印度工程师Amaldev V的博客文章翻译。
这个项目在我脑海中成熟了大约两年，但我仍然做不到。 项目中没有什么太复杂或太技术化。 任何知道如何用手做某事的人都应该毫无问题地应对。 我将整个项目
免费使用 ，您应该能够订购所有备件并组装设备，花费不到10美元。
背景知识
我现在住在孟买的一间公寓，俯瞰着一条非常繁忙的道路。 从我到达这里的那一刻起，我就一直在尘埃落定，所有东西都落在我头上，我应该打开窗户。 每周打扫公寓需要花费很多精力。 我决定为房间购买空气净化器。 然后我想：自己组装吸尘器有多困难？ 我进行了一项研究，并决定要使自己成为离子发生器（顺便说一句，离子发生器和清洁器是两种不同的设备，但稍后会介绍更多）。 但是，后来我把自己埋在当前的问题中，从没有集合起来。
https://www.instagram.com/p/B6pRxfXJ_jU/但是最近，许多人问我如何设计和制造设备，因此我决定以这个相对简单的项目为例，并详细说明其创建过程以作为指导。
因此，让我们制造一个离子发生器。
研究成果
如果您想自己做某事，请先使用Google进行研究。 在我们的案例中，让我们弄清楚什么是离子发生器，以及它的基本原理。
空气离子发生器（或负离子发生器，或Chizhevsky枝形吊灯）是一种使用高压将空气分子离子化（带电）的设备。 负离子或阴离子是具有一个或多个额外电子的粒子，这就是为什么它们的总电荷为负的原因。
到目前为止，这似乎很简单。 电离器通过给它们带负电荷来从空气中除去颗粒，然后这些颗粒被吸引到带正电的表面（墙壁/地板）上。 结果，颗粒沉降更快，使空气清洁。 这正是我们需要的-从空气中清除灰尘，以免吸入灰尘。
因此，在仅搜索5分钟之后，我们已经知道我们需要制作一个具有高电压的系统，该系统将使粒子带负电荷。 起初，我有些灰心，因为我以前没有做过高压系统，如果您不小心使用此类系统，一切都会很糟糕。
然后，我们去寻找市场上已经可以使用该技术的设备。 我这样做是为了了解人们用来创建此类设备的电路类型。 如果市场上有使用相同技术的设备，请向它学习。
人们在设备上花费了大量的工时。 从他们的例子中学习以创建自己的系统，该系统至少与完成的系统相似，或者从其他人的错误中学习并改善系统。
为此，Google也会为您提供最佳帮助。 我发现了一些离子发生器在1980年代所做的证据。 如果这项技术过时，我可以看一下如何拆卸这些设备的说明。 我们正在Google中寻找“电离器拆解”的内容，并且发现了很多展示设备内部信息的视频。
BigClive强烈推荐的视频。
根据这些视频，我意识到可以使用电压倍增器来制造高压系统，而且并不难。 因此，让我们继续进行电子设计。
电子设计
我们需要
一个电压倍增器 。 首先，从免费内容中学习一切。 在没有先免费学习一切之前，切勿做任何事情。 这很重要。
您需要花时间研究，否则您将犯同样的错误。 我花了几个小时研究电压倍增器的设备。 通常，使用最简单的解决方案
Cockcroft-Walton生成器 。
开发复杂解决方案时，我尝试遵循的原则之一是“
保持IT简单，愚蠢” 。 或者只是吻。
因此，Cockcroft-Walton发生器非常适合我。 它于1932年开发，此后已在数百种设备中使用。 因此，这是一个相当可靠的实施方案。 一个小谷歌，我发现了
戴夫·琼斯的一段
视频，解释了该电路的工作原理。 我建议观看视频以更好地理解这一点。
实际上，该电路由两个二极管和两个“背对背”连接的电容器组成。 具有峰值电压Vp的交流电被施加到输入。 电路的第一部分对输入信号进行移位，以便在输出端获得峰值电压为2Vp的恒定电流。 再加上一步，我们得到4Vp。 您可能会认为，下一步会将这个值增加到8Vp，但不会-仅增加到6Vp。
通过增加步骤，我们增加了输出电压。 相对于输入2Vp，4Vp，6Vp，8Vp，10 Vp，12Vp等。 至少从理论上讲-在实践中，电路中会存在损耗，并且输出不会那么大，但就我们的目的而言，它应该不是非常准确。
回到我们的系统：我们要发出高压直流电（大约6-7 kV）。 为了简化电路，我决定直接对其施加230 V交流电（印度电网中的电压）[俄文/约5倍。 翻译]。 假设我们有一个15阶的乘法器，那么在输出端得到的直流电压为230V x 2 x 15 = 6900 V（理论上）。 足以用于电离。
我可以在输入端增加一个变压器，并以较少的步长增加输出电压，但是对于第一个原型，我想使一切变得非常简单。 因此，我们将保留15步，输入电压为230V。
接下来，我们需要选择组件。 电路非常简单-每级两个电容器和两个二极管。 我们如何选择它们的值和额定功率？
在这里，您需要对电路原理有适当的了解。 可以看出，在每个阶段，二极管或电容器两端的电压均不超过2Vp。 电位差始终为2Vp，因此我们无需在高压二极管和电容器上花钱。 由于输入电压为230 V，因此任何额定值为500 V或更高的电容器就足够了。 它的容量并不重要，因此我选择了一个0.1 uF的电容器和630 V的电源。我选择了表面贴装，因为我曾经焊接过此类组件。 我选择了1000 V的二极管1N4007。准备就绪。 资料清单可以
随计划一起下载 。
PCB设计
选择了重要的组件之后，让我们选择其余的组件。 我们需要将设备插入电源插座，因此在输出端需要一个足够大的电阻，以使任何情况都不会发生（例如，如果您不小心触摸电路，则不会有电流流过）。 我还想将电流降至最低，以便在开启设备时消耗尽可能少的能量。 我选择了两个10MΩ电阻（0.25 W，容差1％，案例1026），这将为我们提供以微安为单位的电流。
要购买组件，我选择了商店
LCSC.com 。 它比Digikey或Mouser便宜。 通过参数搜索得到了电阻
1206W4F1005T5E 。
我还想安装一个LED指示灯，该指示灯在设备打开时会亮起。 流经它的电流必须很小。 我在其他项目中使用了
该LED ，它在2 mA电流下发光良好。 为了限制电流，我采用了两个51kΩ电阻（230 V / 2 mA给出115kΩ）。 两个电阻的散热能力更强（P = I
2 R：（2 mA）
2 x 51kΩ= 0.2 W）。 因此，我选择了两个51kΩ和0.5 W的电阻器。 在LCSC上，这是
CR1210J51K0P05Z 。
现在我们需要了解输出结果。 从对最终离子发生器的分析可以看出，要将负离子转移到粉尘颗粒中，我们需要一些尖锐的东西。 我决定使用缝衣针，将其焊接到出口处的较大区域。 我在当地市场上选择了一套针头，价格为30卢比（0.4美元）。 原则上，任何具有尖锐末端的导电材料都是合适的。 尖的碳纤维将是最好的。 尖端越尖锐，电离越多。
考虑到所有这些，让我们设计电路板。 对于这个项目，我正在使用Eagle。 我得到以下方案：
它有两个交流输入平台，15阶乘法器，一个用于减小电流的电阻器，一个大面积的输出以及一个用于LED指示器的电路。 我建议您始终写下所用组件的编号，以便将来搜索和订购它们时更加容易。 所有组件的成本为7.8美元，其中大部分用于电容器。
我决定延长该电路。 为了安装该板，我在角上放置了孔，然后将这些孔用于M3螺钉。 电路板的尺寸为145 x 40 mm，入口在左侧，右侧是用于焊接锋利针的较大区域。 确保标记了二极管的放置方向，因为这样可以更容易地组装设备。
现在，您需要以Gerber格式绘制板并将其发送给制造商。 为此，我正在与JLCPCB合作。 原型板的成本非常低。 费用为购买10件物品的费用为$ 0.8（不包括运费）。
如果要从文件中删除我的姓名，日期和棋盘名称，请编辑Eagle Board文件。 这是最终的董事会外观：
您可以将其导入Fusion 360，并获得以下效果：
我将订购JLCPCB的电路板和组件与LCSC结合在一起。 一起订购时，可享受15美元的折扣。 电路板和组件的成本约为9美元（不包括运费）。 一个半星期后，一切都来了。 JLC提供电路板组装服务，但我喜欢自己做所有事情。
组装检查
这是JLCPCB板。 我选择ENIG-RoHS表面处理是因为它更漂亮。 但是，HASL修剪会更便宜。
焊接所有的SMD组件花了我大约一个小时。 在当地一家商店，我买了2米长的电线和一个用于连接插座的插头。 我在电线上打结，以免电线从插头中脱出。
下一步是可选的，但我强烈建议您这样做。 我转到一家进行激光切割的公司，拿了一块厚度为3毫米的有机玻璃，并从上面切了一个保护套。 我建议这样做-当我测试电路板时，几次不小心触摸电容器，会感到严重的电击。 用于剪切的DXF文件也包含在
所有文件中 。
我用5毫米长的M3
塑料螺钉将盖子拧到电路板上，并做成20毫米长的
塑料脚 。
我将七根针焊接到出口垫上。 越多越好。 长度的差异并不重要。
现在是时候将设备插入电源插座并进行检查了。 LED应该点亮，并且理想情况下，设备应该可以工作。
您可以通过将湿手掌举到针上来快速检查性能（只是不要触摸它们！）。 您会感觉到来自针头的冷空气在运动。 这是电离。 负离子排斥并不断从针尖飞走。
为了证明该设备会导致烟雾和灰尘沉淀，我准备了一个透明的水罐，装满了烟雾，然后用针将其放入其中。 打开设备后，烟雾颗粒很快沉降。
https://www.instagram.com/p/B6pRxfXJ_jU/在视频中，似乎是由于罐中的空气吹散了烟雾。 实际上，那里没有吃水-水罐是关闭的。 其影响是由于负离子的排斥，空气很快就开始在水罐中循环。
确保设备正常工作后，我将其插入电源插座，然后使其正常工作。 它应该将灰尘散布在周围，没有任何问题。 理想情况下，将其安装在吹入气流的窗户旁边，以使设备电离通过的所有灰尘。 我打算戴上它，然后放它。
能源消耗呢？ 它很小。 LED消耗最大。 大约需要2 mA。 一年中，设备的绕组必须达到230 V x 2 mA x 24 h 365 d = 4 kW * h。 对于我们来说，每年的费用为4卢比（0.05美元）。 为了省钱，您只需从电路上拆下LED即可，其功耗将减少1000倍，并且您甚至不可能在电表上注意到它。
因此，我们组装了一个仅售10美元的离子发生器。 我希望它有助于减少沉积在肺部的灰尘量。
他工作了几周后，您会发现灰尘开始在他周围堆积。 这很正常。 她比你吸她更好。
对于电压为110 V的美国和国家/地区，输出电压会更低（理论上约为3 kV），但是电离器仍然可以工作。
该设备还有什么可以改进的：用导电碳纤维刷代替针头。 装置的末端越尖锐，电离越好。 如果您将吸头分布在较大的区域，则电离大量空气的机会会增加。
后记
本文发布后，有些人担心该设备还会产生臭氧。 但是，臭氧发生器的运行方案略有不同（尽管电晕放电的原理保持不变）。 这个装置已经为我工作了几周，似乎它不会产生任何臭氧（或者它太小以至于我感觉不到）。
还涉及电离器和空气净化器之间的差异。 电离
器不能替代净化
器中安装的
HEPA过滤器。 电离器仅有助于沉积空气中的灰尘。 这些颗粒保留在地板上。 它不会像滤网清洁器那样捕获烟尘颗粒。
安全性
如果决定组装这样的设备，请当心。 在输入端使用高压交流电而在输出端使用直流电时，请采取措施。 请勿将设备交给儿童。
确保交流电缆焊接正确，并且板子外面没有裸线。
使用塑料盖；打开时请勿触摸电路组件。 用绝缘的手柄导体使电容器短路，使电容器放电，
在电源电缆上适合连接板的地方做一个节点，以防止没人将其从板上拉出。