ОБГРУНТУВАННЯ СТРУКТУРИ ПРИЛАДУ КОНТРОЛЮ СТУПЕНЯ  ІОНІЗАЦІЇ В ПРИМІЩЕННІ

 

Авраменко С. В., Тарасюк В. П.
Донецький національний технічний університет, м. Донецьк
кафедра електронної техніки

 

Тезисы доклада на 3 научно-практической конференции студентов и аспирантов "Погляд у майбутнє приладобудування ", 27-29 апреля 2010 г., ПБФ, НТУУ "КПІ", Киев.

 

Abstract
Avramenko S. V., Tarasyuk V.P. Ground of structure of device of control of ionicity in an apartment.  The problem of control of ionization of air in apartments is enough actual. Control after ionization was needed as a method of observance of sanitary norms, and also as a method of avoidance of negative consequences for a health. Automation of this process - one of tasks of modern science. It is suggested to consider the variant of creation of this device  on the basis of meter of ions straight related to the ionizer.
        В основу принципу дії приладу контролю ступеню іонізації, структурна схема якого наведена на рисунку 1, покладено іонізаційний  метод.

Рисунок  1 - Структурна схема приладу контролю ступеня  іонізації в приміщенні

           Аспіраційна камера призначена для отримання і перетворення інформації про значення концентрації аероіонів в електричний сигнал (струм)

,   

де  q – заряд іона, Кл,
А – ефективна зона на колекторних пластинах, см2,
N - концентрація іонів - число іонів в кубічному сантиметрі,
I – струм на виході аспіраційної камери,
V -  швидкість потоку повітря, см/с.

        Аспіраційна камера являє собою блок, що складається з власне аспіраційної іонної камери, що розташована першою у напрямку руху повітря і є датчиком приладу, і вентилятора.  Вентилятор призначається для  засмоктування досліджуваного повітря в простір камери. З потоком повітря в аспіраційну камеру поступають іони. У робочому об'ємі камери на іони діє електростатичне поле, яке створюється джерелами живлення камери  Ек”+”,  Ек”-”. Під дією електростатичного поля, створюваного напругою, іони відхиляються у бік вбираючих електродів позитивної і негативної полярностей  та осідають на них в перебігу часу накопичення заряду Тн. По закінченню часу накопичення,  електричний заряд  через ключ розряджається  на вхідний опір підсилювача. Таким чином, ми можемо урахувати кількість часток різних полярностей.
        Прилад напряму пов'язаний з іонізатором, який є джерелом негативних іонів, що полегшує задачу їх реєстрації. Кількість позитивних часток треба виявляти безпосередньо з повітря, що засмоктується вентилятором безпосередньо до аспіраційної камери. Схема приладу (див. рис. 4) дозволяє урахувати дестабілізуючі фактори зовнішнього середовища, такі як температура, вологість, тиск та інші. Одержана інформація обробляється і фіксується за допомогою мікропроцесорного блоку. Результати вимірювань після обробки виводяться на індикацію. На основі структурної схеми можна поставити конкретні вимоги до блоків: вихідний струм аспіраційної камери має бути у діапазоні від 0 до 100 А; схема перетворення видаватиме сигнал 0..5 В; згідно до вихідного сигналу аспіраційної камери розрядність АЦП дорівнює 12; використовуємо однокристальний мікропроцесор з виходом на цифрову індикацію і можливістю підключення до персонального комп'ютера.
        Прилад повинен відповідати наступним критеріям:
1. Свідчення не повинні залежати від температури і вологості, що можна забезпечити великим діаметром аспіраційної камери.
2. Необхідно вимірювати не електричну провідність повітря,  оцінюючи іонний склад, а робити виміри концентрації самих іонів, згідно з новими нормами цей показник є обов'язковим. 
3.  Максимальна межа вимірювання концентрації іонів повинна складати - 2,5 мільйони іонів на 1 см3, проте мінімальна може дорівнювати нулю.
4. Ергодичність – невеликі  розміри, маса, зручність у використовуванні.
5. Прилад  має бути безпечним у використанні.
6. Прилад повинен бути повністю автоматичний,   застосування в професійному і непрофесійному використовуванні.
7.   Можливість живлення приладу від акумулятора для автономного живлення.
8. Можливість додавання інтерфейсу для підключення лічильника до персонального комп'ютера.

                Висновки.

  1.         Прилад, структурну схему якого запропоновано у цій роботі, відрізняється від аналогів тим, що здійснює урахування часток обох полярностей окремо, що забезпечується шляхом встановлення двох електродів різних полярностей до аспіраційної камери.

  2.         Прилад має наступні переваги:

- наявність мікропроцесорного блоку, що дає можливість  швидкої обробки інформації та контролювання роботи іонізатору.
- наявність цифрової індикації, та зв'язок з комп’ютером, що поліпшує роботу оператора. 
        Прилад, може знайти застосування на виробництві виробів мікроелектроніки (у складі устаткування для "чистих кімнат"), в комп'ютерних класах, в залах обчислювальних центрів, в текстильній, поліграфічній промисловості, в місцях масового перебування людей  (театри, кінотеатри, торговельні та виставкові центри, тощо) з метою контролю за забезпеченням нормального стану людини в приміщеннях зі штучним мікрокліматом.

Список літератури

      • Чижевский А.Л. Ионизация воздуха как физиологически активный фактор атмосферного электричества. Доклад. Калуга, 1919.

      • Чижевский А.Л. К истории аэроионификации. М., 1930.

      • Соколов А.П. Ионизация воздуха как биологический и терапевтический фактор. Курортное дело. № 1, 2. М., 1925.

      • Поверхностная ионизация (М.: Наука, 1969) Зандберг Э Я, Ионов Н И

      • Методика измерения легких аэроионов воздуха, КГТУ им. Туполева - А. Ф. Туктагулов, Ф. Х. Туктагулов

      • Аэроинизация в медицине. Труды ЦНИЛИ "Проблемы ионификации". Т. 3. Воронеж, 1934, с. 1-18 Чижевский А.Л.