفعل شيئًا بنفسك ، فعليك أولاً البحث باستخدام Google. في حالتنا ، دعونا نتعرف على نوع المؤين ، وعلى أي مبدأ أساسي يعمل.
جهاز تأين الهواء (أو مولد الأيونات السالبة ، أو ثريا Chizhevsky) هو جهاز يستخدم الجهد العالي في تأين جزيئات الهواء المؤينة (شحنة كهربائية). الأيونات السالبة ، أو الأنيونات ، هي جزيئات لها إلكترون إضافي واحد أو أكثر ، وهذا هو السبب في أن شحنتها الكلية سالبة.
حتى الآن ، يبدو بسيطا. تستخدم المؤينات لإزالة الجزيئات من الهواء عن طريق إعطائها شحنة سالبة ، وبعد ذلك تنجذب هذه الجزيئات إلى سطح موجب الشحنة (الجدار / الأرض). نتيجة لذلك ، تستقر الجزيئات بشكل أسرع ، وتترك الهواء نظيفًا. هذا هو بالضبط ما نحتاج إليه - لإزالة الغبار من الهواء حتى لا يستنشقه.
لذلك ، بعد البحث لمدة 5 دقائق فقط ، نعلم بالفعل أننا بحاجة إلى إنشاء نظام ذي جهد عالي ، والذي يعطي شحنة سالبة للجزيئات. في البداية ، شعرت بالإحباط قليلاً ، لأنني لم أعمل أنظمة الجهد العالي من قبل ، وإذا كنت تلعب بهذه الأنظمة بلا مبالاة ، يمكن أن ينتهي كل شيء بشكل سيء.
ثم نذهب ونبحث عن الأجهزة المتاحة بالفعل في السوق والتي تعمل على أساس هذه التكنولوجيا. أقوم بذلك من أجل فهم نوع الدوائر التي يستخدمها الأشخاص لإنشاء مثل هذه الأجهزة. إذا كان هناك جهاز له نفس التكنولوجيا في السوق ، فتعلم منه.
قضى الناس الكثير من ساعات رجل الهندسة على الجهاز. تعلم من مثالهم لجعل نظامك الخاص ، والذي يشبه على الأقل النظام النهائي ، أو تعلم من أخطاء الآخرين وجعل النظام أفضل.
لهذه الأغراض ، سوف تساعدك Google أيضًا بشكل أفضل. لقد وجدت بعض الأدلة على ما فعله المؤيونون في الثمانينات. إذا كانت هذه التقنية قديمة جدًا ، فيمكنني إلقاء نظرة على كيفية تفكيك هذه الأجهزة. نحن نبحث عن "tiondown" في Google ، ونجد مجموعة من مقاطع الفيديو التي تعرض جوانب الجهاز الداخلية. مقاطع فيديو موصى بها
بشدة بواسطة
BigClive .
استنادًا إلى مقاطع الفيديو هذه ، أدركت أنه يمكن إجراء نظام الجهد العالي باستخدام مضاعف الجهد ، وأنه ليس صعبًا للغاية. لذلك دعونا ننتقل إلى تصميم الالكترونيات.
تصميم الالكترونيات
نحن بحاجة
إلى مضاعف الجهد . أولاً ، تعلم كل ما تستطيع من المحتوى المجاني. لا تفعل أي شيء دون أن تتعلم أولاً كل ما يمكنك مجانًا. هذا مهم جدا
تحتاج إلى قضاء بعض الوقت في البحث ، وإلا فسوف ترتكب نفس الأخطاء. قضيت بضع ساعات في دراسة جهاز مضاعفات الجهد. في معظم الأحيان ، يتم استخدام الحل الأكثر بساطة ،
مولد Cockcroft-Walton .
من بين المبادئ التي أحاول الالتزام بها عند تطوير حلول معقدة ،
الاحتفاظ بـ IT بسيط ، غبي . أو مجرد قبلة.
لذلك ، كان مولد كوكروفت والتون مناسبًا لي. تم تطويره في عام 1932 ، ومنذ ذلك الحين تم استخدامه في مئات الأجهزة. لذلك ، هذا خيار موثوق إلى حد ما للتنفيذ. جوجل قليلا ، وجدت
شريط فيديو لديف جونز يشرح كيف تعمل هذه الدائرة. أوصي بمشاهدة الفيديو لفهم ذلك بشكل أفضل.
في الواقع ، تتكون الدائرة من اثنين من الثنائيات ومكثفات اثنين متصلة "العودة إلى الوراء". يتم تطبيق التيار المتردد مع ذروة الجهد Vp على المدخلات. يحول الجزء الأول من الدائرة إشارة الدخل بحيث يتم الحصول على تيار ثابت بجهد ذروة يبلغ 2 فولت في الخرج. إضافة خطوة أخرى ، نحصل على 4Vp. قد تعتقد أن الخطوة التالية ستزيد هذه القيمة إلى 8Vp ، ولكن لا - فقط إلى 6Vp.
بإضافة الخطوات ، نزيد من الجهد الناتج. 2 فولت ، 4 فولت ، 6 فولت ، 8 فولت ، 10 فولت ، 12 فولت ، وما إلى ذلك ، نسبة إلى المدخلات. من الناحية النظرية على الأقل - في الممارسة العملية ، ستكون هناك خسائر في الدائرة ، والإخراج لن يكون كبيرًا جدًا ، ولكن لأغراضنا يجب ألا تكون دقيقة للغاية.
العودة إلى نظامنا: نريد أن نعطيه تيارًا مباشرًا من الجهد العالي (حوالي 6-7 كيلو فولت). لتبسيط الدائرة ، قررت تطبيق 230 فولت تيار متردد مباشرة عليها (مثل الجهد في شبكة الطاقة الهندية) [كما في الروسية / تقريبا. العابرة.]. لنفترض أننا نجعل المضاعف بـ 15 خطوة ، ثم عند الخرج نحصل على جهد تيار مستمر يبلغ 230 فولت × 2 × 15 = 6900 فولت (نظريًا). يكفي للتأين.
يمكنني إضافة محول إلى المدخلات ، وزيادة الجهد الناتج مع خطوات أقل ، ولكن لأول نموذج أولي كنت أرغب في جعل كل شيء بسيط للغاية. لذلك ، سنترك 15 خطوة و جهد جهد 230 فولت.
بعد ذلك نحتاج إلى تحديد المكونات. الدائرة بسيطة للغاية - اثنين من المكثفات واثنين من الثنائيات لكل مرحلة. كيف نختار قيمهم وقوتهم المقدرة؟
وهنا تحتاج إلى فهم صحيح لمبدأ الدائرة. يمكن أن نرى أنه في كل مرحلة لا يتجاوز الجهد عبر الثنائيات أو المكثف 2Vp. الفرق المحتمل هو دائمًا 2Vp ، لذلك لا نحتاج إلى إنفاق الأموال على الثنائيات والمكثفات عالية الجهد. نظرًا لأن الإدخال 230 فولت يأتي إلى المدخلات ، فإن أي مكثف معدل عند 500 فولت أو أعلى سيكون كافياً. سعتها ليست مهمة ، لذلك اخترت مكثفًا 0.1 فائق التوهج و 630 فولت. اخترت تركيب السطح لأنني اعتدت على لحام هذه المكونات. اخترت الثنائيات 1N4007 ل 1000 V. الشيء الرئيسي جاهز. يمكن
تنزيل قائمة المواد
مع المخطط .
تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور
بعد تحديد المكونات المهمة ، دعنا نختار الباقي. نحتاج إلى توصيل الجهاز بمأخذ للتيار الكهربائي ، لذا في الخرج نحتاج إلى مقاوم ذي قيمة كبيرة بما يكفي بحيث لا يعمل (على سبيل المثال ، حتى إذا لامست الدائرة بطريق الخطأ ، فلن يتدفق التيار عبرك). أود أيضًا تقليل التيار إلى الحد الأدنى بحيث يستهلك الجهاز أقل قدر ممكن من الطاقة عند تشغيله. اخترت اثنين من المقاومات 10 M 10 (0.25 W ، التسامح 1 ٪ ، وحالة 1026) ، وهذا سيعطينا التيارات التي تقاس في microamps.
لشراء المكونات ، اخترت المتجر
LCSC.com . انها أرخص من Digikey أو صائد الفئران. أعطاني البحث عن طريق المعلمات لي المقاوم
1206W4F1005T5E .
أرغب أيضًا في تثبيت مؤشر LED يضيء عند تشغيل الجهاز. يجب أن يكون التيار الذي يتدفق عبره صغيرًا جدًا. لقد استخدمت
هذا المصباح في مشاريع أخرى ، فهو يضيء بشكل جيد في تيار 2 مللي أمبير. للحد من التيار ، أخذت اثنين من المقاومات 51 كيلو (230 فولت / 2 مللي أمبير يعطي 115 كيلوΩ). تبدد مقاومتان الحرارة بقوة أكبر (P = I
2 R: (2 mA)
2 x 51 kΩ = 0.2 W). لذلك ، اخترت اثنين من المقاومات 51 كيلو و 0.5 واط. على LCSC ، هذا هو
CR1210J51K0P05Z .
الآن نحن بحاجة إلى فهم ما سيكون الناتج. من تحليل المؤينات النهائية ، يترتب على ذلك أنه بالنسبة لنقل الأيونات السالبة إلى جزيئات الغبار ، نحتاج إلى شيء حاد. قررت استخدام إبر الخياطة ، ولحامها في مساحة كبيرة عند الخروج. اخترت مجموعة من الإبر في السوق المحلية مقابل 30 روبية (0.4 دولار). من حيث المبدأ ، أي مادة موصلة ذات نهايات حادة مناسبة. ألياف الكربون ذات الرؤوس الحادة ستعمل بشكل أفضل. نصائح أكثر حدة ، وأكثر التأين.
مع وضع كل هذا في الاعتبار ، دعونا نصمم اللوحة. لهذا المشروع ، أنا أستخدم النسر. حصلت على المخطط التالي:
إنه يحتوي على منصتين لإدخال التيار المتردد ، 15 خطوة من المضاعف ، مقاومات لتقليل التيار ، مساحة كبيرة في الخرج ودائرة لمؤشر LED. أوصي دائمًا بتدوين أرقام المكونات التي تستخدمها ، بحيث يكون من السهل البحث عنها وترتيبها في المستقبل. كل المكونات كلفتني 7.8 دولار ، ومعظمها ذهب إلى المكثفات.
قررت لجعل هذه الدائرة ممدود. لتركيب اللوحة ، وضعت الثقوب في الزوايا ، وأستخدم الثقوب في مسامير M3. أبعاد اللوحة هي 145 × 40 مم ، المدخل على اليسار ، وهناك مساحة كبيرة للحام الإبر الحادة على اليمين. تأكد من تحديد اتجاهات وضع الثنائيات ، ولهذا سيكون من الأسهل بكثير تجميع الجهاز.
تحتاج الآن إلى رسم لوحة بتنسيق Gerber وإرسالها إلى الشركة المصنعة. أنا أتعاون مع JLCPCB لهذه الأغراض. تكلفة لوحات النموذج الأولي منخفضة للغاية. سوف يكلفك الرسم 0.8 دولار (لا يشمل التوصيل) لشراء 10 قطع.
إذا كنت تريد حذف اسمي والتاريخ واسم اللوحة من الملفات ، فقم بتحرير ملفات Eagle Board. إليك ما ستبدو عليه اللوحة النهائية:
يمكنك استيراده إلى Fusion 360 والحصول على هذا الجمال:
أنا مجتمعة طلب لوحة من JLCPCB والمكونات مع LCSC. عند الطلب معًا ، هناك خصم عند تسليم 15 دولارًا. تبلغ تكلفة اللوحة والمكونات حوالي 9 دولارات (لا تشمل الشحن). كل شيء جاء لي في أسبوع ونصف. لدى JLC خدمة تجميع لوحات ، لكني أحب أن أفعل كل شيء بنفسي.
التجميع والتفتيش
هنا لوحة JLCPCB. اخترت الانتهاء من ENIG-RoHS لأنه أجمل. ولكن تقليم HASL سيكون أرخص.
استغرق لحام جميع مكونات مصلحة الارصاد الجوية لي حوالي ساعة. في متجر محلي ، اشتريت مترين من الأسلاك وقابس للتوصيل بمنفذ. ربطت العقدة على السلك حتى لا يخرج السلك من السدادة.
الخطوة التالية اختيارية ، لكنني أوصي بها بشدة. التفت إلى شركة يوجد فيها قطع بالليزر ، وأخذت قطعة من زجاج شبكي بسمك 3 مم ، وقطعت غطاءً واقيًا منها. أوصي بالقيام بذلك - عندما اختبرت اللوحة ، شعرت عدة مرات بصدمة كهربائية كبيرة عندما لمست بالصدفات المكثفات. يتم أيضًا تضمين ملف DXF للقطع مع
جميع الملفات .
لقد قمت بربط الغطاء بلوحة الدائرة باستخدام
براغي بلاستيكية M3 بطول 5 مم وصنعت
أرجل بلاستيكية بطول 20 مم.
أنا ملحوم سبع إبر في لوحة الخروج. كلما كان ذلك أفضل. الفرق في الطول لا يهم.
حان الوقت لتوصيل الجهاز بمأخذ الطاقة والتحقق منه. يجب أن يضيء المصباح ، ومن الناحية المثالية ، يجب أن يعمل الجهاز.
يمكنك التحقق من الأداء بسرعة عن طريق رفع راحة اليد المبللة إلى الإبر (فقط لا تلمسها!). ستشعر بحركة الهواء البارد القادمة من الإبر. هذا هو التأين. الأيونات السالبة تصد وتطير باستمرار بعيدا عن نصائح الإبر.
لإثبات أن الجهاز يمكن أن يتسبب في تراكم الدخان والغبار ، قمت بإعداد إبريق شفاف ، وملأه بالدخان ، وأضع الجهاز فيه بإبر. بعد تشغيل الجهاز ، استقرت جزيئات الدخان بسرعة كبيرة.
https://www.instagram.com/p/B6pRxfXJ_jU/في الفيديو ، يبدو أن الدخان مشتت بسبب الهواء الذي يهب في الإبريق. في الواقع ، لا يوجد مشروع هناك - الإبريق مغلق. التأثير ناتج عن تنافر الأيونات السالبة ، ويبدأ الهواء سريعًا في الدوران خلال الإبريق.
بعد التأكد من أن الجهاز يعمل ، قمت بتوصيله بمأخذ الطاقة وتركه للعمل. يجب تفريق الغبار من حوله دون أي مشاكل. من الناحية المثالية ، قم بتثبيته بجوار النافذة حيث تهب المسودة ، بحيث يتأين الجهاز كل الغبار الذي يمر. أخطط لوضعها على وتركها.
ماذا عن استهلاك الطاقة؟ انها صغيرة جدا. الصمام يستهلك أكثر من غيرها. يستغرق حوالي 2 مللي أمبير. لمدة عام ، يجب أن يختتم الجهاز 230 فولت × 2 مللي أمبير × 24 ساعة 365 يومًا = 4 كيلو واط * ساعة. بالنسبة لنا سيكلف 4 روبية (0.05 دولار) في السنة. لتوفير المال ، يمكنك ببساطة إزالة مؤشر LED من الدائرة ، ومن ثم سيكون استهلاك الطاقة أقل بمقدار 1000 مرة ، ومن غير المحتمل أن تلاحظ ذلك على العداد.
وهكذا وضعنا المؤين مقابل 10 دولارات فقط. آمل أن يساعد في تقليل كمية الغبار المتراكم في رئتيك.
بعد أن عمل لمدة أسبوعين ، ستلاحظ أن الغبار يبدأ في التراكم حوله. هذا طبيعي. أفضل تستقر هناك مما يستنشقها.
بالنسبة للولايات المتحدة والبلدان التي يبلغ فيها الجهد 110 فولت ، سيكون جهد الخرج أقل (من الناحية النظرية حوالي 3 كيلو فولت) ، ولكن لا يزال يعمل المؤين.
ماذا يمكن تحسينه في الجهاز: استبدل الإبر بفرش من ألياف الكربون الموصلة. كلما زادت نهايات الجهاز بشكل حاد ، كلما كان التأين أفضل. إذا قمت بتوزيع النصائح على مساحة كبيرة ، فستزيد فرص التأين بحجم أكبر من الهواء.
خاتمة
بعد نشر هذا المقال ، كان بعض الناس قلقين من أن الجهاز يمكن أن يولد الأوزون أيضًا. ومع ذلك ، فإن مخطط تشغيل مولد الأوزون مختلف قليلاً (على الرغم من أن مبدأ تفريغ الإكليل لا يزال كما هو). خلال الأسبوعين الماضيين اللذين عمل فيهما هذا الجهاز بالنسبة لي ، يبدو أنه لا ينتج أي أوزون (أو أنه صغير جدًا لدرجة أنني لا أشعر به).
أيضا فيما يتعلق بالفرق بين المؤينات وأجهزة تنقية الهواء. لا يمكن أن يعمل المؤين كبديل
لمرشحات HEPA المثبتة في أجهزة تنقية. المؤينات تساعد فقط على إيداع الغبار من الهواء. تبقى هذه الجزيئات على الأرض. إنه لا يحبس جزيئات الدخان ، كما يفعل منظف الفلتر.
سلامة
إذا قررت تجميع مثل هذا الجهاز ، فاحرص. اتخاذ تدابير عند العمل مع التيار المتردد عالية الجهد في المدخلات والتيار المباشر في الإخراج. لا تعطي الجهاز للأطفال.
تأكد من أن كابلات التيار المتردد ملحومة جيدًا وأنه لا توجد أسلاك عارية خارج اللوحة.
استخدم غطاءًا من البلاستيك ؛ لا تلمس مكونات الدائرة عند تشغيله. قم بتصريف المكثفات عن طريق اختصارها بموصل مقبض معزول ،
اصنع عقدة على كابل الطاقة حيث تلائمها حتى لا يسحبها أحد من اللوحة.