【正文】 用于普通居民家庭中地面毛發(fā)等灰塵的清理，又可用于理發(fā)店美發(fā)廳等易積聚毛發(fā)場合的地 面毛發(fā)等灰塵的清理。但其應(yīng)用依然停留在“高處”，至今尚未走入家庭。本設(shè)計主要介紹高壓產(chǎn)生電路的原理和吸塵頭裝置的設(shè)計。當(dāng)你感覺電擊時，你身上的靜電電 壓已超過 2021 伏！當(dāng)你看到放電火花時你身上的靜電已高達 5000 伏！當(dāng)你聽到放電聲音時，你身上的靜電已高達 8000 伏！但是現(xiàn)代許多高速超大規(guī)模集成電路碰到僅幾十伏或更低的靜電就會遭到損壞。你可能還沒有意識到是靜電這個“幽靈”。 國內(nèi)外近年發(fā)生了多起 因靜電造成的重大人員死亡事故。靜電危害的另一種形式是靜電力的危害，靜電力的吸塵作用會影響產(chǎn)品質(zhì)量，在大規(guī)模集成電路生產(chǎn)中由于靜電使芯片成品率大大降低。另外靜電放電還產(chǎn)生很強的電磁干擾，其頻率非常寬，從低頻至幾千兆赫茲以上。 靜電的應(yīng)用 靜電有很多危害，靜電是否也能利用呢？答案是肯定的，利用靜電能給人類造福。靜電除塵，具有效率高的優(yōu)點，現(xiàn)在很多空氣凈化器就是利用靜電能吸除空氣中的很小的塵埃，使空氣凈化。靜電還有很多應(yīng)用，如靜電處理的種子抗病能力強，病害發(fā)生減少，而且發(fā)芽率高，產(chǎn) 量得到提高； 2 靜電放電產(chǎn)生的臭氧是強化劑，有很強的殺菌作用；經(jīng)過靜電處理的水，既能殺菌又不易起水垢。靜電還可用于噴涂，用靜電噴涂家用電器如洗衣機、電冰箱的外殼非常均勻。一般吸塵器的功率為 400～ 1000W 或更高，便攜式吸塵器的功率一般為250W 及其以下。抽風(fēng)機的轉(zhuǎn)軸上有風(fēng)葉輪，通電后，抽風(fēng)機會以每秒 500 圈的轉(zhuǎn)速產(chǎn)生極強的吸力和壓力，在吸力和壓力的作用下，空氣高速排出，而風(fēng)機前端吸塵部分的空氣不斷地補充風(fēng)機中的空氣，致使吸塵器內(nèi)部產(chǎn)生瞬時真空，和外界大氣壓形成負壓差，在此壓差的作用下，吸入含灰塵的空氣。因氣體經(jīng)過電機時被加熱，所以吸塵器尾部排出的氣體是熱的。吸塵器配上不同的部件，可以完成不同的清潔工作，如配上地板刷可清潔地面，配上扁毛刷可清潔沙發(fā)面、床單、窗簾等，配上小吸嘴可清除小角落的塵埃和一些家庭器具內(nèi)的塵垢。在自然環(huán)境遭到破壞的今天，大氣層中的灰塵越來越多，許多工業(yè)生產(chǎn)，科學(xué)實驗日常生活常常需要除塵處理，高壓靜電除塵是應(yīng)用得最廣泛的一種，它有四個過程：電暈放電，塵粒荷電，帶電塵粒從煙氣中分離，整打清灰。在設(shè)計由低壓直流電供電的高壓除塵裝置之前，首先介紹了目前幾種直流高壓產(chǎn)生電路，根據(jù)直流電壓轉(zhuǎn)換的原理設(shè)計出高壓靜電發(fā)生器產(chǎn)生幾十千伏的高壓，然后分析電場分布的物理模型。目前，靜電技術(shù)在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的日益廣泛，如農(nóng)業(yè)方面的靜電噴霧、靜電選種、靜電促進植物生長和工業(yè)方面的靜電除塵，靜電噴漆、粉末靜電噴涂等，然而至 3 今還沒有人把靜電除塵用于家庭。該裝置 目前 在 市場上還沒有出現(xiàn)，有很好的 應(yīng)用領(lǐng)域和 市場前景。前者的穩(wěn)壓電路、調(diào)節(jié)電路和 顯示 電路均采用模擬電路 控制 ，而后者則是通過 數(shù)字 電路進行自動 控制 。電壓值由電壓表頭指示，這種手工 控制 和指示方式有很多缺點：調(diào)整麻煩，不能很快獲得所需電壓，指針讀數(shù)不精確，也不能在大 負載 和其他異常情況下自動監(jiān)測和自身保 護。下面簡要介紹目前幾種比較常用的高壓靜電產(chǎn)生電路的工作原理。 1234C14 7 0 uC2C30.022R233KR1330R32 2 0R41M78652134N E 5 5 512VTD1放電刷V T 12 S C 1 6 6 3 圖 1 電路原理圖一 該高壓靜電發(fā)生器以 555 為核心，配以升壓變壓器和高反壓二極管及放電刷（針）， 555 集成電路 和 R1， R2， C2 組成無 穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器，振蕩頻率 f=（ R1+2R2） C2，圖示參數(shù)約在 20kHz 左右，經(jīng)升壓變壓器 T1升壓后，在 T1的次級可得到 20kHz 的近 10kV 的高壓，經(jīng) D1整流后得到近 7kV 的電壓，負載電流可達 50uA。 4 方案二 下面在介紹一個可產(chǎn)生 100kV 有升壓電路和倍壓電路組成的 的直流高壓產(chǎn)生電路，并簡要分析該電路工作原理 。倍壓整流電路由二極管 VD7～ VDl6和電容器 C4～ Cl3 組成。當(dāng) Cl～ C3 充滿電時， VT l～ VT 3受觸發(fā)導(dǎo)通， Cl～ C3通過 Tl～ T3的一次繞組對 VT l～ VT3放電，使 VT l～ VT 3截止，然后Cl～ C3又開 始充電，使 VT l～ VT 3間歇導(dǎo)通，以上充、放電振蕩過程周而復(fù)始地進行，即可在 Tl～ T3的二次繞組上產(chǎn)生近萬伏脈沖高壓。 元器件選擇 ： Rl～ R3均選用 1/2W 金屬膜電阻器。 CBB 電容器是 2 層聚乙 烯塑料和 2 層金屬箔交替夾雜然后捆綁而成 ；高壓 瓷介 電容器由 薄瓷片兩面渡金屬膜銀而成 。 VTl～ VT3均選用 3A、 800V 的晶閘管。 S 選用 5A、 220V 的雙極開關(guān)。 高 壓發(fā)生器工作后，在放電間隙 (間隙可調(diào) )產(chǎn)生放電火花，這樣既可限制輸出電壓過高，又可以指示高壓的有無。 該電路產(chǎn)生的直流高壓較高，電路原理也不是復(fù)雜，可用于粉末涂料生產(chǎn)及高壓靜電噴塑。 方案三 再接著介紹一個采用交流 220V 電源供電，能產(chǎn)生近 100kV 的直流高壓的高壓靜電發(fā)生器，其電路原理圖如下圖所示。 接通電源開關(guān) S，交流 220V 電壓經(jīng)電源變壓器 T 升壓及 VD1～ VD9和 C1～ C9組成 9倍壓整流電路，倍壓整流后，產(chǎn)生 100kV 左右的直流高壓，一路經(jīng) R4限流后輸出，另一路經(jīng) R1～ R3限流后，通過 PV 顯示出輸出電壓值。元器件選擇 ：R1～ R4均選用 1W的高壓電阻器。 VD1～ VD9 選用耐壓值為 30kV 的高壓整流硅堆（也可用兩只耐壓為 18～20KV 的整流硅堆串聯(lián)代替），例如 2CGL 2DGL30 等型號。 T 選用成品升壓變壓器（二次電壓為 12kV 左右）也可使用 14in 黑白電視機的分離式行輸出變壓器改制。 6 該電路主要用于工業(yè)環(huán)境，可用于粉末涂料的生產(chǎn)及靜電噴塑等場合，代替高壓靜電噴涂機的高壓發(fā)生器電路。本電路如下圖所示，該電路以 12V 直流電源供電，可獲得 10000V 直流電壓的輸出。 IC（ CD1458 施密特六反相器）。再把 IC1 的輸出送往 IC2 至 IC6 的輸入端，這些反相器并聯(lián)起來以驅(qū)動電流。 VT1的 集電極與 T1的初級線圈串聯(lián)。 加在 VT1的脈沖信號引起開關(guān)作用，造成 VT 1（小鐵氧體磁芯升壓變壓器）初級線圈中的電磁場起伏，在 T1 的次級線圈中誘導(dǎo)出極性相反的脈沖信號。 通過二極管 VD1～ VD10和電容 C2～ C11的反復(fù)充放電，倍增器輸出將是倍增器中所有電 容的一連串相加的和。 R4， RP 和 C12的數(shù)值規(guī)定振蕩器 IC1 的輸出頻率（規(guī)定數(shù)值大約為 15kHz）。振蕩器的頻率越高，倍增器的容抗越低。要獲得倍增器最大的最好辦法是把示波器連接倍增器的高壓輸出，通過高壓探針，調(diào)節(jié)電位器 RP 而取得高電壓的輸出，如果沒有合是的測試工具，可以把倍增器的輸出導(dǎo)線與地線相隔 1cm 左右 而造成火花，調(diào)節(jié) RP 以獲 得最大的火花輸出為佳。 IC 是 CMOS 器件，對靜電很敏感。 從電壓倍增器的角度來看，二極管和電容必須能承受輸入電壓的兩倍以上，所以，如果輸入是 1000V，所有的二極管和電容必須能承受至少 2021V。安裝時要注意以下五點： 1：該裝置可以安裝在一塊自制的電路板上， VT 1 必須裝上合適的散熱器，否則會迅速過熱而損壞。如果高壓源末端是尖的，電荷密度就會集中到這點上，而造成離子漏電。 3：應(yīng)該把倍增器焊接面絕緣，以防止任何金屬物體接觸。 4：電路的輸出要屏蔽的很好的導(dǎo)線， 要 和用于電視顯像管陽極高壓的屏蔽線一樣。 5：在倍增器電路各級取分路，所以輸出電壓范圍從 1000V 直流電壓到10000V 直流電壓。 該電路十分可靠，保護電路做的也相當(dāng)不錯，只是安裝較為麻煩，還需要散熱器，作為 大型 工程，廠礦企業(yè)十分不錯，但是家庭使用顯得不是很方便，而且產(chǎn)生的直流高壓也不是足夠高。其工作原理為：電網(wǎng) 220V177。 +12V 直流電源作為振蕩電路的工作電壓，產(chǎn)生 15kHz 左右的脈沖方波信號。恒流自動控 制取樣高壓回路的靜電工作電流，在恒流時，其負載加大不會引起工作電流的上升，這是因為靜電電流上升引起 +～ +27V 穩(wěn)壓電源輸出電壓下跌，造成高壓變壓器輸出的脈沖的幅值減小，使倍壓整流電壓降低，從而導(dǎo)致靜電工作電流的下降而使工作電流恒定于某一數(shù)值。 在圖 6 的高壓產(chǎn)生電路的原理圖中未給出各個元件具體參數(shù)，這是因為剛一開始設(shè)定的參數(shù)實驗出來做成產(chǎn)品的時候很多都有改動了，具體參數(shù)是慢慢摸索出來的。 9 1234 V21234V1C14700uC54700uC34700uC 1 24700PC44700uC 1 13 40 0P FC60.03uC70.01C20.02V4B L F 37 7V9B L F 37 7V79 01 3V89 01 4R23KR11 0KR53MR65MR91MR 1 05M13V1 2VV3I N 4 00 7V5IN4007R41MR71MC80.0278652134N E 5 55R85mR 1 13MT?升壓變壓器R 1 23MC90.02V10IN40071 2VC 1 03 30 u23VAR 1 3100MR31 00 K23V高壓輸出 8 W VV61 2V1237 81 2in3o