$ 10 से कम के लिए एक एयर आयनाइज़र बनाना

भारतीय इंजीनियर अमलदेव वी के एक ब्लॉग के एक लेख का अनुवाद ।



यह परियोजना लगभग दो वर्षों के लिए मेरे सिर में परिपक्व हुई, और मैं अभी भी ऐसा नहीं कर सका। परियोजना में कुछ भी जटिल या बहुत अधिक तकनीकी नहीं है। कोई भी व्यक्ति जो अपने हाथों से कुछ बनाना जानता है, उसे बिना किसी समस्या के सामना करना चाहिए। मैंने पूरी परियोजना को मुफ्त पहुंच में डाल दिया, और आपको $ 10 से कम खर्च करते हुए सभी स्पेयर पार्ट्स ऑर्डर करने और अपने डिवाइस को इकट्ठा करने में सक्षम होना चाहिए।

प्रागितिहास

मैं अब मुंबई में रहता हूं, एक अपार्टमेंट में एक बहुत व्यस्त सड़क की ओर। और मेरे आने के क्षण से मैं धूल से संघर्ष कर रहा हूं जो हर चीज पर बसता है, मुझे खिड़कियां खोलनी चाहिए। अपार्टमेंट की साप्ताहिक सफाई बहुत प्रयास करती है। और मैंने कमरे के लिए एक शुद्ध हवा खरीदने का फैसला किया। और फिर मैंने सोचा: क्लीनर को इकट्ठा करना कितना मुश्किल होगा? मैंने एक अध्ययन किया और फैसला किया कि मुझे खुद को एक आयनाइज़र बनाने की ज़रूरत है (वैसे, एक आयनाइज़र और एक क्लीनर दो अलग-अलग डिवाइस हैं, लेकिन बाद में उस पर और अधिक)। हालांकि, तब मैंने खुद को वर्तमान समस्याओं में दफन कर लिया और इसे कभी इकट्ठा नहीं किया।

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लेकिन हाल ही में, कई ने मुझसे पूछा है कि मैं कैसे डिज़ाइन करता हूं और डिवाइस बनाता हूं, और मैंने इस अपेक्षाकृत सरल प्रोजेक्ट को एक उदाहरण के रूप में देने का फैसला किया और इसके निर्माण को विस्तार से एक निर्देश के रूप में वर्णित किया

तो आइये बनाते हैं एक आयनीकारक।

अनुसंधान

यदि आप स्वयं कुछ करना चाहते हैं, तो पहले Google का उपयोग करके शोध करें। हमारे मामले में, आइए जानें कि आयनीज़र क्या है, और यह किस मूल सिद्धांत पर काम करता है।

एक एयर आयनाइज़र (या एक नकारात्मक आयन जनरेटर, या एक चिज़ेव्स्की झूमर) एक उपकरण है जो हवा के अणुओं को आयनित करने के लिए उच्च वोल्टेज का उपयोग करता है। नकारात्मक आयन, या आयन, ऐसे कण होते हैं जिनमें एक या एक से अधिक अतिरिक्त इलेक्ट्रॉन होते हैं, यही वजह है कि उनका कुल आवेश ऋणात्मक होता है।

अब तक, यह सरल लगता है। आयनों का उपयोग हवा से कणों को हटाने के लिए उन्हें एक नकारात्मक चार्ज देकर किया जाता है, जिसके बाद ये कण एक सकारात्मक चार्ज सतह (दीवार / फर्श) से आकर्षित होते हैं। नतीजतन, कण बहुत तेजी से बसते हैं, जिससे हवा साफ होती है। यह वही है जो हमें चाहिए - हवा से धूल को हटाने के लिए ताकि इसे साँस न लें।

इसलिए, केवल 5 मिनट की खोज के बाद, हम पहले से ही जानते हैं कि हमें एक उच्च वोल्टेज के साथ एक सिस्टम बनाने की आवश्यकता है, जो कणों को नकारात्मक चार्ज देता है। सबसे पहले, मैं थोड़ा हतोत्साहित था, क्योंकि मैंने पहले उच्च वोल्टेज सिस्टम नहीं किया था, और यदि आप इस तरह की प्रणालियों के साथ लापरवाही से खेलते हैं, तो सब कुछ बुरी तरह से समाप्त हो सकता है।

फिर हम बाजार पर पहले से उपलब्ध उपकरणों की तलाश करते हैं जो इस तकनीक के आधार पर काम करते हैं। मैं यह समझने के लिए ऐसा कर रहा हूं कि इस तरह के उपकरण बनाने के लिए लोग किस तरह के सर्किट का इस्तेमाल करते थे। यदि बाजार पर एक ही तकनीक वाला एक उपकरण है, तो उससे सीखें।

लोगों ने डिवाइस पर इंजीनियरिंग के कई घंटे बिताए। अपने स्वयं के सिस्टम को बनाने के लिए उनके उदाहरण से सीखें, जो कम से कम एक के समान है, या दूसरों की गलतियों से सीखें और सिस्टम को बेहतर बनाएं।

इन उद्देश्यों के लिए, Google आपकी सर्वोत्तम सहायता भी करेगा। मुझे इस बात का कुछ सबूत मिला कि 1980 के दशक में आयोजकों ने क्या किया। यदि यह तकनीक इतनी पुरानी है, तो मैं इस बात का विवरण देख सकता हूं कि ये उपकरण किस तरह से गायब हैं। हम Google में "आयनीज़ टियरडाउन" की तलाश कर रहे हैं, और हमें वीडियो का एक गुच्छा मिलता है जो डिवाइस के इनसाइड दिखाते हैं। BigClive द्वारा अत्यधिक अनुशंसित वीडियो।

इन वीडियो के आधार पर, मैंने महसूस किया कि वोल्टेज गुणक का उपयोग करके उच्च-वोल्टेज प्रणाली बनाई जा सकती है, और यह इतना मुश्किल नहीं है। तो चलो इलेक्ट्रॉनिक्स के डिजाइन पर चलते हैं।

इलेक्ट्रॉनिक्स डिजाइन

हमें एक वोल्टेज गुणक की आवश्यकता है । सबसे पहले, सब कुछ आप मुफ्त सामग्री से सीख सकते हैं। बिना कुछ सीखे कभी भी कुछ भी न करें जो आप मुफ्त में कर सकते हैं। यह बहुत महत्वपूर्ण है।

आपको शोध में समय बिताने की ज़रूरत है, या आप वही गलतियाँ करेंगे। मैंने कुछ घंटों तक वोल्टेज मल्टीप्लायरों के उपकरण का अध्ययन किया। सबसे अधिक बार, सबसे सरल समाधान का उपयोग किया जाता है, कॉक्रॉफ्ट-वाल्टन जनरेटर ।

जटिल समाधानों को विकसित करने के दौरान जिन सिद्धांतों का मैं पालन करने की कोशिश करता हूं उनमें से एक है, कीप इट सिंपल, स्टूपिड । या सिर्फ चुंबन।

इसलिए, कॉक्रॉफ्ट-वाल्टन जनरेटर मेरे लिए उपयुक्त था। यह 1932 में विकसित किया गया था, और तब से सैकड़ों उपकरणों में इसका उपयोग किया गया है। इसलिए, यह कार्यान्वयन के लिए एक काफी विश्वसनीय विकल्प है। थोड़ा सा गूगल, मुझे डेव जोन्स का एक वीडियो मिला जिसमें बताया गया कि यह सर्किट कैसे काम करता है। मैं इसे बेहतर ढंग से समझने के लिए वीडियो देखने की सलाह देता हूं।

वास्तव में, सर्किट में दो डायोड और दो कैपेसिटर जुड़े होते हैं जो "बैक टू बैक" से जुड़े होते हैं। एक पीक वोल्टेज वीपी के साथ एक प्रत्यावर्ती धारा इनपुट पर लागू होती है। सर्किट का पहला भाग इनपुट सिग्नल को शिफ्ट करता है ताकि आउटपुट में 2Vp के पीक वोल्टेज के साथ एक निरंतर करंट प्राप्त हो। एक और कदम जोड़ते हुए, हमें 4Vp मिलता है। आप सोच सकते हैं कि अगला चरण इस मूल्य को 8Vp तक बढ़ा देगा, लेकिन नहीं - केवल 6Vp के लिए।

चरणों को जोड़कर, हम आउटपुट वोल्टेज बढ़ाते हैं। इनपुट के सापेक्ष 2Vp, 4Vp, 6Vp, 8Vp, 10 Vp, 12Vp इत्यादि। कम से कम सैद्धांतिक रूप से - व्यवहार में, सर्किट में नुकसान होगा, और आउटपुट इतना महान नहीं होगा, लेकिन हमारे उद्देश्यों के लिए यह बिल्कुल सटीक नहीं होना चाहिए।

हमारे सिस्टम पर वापस लौटना: हम उच्च वोल्टेज की एक प्रत्यक्ष धारा (लगभग 6-7 केवी) देना चाहते हैं। सर्किट को सरल बनाने के लिए, मैंने सीधे 230 वी एसी को लागू करने का फैसला किया (जैसे कि भारतीय पावर ग्रिड में वोल्टेज है) [जैसा कि रूसी / लगभग। ट्रांस।]। मान लीजिए कि हम 15 चरणों के साथ एक गुणक बनाते हैं, तो आउटपुट पर हमें 230V x 2 x 15 = 6900 V (सैद्धांतिक रूप से) का डीसी वोल्टेज मिलता है। आयनीकरण के लिए पर्याप्त।

मैं इनपुट में एक ट्रांसफार्मर जोड़ सकता था, और आउटपुट वोल्टेज को कम चरणों के साथ बढ़ा सकता था, लेकिन पहले प्रोटोटाइप के लिए मैं सब कुछ बहुत सरल बनाना चाहता था। इसलिए, हम 15 चरणों और 230 वी के एक इनपुट वोल्टेज को छोड़ देंगे।

अगला हमें घटकों का चयन करने की आवश्यकता है। सर्किट बहुत सरल है - दो कैपेसिटर और प्रति चरण दो डायोड। हम उनके मूल्यों का चयन कैसे करते हैं और शक्ति का मूल्यांकन करते हैं?

और यहां आपको सर्किट के सिद्धांत की उचित समझ की आवश्यकता है। यह देखा जा सकता है कि प्रत्येक चरण में डायोड या कैपेसिटर के पार वोल्टेज 2Vp से अधिक नहीं होता है। संभावित अंतर हमेशा 2 वीपी होता है, इसलिए हमें उच्च-वोल्टेज डायोड और कैपेसिटर पर पैसा खर्च करने की आवश्यकता नहीं है। चूंकि 230 वी इनपुट के लिए आता है, 500 वी या उच्चतर पर रेटेड किसी भी संधारित्र पर्याप्त होगा। इसकी क्षमता महत्वपूर्ण नहीं है, इसलिए मैंने एक 0.1 यूएफ संधारित्र और 630 वी चुना। मैंने सतह माउंट को चुना क्योंकि मैं ऐसे घटकों को मिलाप करता था। मैंने 1000 V के लिए 1N4007 डायोड चुना। मुख्य चीज तैयार है। सामग्री की सूची योजना के साथ डाउनलोड की जा सकती है।

पीसीबी डिजाइन

महत्वपूर्ण घटकों का चयन करने के बाद, बाकी का चयन करें। हमें डिवाइस को पावर आउटलेट में प्लग करने की आवश्यकता है, इसलिए आउटपुट पर हमें एक पर्याप्त बड़े मूल्य के साथ एक रोकनेवाला की आवश्यकता होती है ताकि कुछ भी न हो (उदाहरण के लिए, ताकि यदि आप गलती से सर्किट को छू लें, तो आपके माध्यम से कोई भी प्रवाह नहीं होगा)। मैं चालू को कम से कम करना भी चाहूंगा ताकि डिवाइस चालू होने पर कम से कम ऊर्जा का उपभोग करे। मैंने दो 10 एम chose प्रतिरोधक (0.25 डब्ल्यू, सहिष्णुता 1%, केस 1026) को चुना और इससे हमें माइक्रोएम्प में मापा गया करंट मिलेगा।

घटकों को खरीदने के लिए, मैंने LCSC.com स्टोर को चुना। यह Digikey या Mouser से सस्ता है। मापदंडों की एक खोज ने मुझे एक अवरोधक 1206W4F1005T5E दिया ।

मैं एक एलईडी संकेतक भी स्थापित करना चाहूंगा जो डिवाइस चालू होने पर रोशनी करता है। इसके माध्यम से बहने वाली धारा बहुत छोटी होनी चाहिए। मैंने अन्य परियोजनाओं में इस एलईडी का उपयोग किया, यह 2 एमए के वर्तमान में बहुत अच्छी तरह से चमकता है। वर्तमान को सीमित करने के लिए, मैंने दो 51 kΩ रेसिस्टर (230 V / 2 mA 115 kΩ देता है) लिया। दो प्रतिरोधक गर्मी को अधिक प्रबल रूप से फैलाते हैं (P = I ² R: (2 mA) ² x 51 kΩ = 0.2 W)। इसलिए, मैंने दो 51 kΩ और 0.5 W प्रतिरोधों को चुना। LCSC पर, यह CR1210J51K0P05Z है ।

अब हमें यह समझने की आवश्यकता है कि आउटपुट क्या होगा। समाप्त आयनों के विश्लेषण से यह इस प्रकार है कि नकारात्मक आयनों को धूल के कणों के हस्तांतरण के लिए हमें कुछ तेज चाहिए। मैंने सिलाई की सुइयों का उपयोग करने का फैसला किया, उन्हें बाहर निकलने पर एक बड़े क्षेत्र में मिलाप किया। मैंने स्थानीय बाजार में 30 रुपये ($ 0.4) के लिए सुइयों का एक सेट चुना। सिद्धांत रूप में, तेज छोर के साथ कोई भी प्रवाहकीय सामग्री उपयुक्त है। शार्प-टिप्ड कार्बन फाइबर सबसे अच्छा काम करेगा। अधिक तेज युक्तियां, अधिक आयनीकरण।



इस सब को ध्यान में रखते हुए, चलो बोर्ड को डिजाइन करते हैं। इस परियोजना के लिए, मैं ईगल का उपयोग कर रहा हूं। मुझे निम्नलिखित योजना मिली:



इसमें प्रत्यावर्ती धारा के इनपुट के लिए दो मंच हैं, गुणक के 15 चरण, करंट को कम करने के लिए प्रतिरोधक, आउटपुट पर एक बड़ा क्षेत्र और एक एलईडी संकेतक के लिए एक सर्किट। मेरा सुझाव है कि आप हमेशा अपने द्वारा उपयोग किए जाने वाले घटकों की संख्या लिखें, ताकि भविष्य में उन्हें खोजना और उन्हें क्रमबद्ध करना आसान हो जाए। सभी घटकों ने मुझे $ 7.8 की लागत दी, और इसमें से अधिकांश कैपेसिटर गए।

मैंने इस सर्किट को लम्बा बनाने का फैसला किया। बोर्ड को माउंट करने के लिए, मैंने छेद कोनों में रखा, और मैं एम 3 शिकंजा के लिए छेद का उपयोग करता हूं। बोर्ड का आयाम 145 x 40 मिमी है, प्रवेश बाईं तरफ है और तेज सुइयों को टांका लगाने के लिए बड़ा क्षेत्र दाईं ओर है। सुनिश्चित करें कि डायोड के प्लेसमेंट दिशाएं चिह्नित हैं, क्योंकि इससे डिवाइस को इकट्ठा करना बहुत आसान हो जाएगा।



अब आपको जेरब प्रारूप में एक बोर्ड खींचने और निर्माता को भेजने की आवश्यकता है। मैं इन उद्देश्यों के लिए JLCPCB के साथ सहयोग कर रहा हूं। प्रोटोटाइप बोर्ड की लागत बहुत कम है। शुल्क आपको 10 टुकड़ों की खरीद के लिए $ 0.8 (डिलीवरी सहित नहीं) खर्च करेगा।

यदि आप फ़ाइलों से मेरा नाम, दिनांक और बोर्ड का नाम हटाना चाहते हैं, तो ईगल बोर्ड फ़ाइलों को संपादित करें। यहाँ अंतिम बोर्ड कैसा दिखेगा:



आप इसे फ्यूजन 360 में आयात कर सकते हैं और इस सुंदरता को प्राप्त कर सकते हैं:

मैंने संयुक्त रूप से JLCPCB और LCSC के साथ घटकों से एक बोर्ड का आदेश दिया। एक साथ ऑर्डर करते समय $ 15 की डिलीवरी पर छूट मिलती है। बोर्ड और घटकों की लागत लगभग $ 9 (शिपिंग सहित नहीं) है। एक-डेढ़ हफ्ते में सब कुछ मेरे पास आ गया। जेएलसी की एक बोर्ड असेंबली सेवा है, लेकिन मैं खुद सब कुछ करना पसंद करता हूं।

विधानसभा और निरीक्षण

यहाँ JLCPCB बोर्ड है। मैंने ENIG-RoHS फिनिश को चुना क्योंकि यह प्रेटीयर है। लेकिन एचएएसएल ट्रिम सस्ता होगा।



सभी एसएमडी घटकों को मिलाते हुए मुझे लगभग एक घंटे का समय लगा। एक स्थानीय स्टोर में, मैंने 2 मीटर तार और एक आउटलेट से कनेक्ट करने के लिए एक प्लग खरीदा। मैंने तार पर गाँठ बांध दिया ताकि तार प्लग से बाहर न आए।

अगला चरण वैकल्पिक है, लेकिन मैं इसकी अत्यधिक अनुशंसा करता हूं। मैंने एक ऐसी कंपनी का रुख किया जहां लेजर कटिंग है, 3 मिमी की मोटाई के साथ Plexiglas का एक टुकड़ा लिया, और इसके साथ एक सुरक्षात्मक आवरण काट दिया। मैं ऐसा करने की सलाह देता हूं - जब मैंने बोर्ड का परीक्षण किया, तो कई बार मुझे एक महत्वपूर्ण बिजली का झटका लगा जब मैंने गलती से कैपेसिटर को छुआ। सभी फ़ाइलों के साथ काटने के लिए DXF फ़ाइल भी शामिल है।



मैंने M3 प्लास्टिक के शिकंजे का उपयोग करते हुए सर्किट बोर्ड को कवर को 5 मिमी लंबा और प्लास्टिक के पैरों को 20 मिमी लंबा बनाया।



मैंने एक्ज़िट पैड को सात सुइयों को मिलाया। अधिक, बेहतर। लंबाई का अंतर मायने नहीं रखता।



डिवाइस को पावर आउटलेट में प्लग करने और जांचने का समय है। एलईडी को प्रकाश करना चाहिए, और आदर्श रूप से, डिवाइस को काम करना चाहिए।



आप अपनी गीली हथेलियों को सुइयों पर उठाकर (बस उन्हें स्पर्श न करें!) प्रदर्शन को जल्दी से देख सकते हैं। आप सुइयों से आने वाली ठंडी हवा की आवाजाही को महसूस करेंगे। यह आयनीकरण है। नकारात्मक आयनों को पीछे हटाना और सुइयों की युक्तियों से लगातार उड़ना।

यह साबित करने के लिए कि उपकरण धुएं और धूल का कारण बन सकता है, मैंने एक पारदर्शी जग तैयार किया, इसे धुएं से भर दिया, और डिवाइस को इसमें सुइयों के साथ भर दिया। डिवाइस को चालू करने के बाद, धुएं के कण बहुत जल्दी से बस गए।

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वीडियो में, ऐसा लगता है कि हवा को जंग में उड़ाने के कारण धुआं बिखरा हुआ है। वास्तव में, वहाँ कोई मसौदा नहीं है - जग बंद है। इसका प्रभाव नकारात्मक आयनों के प्रतिकर्षण के कारण होता है, और हवा बहुत तेजी से जग के माध्यम से प्रसारित होने लगती है।

यह सुनिश्चित करने के बाद कि उपकरण काम कर रहा है, मैंने इसे पावर आउटलेट में प्लग किया और इसे काम करने के लिए छोड़ दिया। यह बिना किसी समस्या के अपने आसपास की धूल को फैलाना चाहिए। आदर्श रूप से, इसे खिड़की के बगल में स्थापित करें जहां ड्राफ्ट बह रहा है, ताकि डिवाइस पास से गुजरने वाली सभी धूल को आयनित करे। मैं इसे लगाने और इसे छोड़ने की योजना बना रहा हूं।

ऊर्जा की खपत के बारे में क्या? यह बहुत छोटा है। एलईडी सबसे ज्यादा खपत करता है। इसमें लगभग 2 mA लगते हैं। एक वर्ष के लिए, डिवाइस को 230 V x 2 mA x 24 h 365 d = 4 kW * h तक हवा करनी चाहिए। हमारे लिए प्रति वर्ष 4 रुपये ($ 0.05) खर्च होंगे। पैसे बचाने के लिए, आप बस सर्किट से एलईडी को हटा सकते हैं, फिर बिजली की खपत 1000 गुना कम होगी, और यह संभावना नहीं है कि आप इसे मीटर पर भी नोटिस कर सकते हैं।

और इसलिए हमने केवल $ 10 के लिए एक आयनाइज़र को एक साथ रखा। मुझे आशा है कि यह आपके फेफड़ों में जमा धूल की मात्रा को कम करने में मदद करता है।

जब उसने कुछ हफ़्ते के लिए काम किया है, तो आप देखेंगे कि उसके आस-पास धूल जमा होने लगती है। यह सामान्य है। इससे बेहतर है कि आप उसे सँभालें।

संयुक्त राज्य अमेरिका और उन देशों के लिए जहां वोल्टेज 110 वी है, आउटपुट वोल्टेज कम होगा (सैद्धांतिक रूप से 3 केवी के बारे में), लेकिन आयनर को अभी भी काम करना चाहिए।

डिवाइस में और क्या सुधार किया जा सकता है: सुइयों को कंडक्टिव कार्बन फाइबर ब्रश से बदलें। डिवाइस में जितना अधिक तेज अंत होगा, उतना बेहतर आयनीकरण होगा। यदि आप एक बड़े क्षेत्र में युक्तियों को वितरित करते हैं, तो हवा की एक बड़ी मात्रा को आयनित करने की संभावना बढ़ जाती है।

अंतभाषण

इस लेख के जारी होने के बाद, कुछ लोग चिंतित थे कि उपकरण भी ओजोन उत्पन्न कर सकता है। हालांकि, ओजोन जनरेटर की ऑपरेटिंग योजना थोड़ी अलग है (हालांकि कोरोना डिस्चार्ज का सिद्धांत समान है)। कुछ हफ़्ते के लिए जो यह उपकरण मेरे लिए काम कर रहा है, ऐसा लगता है कि यह कोई ओजोन उत्पन्न नहीं करता है (या यह इतना छोटा है कि मुझे नहीं लगता)।

इसके अलावा ionizers और एयर प्यूरिफायर के बीच अंतर के बारे में। Ionizer purifiers में स्थापित HEPA फिल्टर के लिए एक प्रतिस्थापन के रूप में सेवा नहीं कर सकता। Ionizers केवल हवा से धूल जमा करने में मदद करते हैं। ये कण फर्श पर बने रहते हैं। यह धुएं के कणों को नहीं फंसाता है, जैसा कि एक फिल्टर क्लीनर करता है।

सुरक्षा

यदि आप ऐसे उपकरण को इकट्ठा करने का निर्णय लेते हैं, तो सावधान रहें। इनपुट पर उच्च वोल्टेज के साथ काम करते समय उपाय करें और आउटपुट पर प्रत्यक्ष वर्तमान। बच्चों को डिवाइस न दें।

सुनिश्चित करें कि एसी केबल अच्छी तरह से सोल्ड हैं और बोर्ड के बाहर नंगे तार नहीं हैं।

प्लास्टिक कवर का उपयोग करें; इसे चालू करने पर सर्किट घटकों को स्पर्श न करें। एक अछूता संभाल कंडक्टर के साथ छोटा करके कैपेसिटर का निर्वहन करें,

पावर केबल पर एक नोड बनाएं जहां यह बोर्ड पर फिट बैठता है ताकि कोई इसे बोर्ड से बाहर न खींचे।