Projekty AVT - Magnetyzer.pdf - Elektronika Praktyczna - tomek1707

Projekty AVT

Magnetyzer

2342

W zagranicznych czasopismach elek−

tronicznych pojawiło się przynajmniej kil−

ka opisów urządzeń elektronicznych,

których zadaniem jest polepszenie jako−

ści wody. W artykułach można znaleźć

stwierdzenie, że woda poddana działaniu

odpowiedniego pola elektrycznego bądź

magnetycznego zmienia swe właściwo−

ści. W opisach pojawiają się opinie, że

woda (której cząsteczki są rzeczywiście

w pewien sposób spolaryzowane) pod

działaniem pola elektrycznego ulega

pewnego rodzaju magnetyzacji, a potem

wykazuje zdecydowanie mniejszą skłon−

ność do wytrącania osadów z rozpu−

szczonych w niej soli mineralnych. Spo−

śród soli mineralnych zawartych w wo−

dzie niektóre mają znaczenie dla zdrowia.

Niektóre z nich, głównie sole wapnia wy−

trącają się z wody w postaci tak zwanego

kamienia. Zjawisko wytrącania się z wo−

dy „kamienia“ można zaobserwować na

dnie i ściankach czajnika, a także w ru−

rach instalacji wodociągowej i centralne−

go ogrzewania. W wielu wypadkach zja−

wisko to jest utrapieniem użytkowników

i negatywnie wpływa na awaryjność in−

stalacji.

Jednak wspomniane urządzenia elek−

troniczne mają za zadanie nie tylko zapo−

biegać wytrącaniu się kamienia, ale rów−

nież polepszać jakość wody przeznaczo−

nej dla celów spożywczych.

Popularność różnych urządzeń tego ty−

pu związana jest z twierdzeniami nie−

których uzdrowicieli, którzy są przekona−

ni, że już poddanie wody działaniu stałe−

go pola najzwyczajniejszego magnesu

trwałego czyni zeń „zdrową wodę“ czy

nawet, jak mówią inni − „żywą wodę“.

Jeszcze inni uzdrowiciele (zapewne bar−

dziej zaawansowani technicznie) twier−

dzą, że niepomiernie więcej polepsza

właściwości wody poddanie jej działaniu

nie magnesu stałego, tylko pola magne−

tycznego o określonej częstotliwości −

wiążą to z jakimś rezonansem cząstek

wody.

Oczywiście istnieje duża grupa scep−

tyków, którzy przytaczają argumenty, iż

takie elektroniczne urządzenia nie dają

żadnych skutków (prócz zużywania ener−

gii do ich zasilania), i że cała teoria o ma−

gnetyzacji czy demagnetyzacji wody to

wielkie oszustwo, nabieranie naiwnych,

a jeśli coś leczy, to nie „żywa woda“, tyl−

ko sugestia.

Każdy może mieć w tej sprawie wła−

sne zdanie. Faktem jest jednak, że istnie−

je duża grupa osób, które albo są przeko−

nane o przydatności takich przyrządów,

albo z czystej ciekawości chciałyby prze−

prowadzić eksperymenty. Niniejszy arty−

kuł prezentuje urządzenie tego typu. Je−

go wykonanie nie powinno sprawić trud−

ności nawet średnio zaawansowanym

hobbystom. Osoby zupełnie początkują−

ce mogą poprosić o pomoc w budowie

kogoś bardziej doświadczonego, albo za−

mówić w dziale handlowym AVT gotowy,

zmontowany i uruchomiony układ.

Opis układu

Okazuje się, iż ze strony elektronicz−

nej urządzenia przeznaczone do polep−

szania własności wody nie są wcale

skomplikowane. W sumie chodzi o wy−

tworzenie zmiennego pola elektrycznego

bądź magnetycznego. Lepsze urządzenia

tego typu nie pracują z jedną ustaloną

częstotliwością − częstotliwość samo−

czynnie zmienia się w szerokich grani−

cach, co zdaniem niektórych jest najlep−

szym sposobem, by na pewno trafić na

właściwą częstotliwość „rezonansową“

wody.

Autorzy artykułu nie podejmują się

dyskusji merytorycznej w tym zakresie.

Opracowali tylko część elektroniczną we−

dług dostępnych im materiałów, stosując

podzespoły dostępne w kraju i ulepszając

stopień wyjściowy urządzenia w porów−

naniu ze znanymi im układami podobne−

go typu.

Schemat blokowy urządzenia pokaza−

ny jest na rysunku 1. Sercem jest genera−

tor przestrajany napięciem (VCO). Chwi−

lowa częstotliwość pracy tego generato−

ra wyznaczana jest przez drugi pomocni−

czy generator, wytwarzający sygnał ste−

Rys. 1

E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 4/99

Projekty AVT

rujący o kształcie trójkątnym. Przebieg z generatora

VCO (o zmiennej częstotliwości) może mieć różny

kształt: prostokątny, trójkątny oraz sinusoidalny. Sygnał

o wybranym kształcie jest doprowadzony do wzmacnia−

cza mocy. Przebieg wyjściowy ma dużą amplitudę (co

ma znaczenie przy wytwarzaniu pola elektrycznego)

i może dostarczyć dużego prądu (co z kolei jest bardzo

ważne przy wytwarzaniu pola magnetycznego).

Silny sygnał z wyjścia wzmacniacza doprowadzony

jest albo do elektrod wytwarzających pole elektryczne,

albo do cewki (zespołu cewek) wytwarzającej pole ma−

gnetyczne. Pozostaje tylko sprawa takiego skonstruo−

wania, by woda poddawana „obróbce“ znalazła się

w wytworzonym polu.

Schemat ideowy układu przedstawiony jest na ry−

sunku 2.

Układ zawiera obwody zasilania, zawierające trans−

formator sieciowy (TR1), prostownik (D3−D6), filtr (C9,

C10) oraz pięciowoltowy stabilizator (U4).

Kluczowym elementem jest generator o częstotli−

wości regulowanej napięciem stałym. W tej roli pracuje

układ scalony U2 − CMOS 4046. Na wyjściu (nóżka 4)

występuje tam przebieg prostokątny o częstotliwości

zależnej od napięcia na nóżce 9. Według dostępnych

źródeł, częstotliwość pracy powinna zmieniać się od

około 500Hz do około 3kHz. Właśnie taki zakres często−

tliwości pracy wyznaczają elementy R5, R5 i C2.

Chwilowa wartość częstotliwości zmienia się pod

wpływem dodatkowego generatora z układem U1B. Na

kondensatorze C1 występuje wolnozmienny przebieg

o kształcie zbliżonym do trójkątnego i to on zmienia czę−

stotliwość generatora U2. Częstotliwość generatora

sterującego U1B jest wyznaczona wartościami R1C1

i wynosi mniej więcej 1Hz. Nie jest to wartość krytycz−

na, częstotliwość ta może wynosić 0,01...5Hz. Dzięki

zastosowaniu stabilizatora U4 częstotliwości obu gene−

ratorów są niezależne od napięcia transformatora sie−

ciowego (początkującym należy przypomnieć, że układ

U2 też jest zasilany napięciem 5V − świadczą o tym

oznaczenia VDD i VSS).

Na nóżce 4 układu 4046 występuje przebieg o kształ−

cie prostokątnym. Tymczasem, według literatury, pożą−

dane są także przebiegi o kształcie trójkątnym i sinuso−

idalnym. Ponieważ z przebiegu prostokątnego o zmien−

nej częstotliwości trudno jest uzyskać przebieg trójkąt−

ny i sinusoidalny, wykorzystano napięcie występujące

na kondensatorze C2. Napięcie to ma kształt zbliżony

do trójkątnego. Aby napięcie różnicowe (symetryczne)

z kondensatora zamienić na niesymetryczne zastoso−

wano wzmacniacz różnicowy z układem U1A i jednako−

wymi rezystorami R7...R12. Na schemacie i w spisie

elementów zaznaczono wprawdzie, że powinny to być

rezystory 1M Ω o tolerancji 1%, ale w praktyce można

śmiało użyć sześć jednakowych, zwykłych rezystorów

o wartości z zakresu 470k Ω ...4,7M Ω i tolerancji 5%.

Na wyjściu układu U1A (nóżka 1) występuje przebieg

o kształcie podobnym do trójkąta. Z tego przebiegu

w bloku z rezystorami R14...R16 i diodami D1, D2, uzy−

skuje się przebieg o kształcie zbliżonym do sinusoidy.

Ponieważ już przebieg wejściowy nie jest „czystym

trójkątem“, a do tego dodaje się niedoskonałość układu

kształtowania sinusoidy, więc przebieg na potencjome−

trze PR1 nie jest „czystą sinusoidą“. Nie ma to zresztą

znaczenia, ponieważ odkształcenie przebiegu oznacza

jedynie, iż w sygnale występują dodatkowe składowe −

częstotliwości harmoniczne. To samo dotyczy przebie−

Rys. 2 Schemat ideowy

E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 4/99

Projekty AVT

Rys. 4 Uzwojenia robocze

dołączyć dwie odizolowane od siebie

elektrody − napięcie między nimi wynie−

sie około 10Vpp.

cych wyprowadzenia uzwojenia wtórne−

go z mostkiem prostowniczym. Na płytce

i rysunku 3 zaznaczono zwory potrzebne

w przypadku transformatora TS10/018.

Można też odciąć cześć płytki przezna−

czoną pod transformator i zasilać układ

z zewnętrznego zasilacza napięcia zmien−

nego lub stałego. Przy zasilaniu zewnętrz−

nym napięciem stałym (7...18V, 1A) nie

trzeba montować diod D3...D6, a pojem−

ność C9 (bez C10) zmniejszyć do

100...220 µ F.

Przed pierwszym włączeniem zasila−

nia należy starannie sprawdzić popraw−

ność montażu, zwłaszcza transformatora.

Częstym błędem jest odwrotne włącze−

nie transformatora − omyłkowe podanie

napięcia sieci na uzwojenie wtórne spo−

woduje błyskawiczne uszkodzenie trans−

formatora i układu elektronicznego.

Układ zmontowany ze sprawnych ele−

mentów nie wymaga uruchamiania i od

razu powinien pracować poprawnie.

Najprostszym sposobem wstępnego

sprawdzenia układu jest ustawienie po−

tencjometru PR1 w środkowym położeniu

gów trójkątnego i prostokątnego − oprócz

częstotliwości podstawowej zawierają

odpowiednio parzyste i nieparzyste har−

moniczne.

W wersji podstawowej do wzmacnia−

cza mocy, zbudowanego z układem

TDA1516Q, doprowadzany jest przebieg

podobny do sinusoidy. Ale do wzmacnia−

cza mocy mogą być także doprowadzone

przebiegi o kształcie trójkątnym bądź pro−

stokątnym. Wtedy nie należy montować

kondensatora C5 i wykonać jedną ze

zwór Z−Z1 albo Z−Z2. Ponieważ przebiegi

te są znacznie większe niż przebieg si−

nusoidalny, przewidziano miejsce na re−

zystory R13 i R17, które pozwolą wyrów−

nać napięcie na potencjometrze PR1. Re−

zystory te można dobrać we własnym za−

kresie, ale można je spokojnie zastąpić

zworami, a potrzebny poziom sygnału

wyjściowego ustawić za pomocą PR1.

Potencjometr PR1 należy ustawić tak,

by przebieg na nóżkach 5 i 9 wzmacnia−

cza U3 był możliwie duży, ale nie znie−

kształcony.

Wzmacniacz U3 pracuje tu w nietypo−

wej konfiguracji. Powód jest następujący:

układ przeznaczony jest głównie do wy−

twarzania pola magnetycznego. Do wyj−

ścia dołączona będzie cewka niewielkiej

indukcyjności i rezystancji znacznie

mniejszej od 1 Ω . W takim wypadku o si−

le wytworzonego pola zadecyduje war−

tość prądu płynącego przez cewkę, nato−

miast napięcie wyjściowe nie ma znacze−

nia i mogłoby być małe. Aby uzyskać du−

ży prąd w cewce oba kanały wzmacnia−

cza pracują równolegle, z tą sama fazą.

Prądy wyjściowe obu kanałów sumują się

w cewce. Aby nie przeciążyć wzmacnia−

cza, zastosowano rezystory ograniczające

prąd R18, R19. Należy zwrócić uwagę, że

w przypadku dołączenia cewki o rezystan−

cji mniejszej niż 1 Ω , powinny to być rezy−

story o mocy nie mniejszej niż 5W.

Przebiegi wyjściowe występują

w punktach oznaczonych A, B. W przypad−

ku dołączenia do nich cewki o małej rezy−

stancji, popłynie w niej prąd o wartości

międzyszczytowej równej 3A, co odpo−

wiada wartości skutecznej około 1A.

Gdyby układ służył do wytwarzania po−

la elektrycznego, zamiast cewki należy

Montaż i uruchomienie

Na uzwojeniu pierwotnym

transformatora sieciowego

występuje napięcie sieci 220V,

groźne dla życia i zdrowia.

Osoby niepełnoletnie mogą

wykonać i uruchomić ten

układ tylko pod opieką

wykwalifikowanych

dorosłych.

osób

Układ elektroniczny można bez trudu

zmontować na płytce drukowanej, poka−

zanej na rysunku 3. Montaż nie jest kło−

potliwy. Należy go zacząć od wlutowania

zwór zaznaczonych na płytce. Potem

trzeba kolejno montować mniejsze i co−

raz większe elementy. Pod układy scalo−

ne U1, U2 można dać podstawki, a same

układy włożyć do podstawek na końcu,

gdy wszystkie inne elementy będą wluto−

wane.

Radiator z kawałka blachy o wielkości

jak na fotografii może się okazać za mały

przy wyższych napięciach zasilania.

W każdym razie radiator w czasie pracy

może być nawet bardzo gorący i to nie

przeszkadza w pracy, dopóki temperatura

struktury nie wzrośnie do +150 o C.

Wzmacniacz TDA1516Q ma wbudowane

zabezpieczenie termiczne, więc przy zbyt

małym radiatorze wzmacniacz będzie się

co jakiś czas wyłączał. Wtedy trzeba dać

trochę większy radiator.

Na płytce drukowanej przewidziano

miejsce i otwory pod różne transformato−

ry. W modelu zastosowano transforma−

tor TS10/018, ale może być użyty dowol−

ny inny o mocy 4...30W i napięciu wtór−

nym (zmiennym, bez obciążenia)

9...13,5V.

Ponieważ różne transformatory mają

odmienny rozkład wyprowadzeń, na płyt−

ce przewidziano szereg otworów, umożli−

wiających bezpośrednie wlutowanie

transformatorów różnej wielkości. Ko−

nieczne jest też wykonanie zwór łączą−

Rys. 3 Schemat montażowy

E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 4/99

Projekty AVT

i dołączenie do wyjścia (punkty A i B) gło−

śnika 4...8 Ω min. 5W (głośnik o mniejszej

mocy można włączyć przez szeregowy

rezystor 3,3...10W). W głośniku będzie

słyszany dźwięk o zmieniającej się okre−

sowo częstotliwości.

Gdyby tak nie było, trzeba przede

wszystkim sprawdzić, czy nie nastąpiła

pomyłka w montażu, albo czy nie brak

którejś zwory. Jeśli montaż jest prawidło−

wy, a napięcia zasilające właściwe, trzeba

sprawdzić, czy pracują oba generatory.

Przy braku oscyloskopu do sprawdzenia

pracy generatorów można wykorzystać

miernik wskazówkowy, albo multimetr

cyfrowy włączone przez kondensator np.

1 µ F (by wskazał tylko składową zmien−

ną). Można też wykorzystać słuchawki,

włączając je przez rezystor ok. 1k Ω do

nóżki 7 U1B oraz bezpośrednio do nóżki 4

układu U2.

Gdy układ działa prawidłowo, trzeba

tylko ustawić maksymalną wielkość nie−

zniekształconego sygnału z pomocą PR1.

Dotyczy to tylko przebiegów sinusoidal−

nego oraz trójkątnego − przy prostokąt−

nym nie ma żadnego znaczenia, bo sy−

gnał i tak jest obcięty.

Regulację wielkości sygnału należy

przeprowadzać w warunkach normalnej

pracy, czyli po dołączeniu do wyjścia (A,

B) cewki lub elektrod. Można to zrobić za

pomocą oscyloskopu, sprawdzając, czy

przebieg na wyjściach 5 lub 9 kostki U3

nie jest zanadto obcięty. Można to zrobić

znacznie prościej, bez oscyloskopu: do

wyjścia dołączyć normalne obciążenie

(cewkę), a równolegle do jednego z rezy−

storów R18 lub R19 dołączyć jakikolwiek

głośnik połączony szeregowo z rezysto−

rem 47...120 Ω . Podczas zwiększania gło−

śności sygnał z głośnika najpierw będzie

„czysty“, a w pewnej chwili wyraźnie po−

jawi się dodatkowy, obcy ton. To jest do−

wód, że wzmacniacz jest przesterowany

i zniekształca. Potencjometr PR1 należy

więc ustawić na możliwe dużą głośność,

ale bez tego dodatkowego tonu.

Opis tej procedury jest bardziej zawiły,

niż jej przeprowadzenie.

Cewkę magnetyzera należy wykonać

we własnym zakresie, stosownie do

przewidywanego zastosowania. Jeśli

ktoś chce wykorzystać układ w instalacji

wodociągowej lub centralnego ogrzewa−

nia, nawinie uzwojenie składające się

z 20...100 zwojów drutu miedzianego o

średnicy 0,2...1mm (może to być nawet

przewód instalacyjny 0,5...1,5mm 2 lub

krosówka telefoniczna), bezpośrednio na

rurę z wodą (zobacz rysunek 4a). Rura nie

powinna być metalowa − metal pełniłby

jednocześnie funkcję rdzenia i ekranu, co

zmniejszyłoby efektywne oddziaływanie

pola na wodę.

W literaturze proponuje się również

zastosowanie dwóch oddzielnych, nie

połączonych cewek po 15...18 zwojów

drutu wg rysunku 4b lub 4c.

Kto chciałby (de)magnetyzować wodę

w szklanych lub plastykowych naczy−

niach, może wykonać cewkę według ry−

sunku 4d nawijając 20...100 zwojów dru−

tu o średnicy 0,2...1mm.

Jak wspomniano, Autorzy artykułu nie

podejmują się dyskusji na temat skutecz−

ności przyrządu i zmianach właściwości

wody. Nie przeprowadzali też prób w tym

zakresie, poza sprawdzeniem układu

elektronicznego.

Wykaz elementów

Rezystory 0,125W 5%

R1,R2,R4:

68k

Ω

100k Ω

R5:

10k Ω

R6:

220k

Ω

R7−R12:

1M Ω 1%

R13,R17:

* (patrz artykuł)

R14: 3,3k Ω

R15: zwora

R16: 3,6k Ω

R18,R19:

PR1: 100k Ω miniaturowy)

Kondensatory

C1,C3: 10µF/16V

C2: 15nF

C4,C13:

6,8

Ω

C5−C7: 100nF

C8: 100nF ceramiczny

C9,C10:

100µF/16V

Możliwości zmian

Osoby mające większe doświadcze−

nie elektroniczne, dysponujace przy−

rządami, mogą we własnym zakresie do−

brać rezystory R18 i R19 by uzyskać moż−

liwie duży prąd wyjściowy. Mogą zmniej−

szyć napięcie zasilające do 6,5...8V,

zmniejszając też wartość R18, R19 −

zmniejszy to straty mocy w układzie U3

i rezystorach R18, R19 i zmniejszy pobór

energii.

Mogą także zmodyfikować układ wy−

twarzania sygnału trójkątnego i sinusoi−

dalnego, by uzyskać bardziej „czyste“

przebiegi. Takie zmiany wymagają jednak

sporej wiedzy o układach.

Jak wspomniano, gdyby układ miał

służyć do wytwarzania pola elektryczne−

go, zamiast cewki należy dołączyć dwie

odizolowane od siebie elektrody. W ta−

kim wypadku rezystory R18, R19 nie są

potrzebne, bo prąd wyjściowy jest bardzo

mały. Wtedy można wykorzystać sygnał

z jednego kanału, albo lepiej we własnym

zakresie skonfigurować wzmacniacz U3,

by pracował jako wzmacniacz mostkowy

(BTL). Wtedy przebieg wyjściowy, pobie−

rany bezpośrednio z nóżek 5 i 9 będzie

miał amplitudę ponad 20Vpp.

2200µF/25V

C14: 22nF

Półprzewodniki

D1,D2: 4148

D3−D6: 4001

U1: LM358

U2: 4046

U3: TDA1516Q

U4: 7805

Pozostałe

TR1: transformator TS10/018

1000µF/25V

Komplet podzespołów z płytką jest

dostępny w sieci handlowej AVT jako kit

AVT−2342

Piotr Górecki

Zbigniew Orłowski

E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 4/99

R3:

C11,C12:

Projekty AVT - Magnetyzer.pdf

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: