ОЗОНАТОР И ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ ДЛЯ НЕГО
OZONE GENERATOR AND POWER SUPPLY THEREFOR

Изобретение относится к устройствам малогабаритных озонаторов модульного типа, вырабатывающих озоновоздушную смесь непосредственно из атмосферного воздуха без какой-либо ее подготовки и сушки для широкого диапазона температур и влажности. Озонатор может быть использован для обработки складов и хранилищ от вредителей, бактерий и микробов, а также в бытовых целях, для очистки и обеззараживания жилых помещений.
Наиболее близким к предлагаемой конструкции озонатора является озонатор, генератор озона которого содержит диэлектрический каркас, первый и второй электроды с диэлектрическим барьером между ними, подключенные к источнику питания (см. патент RU №2394756, опубл. 20.07.2010).
Недостатком его является сложность конструкции, ненадежность в работе, нестабильность параметров.
Технической задачей предлагаемого изобретения является упрощение конструкции, обеспечение технологичности изготовления, повышение надежности в работе, уменьшение габаритов, снижение стоимости упрощение конструкции.
Для решения поставленной задачи озонатор содержит источник питания и генератор озона, в состав которого входят диэлектрический каркас, первый и второй электроды с диэлектрическим барьером между ними, подключенные к источнику питания, причем диэлектрический каркас генератора озона выполнен из пластины стеклотекстолита двухсторонней печатной платы, из медной фольги которой по обе стороны пластины стеклотекстолита выполнены два первых электрода, соединенные с первым выходом источника питания, а диэлектрический барьер выполнен в виде двух пластин из слюды толщиной 0,1-0,3 мм, расположенных с двух сторон с наложением на пластины из медной фольги первых электродов, а второй электрод выполнен одножильным медным проводом диаметром 0,1-0,3 мм в один слой, намотанным поверх пластин из слюды в виде прямой и обратной спирали шагом 2,5-10 мм, и соединен обоими концами со вторым выходом источника питания
Отличительной особенностью предлагаемого технического решения является то, что диэлектрический каркас генератора озона выполнен из пластины стеклотекстолита двухсторонней печатной платы, из медной фольги которой по обе стороны пластины стеклотекстолита выполнены два первых электрода, соединенные с первым выходом источника питания, а диэлектрический барьер выполнен в виде двух пластин из слюды толщиной 0,1-0,3 мм, расположенных с двух сторон с наложением на пластины из медной фольги первых электродов, а второй электрод выполнен одножильным медным проводом диаметром 0,1-0,3 мм в один слой, намотанным поверх пластин из слюды в виде прямой и обратной спирали шагом 2,5-10 мм, и соединен обоими концами со вторым выходом источника питания.
Наиболее близким к предлагаемому источнику питания озонатора является источник питания, содержащий источник постоянного напряжения, генератор напряжения высокой частоты и трансформатор, связанные с блок управления (см. патент RU №2196729 опубл. 20.01.2009).
Недостатком его является нестабильность работы генератора озона и низкий уровень надежности озонатора.
Технической задачей предлагаемого устройства источника питания озонатора является повышение стабильности работы генератора озона, повышение надежности озонатора и срока его службы, снижение потребления электроэнергии.
Для решения поставленной технической задачи источник питания озонатора содержит источник постоянного напряжения, генератор напряжения высокой частоты и трансформатор, связанные с блоком управления, при этом блок управления выполнен с возможностью генерирования импульсов частотой 10-40 кГц с возможностью установки периода работы 6-11 мс, времени генерации импульсов в одном периоде 1 мс и паузы в этом периоде 5-10 мс, генератор напряжения высокой частоты содержит два электронных ключа, выполненных в виде двух полевых транзисторов, а трансформатор содержит дополнительную обмотку отрицательной обратной связи, связанную с источником постоянного напряжения через блок управления, при этом между источником постоянного напряжения и генератором напряжения высокой частоты установлен измерительный резистор, связанный с блоком управления.
Особенностью предлагаемого технического решения является то, что блок управления выполнен с возможностью генерирования импульсов частотой 10-40 кГц с возможностью установки периода работы 6-11 мс, времени генерации импульсов в одном периоде 1 мс и паузы в этом периоде 5-10 мс, генератор напряжения высокой частоты содержит два электронных ключа, выполненных в виде двух полевых транзисторов, а трансформатор содержит дополнительную обмотку отрицательной обратной связи, связанную с источником постоянного напряжения через блок управления, при этом между источником постоянного напряжения и генератором напряжения высокой частоты установлен измерительный резистор, связанный с блоком управления.
Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 представлен вид на генератор озона сбоку, на фиг. 2 - вид на генератор озона сверху, на фиг. 3 - схема источника питания озонатора.
Озонатор содержит генератор озона (излучатель) с источником питания. Причем генератор озона содержит диэлектрический каркас 2, первый и второй электроды с диэлектрическим барьером между ними, подключенные к источнику питания. Диэлектрический каркас 2 генератора озона выполнен из пластины стеклотекстолита двухсторонней печатной платы, из медной фольги которой по обе стороны пластины стеклотекстолита выполнены два первых электрода 3, 4, соединенные с первым выходом источника питания. Такое выполнение генератора озона значительно упрощает конструкцию. Диэлектрический барьер выполнен в виде двух пластин 5, 6 из слюды толщиной 0,1-0,3 мм, расположенных с двух сторон с наложением на пластины из медной фольги первых электродов 3, 4. Слюда обеспечивает высокое напряжение пробоя, а следовательно, надежность и долговечность устройства. Второй электрод 7 выполнен одножильным медным проводом диаметром 0,1-0,3 мм в один слой, намотанным поверх пластин 5, 6 из слюды в виде прямой и обратной спирали шагом 2,5-10 мм, и соединен обоими концами со вторым выходом источника питания. Использование медного провода диаметром 0,1-0,3 мм и предлагаемая схема намотки позволяет удерживать слюду без клея, что упрощает конструкцию.
Источник питания содержит источник постоянного напряжения 8 с блоком управления 9, выполненным в виде микроконтроллера, а также генератор напряжения высокой частоты 10 и трансформатор 11. Генератор напряжения высокой частоты 10 содержит два электронных ключа, выполненных в виде двух полевых транзисторов. Блок управления 9 содержит генератор импульсов частотой 10-40 кГц с возможностью установки периода работы 6-11 мс, времени генерации импульсов в одном периоде 1 мс и паузы в этом периоде 5-10 мс.
Это позволяет сохранять стабильный температурный режим. Использование частоты 10-40 кГц позволяет использовать малогабаритный трансформатор 11. Трансформатор 11 содержит дополнительную обмотку отрицательной обратной связи, связанную с источником постоянного напряжения 8 через блок управления 9. Между источником постоянного напряжения 8 и генератором напряжения высокой частоты 10 установлен измерительный резистор 12, связанный с блоком управления 9. Блок управления 9 связан с генератором напряжения высокой частоты 10.
Озонатор работает следующим образом.
Источник постоянного напряжения представляет собой источник питания с регулируемым выходным напряжением 5-15 В. Параметры источника постоянного напряжения 8 регулируются блоком управления 9. Трансформатор служит для трансформации низкого напряжения в напряжение питания генератора озона (1-3 кВ).
С источника питания напряжение подается на генератор напряжения высокой частоты 10. Блок управления 9 вырабатывает импульсы прямоугольной формы с частотой 10-40 кГц с периодом работы 6-11 мс, временем генерации импульсов в одном периоде 1 мс и паузы в этом периоде 5-10 мс. От блока управления 9 сигналы в виде импульсов напряжения поступают на генератор напряжения высокой частоты 10. Генератор напряжения высокой частоты 10 производит коммутацию напряжения подаваемого на первичную обмотку трансформатора 11 с помощью электронных ключей, повторяющих форму сигнала с блока управления 9. Один вывод трансформатора 11 связан с двумя первыми электродами 3, 4 генератора озона 1, а второй вывод связан с общим проводом питания (нейтралью) и со вторым электродом 7 генератора озона 1. Устройство источника питания обеспечивает между первыми электродами 3, 4 и вторым электродом 7 напряжение 1-3 кВ. С дополнительной обмотки трансформатора 11 напряжение подается на вход блока управления 9. При этом блок управления 9 отслеживает заданный уровень выходного напряжения трансформатора 11. С измерительного резистора 12 напряжение подается в блок управления 9, что позволяет контролировать величину тока в цепи питания генератора напряжения высокой частоты 10, трансформатора 11 и генератора озона 1 и осуществлять стабилизацию работы источника питания.
Такие параметры устройства обеспечивают стабильный температурный режим, надежность и долговечность работы озонатора. В опытном образце устройства использовался микроконтроллер STM8L152K4U6, полевые транзисторы RLML6344, измерительный резистор 0,47 Ом. Испытания опытного образца озонатора показали на генераторе озона при напряжении 1,1 кВ, амплитуду тока равную приблизительно 0,12 А, при мощности, потребляемой устройством, равной примерно 4 Вт.
Озонатор был испытан в термокамере при температуре -10°C и +40°C. Испытания проводились в течение семи дней. Испытания показали, что предлагаемое устройство озонатора обеспечивает безотказную длительную работу в этом диапазоне температур. При этом температура генератора озона не превышала +100°C. Максимальный допустимый выходной ток генератора 4 А. Максимальное допустимое напряжение на выходе генератора 30 В. Напряжение питания озонатора 8…50 В. Потребляемая мощность не более 7 Вт.