2019 július 24 - szerda

2.4.1.5.5. Meyer elektrolizáló készüléke

Sanley A. Meyer nagyfeszültséget használva bontotta le a vizet hidrogénra és oxigénra. Az általa alkalmazott módszer nagyon jó hatásfokot biztosított, a víz lebontására használt energiának a több százszorosát tudta kinyerni a hidrogén elégetésekor. A Meyer féle szabadalmat magyar nyelvre lefordítva itt megtalálhatod, ezért ezen az oldalon inkább Meyer kevésbé ismert írásaiból szemezgettem.

A fizika törvényei “adott” feltételeken alapuló bizonyított függvények… Változtassuk meg a feltételek egyikét és a törvényt nem lehet tovább alkalmazni… Egy “új” törvény születik a fizikai világ tudatában. Miért? …Mert az atomok intelligenciával rendelkeznek…

                                                  Stanley A. Meyer”

Wasserauto_USA_Erfinder 2.4.1.5.5. Meyer elektrolizáló készüléke

1. ábra. Stanley A. Meyer a vízautójával

A történelem során az emberiség sokféle módon használta a vizet a Földön az életének megkönnyítésére. Miért ne lehetne most a vizet üzemanyagként használni, mely hajtaná az autónkat, fűtené a házunkat, repítené az embereket s lökné előre az űrhajóinkat a galaxisunk határain túlra. A Biblia próféciái megjövendölték ezt.

Egy gallon (3,785 liter) víz atomi energiája 2,5 millió hordó (397,5 millió liter) olaj atomi energiájával egyezik meg. A víz nyilvánvalóan ingyen van, nagy bőségben lelhető fel és újrahasznosítható.

Meyer vízautója a következőképpen néz ki:

Wasserauto_USA 2.4.1.5.5. Meyer elektrolizáló készüléke

2. ábra. Meyer vízautója

Az itt következő film Meyer vízautóját mutatja be.

Wasserauto_USA_Elektrolyse 2.4.1.5.5. Meyer elektrolizáló készüléke

3. ábra. Az elektrolizáló készülék működés közben

Ezen a második filmen megnézheted magát az elektrolizálót működés közben. A filmben szerepel három adat:

  • Az elektrolízis által felhasznált áram nem több 0,5 A-nál
  • Az elektrolízis során előállított hidrogéngáz pár százszor több energiával rendelkezik, mint amennyi energia a víz lebontására lett felhasználva
  • Az alkalmazott rezonanciafrekvencia 20 kHz

A filmeket innét töltöttem le.

Az elektromos feszültség használata a vízmolekulák stimulálására

Működési paraméterek

Pulzáló transzformátor

A pulzáló transzformátor (A/G) megnöveli a feszültség amplitúdóját vagy potenciálját a pulzálás közben. A primertekercs elektromosan szigetelve van a szekunder tekercstől. Ez alkotja a feszültségnövelő áramkört (AA).

Meyer_1 2.4.1.5.5. Meyer elektrolizáló készüléke

4. ábra. A feszültségnövelő áramkör (AA)

A feszültség amplitúdója vagy potenciálja azáltal növekedik, hogy a szekunder tekercs (A) menetszáma meghaladja a primer tekercs (G) menetszámát. Az elektromosan szigetelt test (J) meggátolja az elektronok áramlását a bemeneti áramkör “föld”-jére.

Blokkoló dióda

A blokkoló dióda (B) megakadályozza a szekunder tekercs (A) elektromos rövidzárát az impulzusok szüneteiben, mivel a dióda csak egy irányba vezeti az áramot.

LC kör

A gerjesztő területtel (E1/E2) sorbakötött fojtótekercs (C) egy induktivitásból és kapacitásból álló LC kört alkot, mivel a gerjesztő terület (E1/E2) kondenzátorként viselkedik a pulzáló impulzusok hatására, mint azt a 4. ábrán és az 5. ábrán is láthatjuk.

Meyer_2 2.4.1.5.5. Meyer elektrolizáló készüléke

5. ábra. Az LC kör

A közönséges víz a dielektromos tulajdonsága miatt (mely 25 °C-on kb. 80) az elektromos lemezek (E1/E2) között kondenzátort (ER) formál. Ezáltal a víz a feszültségnövelő áramkör részévé válik, mintegy “ellenállás”-t alkotva az elektromos “test” és a pulzáló frekvencia pozitív potenciálja között. Ez az ellenállás akadályozza az elektronok áramlását a pulzáló áramkörben. (lásd az 4. ábrán.)

A fojtótekercs (C) moduláló tekerccsé válik, ami az adott töltő frekvencián a kapacitást (E1/E2) egy magasabb feszültségszintre emeli az alkalmazott bemeneti feszültség határain belül.

A fojtótekercs (C) és a kapacitás (ER) tulajdonságai határozzák meg, hogy milyen frekvencián lép fel a rezonancia jelensége. A rezonancia frekvencia értékét növelhetjük vagy csökkenthetjük az induktivitás és/vagy a kapacitás értékeinek megváltoztatásával. A kialakult rezonanciafrekvencia értéke természetesen nem függ a feszültség amplitúdójától, mint azt a 6. ábra és a 7. ábra is mutatja.

Meyer_3 2.4.1.5.5. Meyer elektrolizáló készüléke

6. ábra. A lépéses töltés

Meyer_4 2.4.1.5.5. Meyer elektrolizáló készüléke

7. ábra. Az impulzusok “csomagokat” alkotnak

Az LC kör impedanciáját az induktivitás (C) értéke, a kapacitás értéke (ER) és a feszültség impulzusainak frekvenciája határozza meg. A sorba kapcsolt tekercs és kondenzátor impedanciája Z a következő egyenlettel határozható meg:

Z = Xc – Xl

ahol:

\LARGE X_c=\frac{1}{2*\pi*f*C}

és

Xl = 2 * p * f * L

A sorba kapcsolt LC kör rezonancia frekvenciája (f0) a következőképpen határozható meg:

\LARGE f_0=\frac{1}{2*\pi*\sqrt{L*C}}

A soros LC kör feszültsége Ohm törvénye szerint:

Ut = I * Z

LC feszültség

A rezonanciához közeli frekvencián az alkatrészeken mérhető feszültség magasabb, mint alkalmazott feszültség (H), a rezonancia frekvencián pedig a tekercsen és a kondenzátoron mérhető Ut feszültség értéke elméletileg végtelen.

A tekercsen (C) mérhető feszültség:

\LARGE U_l=\frac{U_t * X_l}{X_l-X_c}

A kondenzátoron (ER) mérhető feszültség:

\LARGE U_c=\frac{U_t * X_c}{X_l-X_c}

A rezonancia során a bejövő egypólusú impulzus-sorozat (H) (lásd a 4. ábrán és a 8. ábrán) egy lépéses töltést hoz létre a gerjesztő területen (ER). (lásd a 6. ábrát és a 7. ábrát.) A feszültség intenzitása nulláról indul és magas pozitív feszültséget ér el egy fokozatosan növekvő függvény szerint. Amikor a feszültség impulzusok megszűnnek, a potenciál nullához közeli értékre esik, majd az újabb impulzusok hatására a feszültségnövekedés folyamata újból elkezdődik.

Meyer_5 2.4.1.5.5. Meyer elektrolizáló készüléke

8. ábra. A kapuzott egypólusú impulzusok feszültség-amplitúdója dinamikusan szabályozza a termelődő hidrogéngáz mennyiségét

A feszültség értéke a gerjesztő területen (ER) meghaladhatja a 20000 V-ot is az (AA) áramkörben. Ezt az értéket a bemeneti impulzus-sorozat (H) értéke befolyásolja.

RLC kör

A tekercs (C) vezetéke bizonyos ellenállással (Rl) rendelkezik, mely akadályozza az egyenáram folyását.

\LARGE Z=\sqrt{R_l^2+(X_l-X_c)^2}

Kettős RLC hálózat

Az ellentétes polaritású feszültségzónához (E2) kapcsolódó, a fojtótekercshez (C) hasonló változtatható induktivitású tekercs (D) tovább akadályozza az elektronok áramlását a feszültségnövelő áramkörben. A változtatható érintkező kefe segítségével tovább lehet finomítani a rezonanciát. A (D) tekercs a (C) fojtótekerccsel egyetemben elektromosan kiegyenlíti az ellentétes feszültség elektromos potenciálját az (E1/E2) feszültségzónában.

VLC ellenállás

Mivel a szekunder tekercs (A) szintén ellenállással rendelkező vezetékből (R1) van tekercselve, ezért az áramkör teljes ellenállása:

Z = Rl + Z2 + Z3 + Re

ahol:

  • Re – a közönséges víz dielektromos állandója (Szerintem Meyer itt a víz ellenállását akarta mondani)

Ohm törvényét alkalmazva:

U = I * R

vagyis:

P = U * I

Ebből következik, hogy a teljesítmény (P) egyenes arányban áll a feszültséggel (U) és az árammal (I).

A feszültség dinamikája

Potenciális energia

A feszültség “elektromos nyomás” vagyis “elektromos erő”, melyet potenciálnak is nevezünk. Minél nagyobb a potenciál, annál nagyobb az “elektromos vonzóerő” vagy “elektromos taszítóerő” az adott áramkörben. A feszültség potenciálja “nem változó” energetikai állapot, míg az elektronok áramlása szabályozható.

Megjegyzés: Itt Meyer egyértelműen feszültséggenerátorra gondolt, mivel csak akkor kapjuk meg az iménti feltételt, vagyis bármilyen kis ellenállású fogyasztó használatakor is állandó marad a feszültségforrás feszültsége.

A feszültség által végzett munka

Egy elektromos áramkörben a töltéssel rendelkező részecskék elektromos vonzást vagy taszítást fejtenek ki egymásra. Ennek a vonzásnak vagy taszításnak a nagysága az alkalmazott feszültségtől függ. Ezt az elektromos erőt “feszültség mező”-nek is nevezik és pozitív vagy negatív elektromos töltéssel rendelkezik.

Az ionok vagy részecskék az elektromos áramkörben töltéssel rendelkeznek Azok az ionok vagy részecskék, melyeknek azonos a töltésük, taszítják, míg az ellentétes töltésűek vonzzák egymást. (lásd a 9. ábrát.)

Meyer_6 2.4.1.5.5. Meyer elektrolizáló készüléke

9. ábra. Az elektromos mező hatása egy elektromosan töltött részecskére

Továbbá, az elektromos töltéssel rendelkező ionok vagy részecskék az ellentétes töltésű elektromos mező irányába gyorsuló mozgást végezve jutnak el. Newton második törvénye kimondja, hogy:

\LARGE a=\frac{f}{m}

ahol:

  • a – a töltött ion vagy részecske gyorsulása
  • F – az eredő erő
  • m – az ion vagy részecske tömege

Az eredő erő az “elektromos vonzóerő” két ellentétes töltésű részecske között, melyet Culomb törvénye alapján meghatározhatunk:

\LARGE F=\frac{q*q'}{R*R}

Két töltés között a potenciálkülönbséget azzal a munkával jellemezzük, mely a két töltés egyesítéséhez szükséges. Ezt a következőképpen határozhatjuk meg:

\LARGE F=\frac{q}{e^R}

ahol:

  • U – két töltés közötti potenciálkülönbség
  • q – a töltés
  • R – a töltések közötti távolság
  • e – a közeg dielektromos állandója

A feszültség stimuláció atomi szintű kapcsolatai

Egy atomban kétféle elektromos töltéssel rendelkező tömeg van. Az atommag körül keringő elektronok negatív (-) töltésűek, míg az atommagban lévő protonok pozitív (+) töltésűek. Elektromosan semleges állapotban a negatívan töltött elektronok száma megegyezik a pozitívan töltött protonok számával.

Amikor egy vagy több elektron kiszakad az atomból, az atom össz elektromos töltése pozitív lesz, ezért ezt az atomot pozitív ionnak nevezzük. Amikor pedig egy vagy több elektron kapcsolódik egy semleges atomhoz, annak eredő töltése negatív lesz, ezért ezt az atomot negatív ionnak nevezzük.

Meyer_7 2.4.1.5.5. Meyer elektrolizáló készüléke

10. ábra. A vízmolekula elektromos töltései

Az elektromos áramkör (4. ábra) feszültség-potenciálja az ellentétes polaritás okozta vonzóerőnek köszönhetően egy vagy több elektron kiszakítását eredményezheti a semleges atomokból, amint ez a 11. ábrán és a 12. ábrán is látható.

Meyer_8 2.4.1.5.5. Meyer elektrolizáló készüléke

11. ábra. A hidrogén “darabolása”

Az elektromos vonzerő (qq’) kovalens kötést hoz létre az ellentétes töltésű atomok között.

Mikor az oxigénatom összekapcsolódik két hidrogénatommal, akkor átveszi tőlük az elektronokat és vízmolekula keletkezik. (lásd aa’ a 10. ábrán.) Az oxigénatom elektromosan negatív töltésű lesz, mivel most már 10 negatívan töltött elektronja és csak 8 pozitívan töltött protonja van. A hidrogénatom az egyetlen pozitív töltésű protonjával pozitív töltésű lesz, hiszen a negatív töltésű elektront (aa’) megosztja az oxigénatommal. A két pozitívan töltött hidrogénatom (++) töltése egyenlő a negatívan töltött oxigénatom (–) töltésével, ezáltal a vízmolekula elektromosan semleges töltésű. Tehát csak a vízmolekulát alkotó atomok rendelkeznek elektromos töltéssel.

A vízmolekula bontása feszültséggel

A gerjesztett területen (ER) pulzáló feszültség a vízmolekulákat alkotórészeire bontja, miközben a feszültségnövelő áramkör (AA) megakadályozza az elektronok áramlását. Az atomok körül keringő elektronok a szétválás pillanatát követően azonnal a pozitív töltésű lemezhez húzódnak. (lásd a 12.ábrát)

Meyer_9 2.4.1.5.5. Meyer elektrolizáló készüléke

12. ábra. Az elektromos polarizáció

A pozitív töltésű elektromos mező (E1) nem csak a negatív töltésű oxigénatomot vonzza, hanem a vízmolekula negatív töltésű elektronjait is. Ugyanakkor a negatív töltésű elektromos mező (E2) a pozitív töltésű hidrogénatomokat vonzza. Mivel a negatív töltésű elektronok kilépnek a vízmolekulából, ez egyúttal a kovalens kötés (qq’) megszűnéséhez is vezet.

Az elektronhiánnyal rendelkező szabad atomok elkapják a szabadon áramló elektronokat, mikor a pulzáló feszültségimpulzusokat kikapcsoljuk. A felszabadított és elektromosan semlegesített atomok elhagyják a vizet hidrogén- és oxigéngáz formájában.

Ezért nevezzük a feszültségstimulált vízbontást “Elektromosan Polarizált Folyamat”-nak.

Ha még tovább növeljük a feszültségszintet, akkor a felszabadított atomok ionizált állapotba kerülnek. Minden egyes atom elektromosan töltött lesz, melyek a negatívan töltött elektronokkal egyetemben eltérülnek, ezáltal egy másik fizikai törvény – a részecske ütközés – is érvénybe lép az elektromosan töltött vízfürdőben. Az elektromosan töltött részecskéknek a feszültség által eltérített oda-vissza történő rezgő mozgását “Rezonáló Tevékenység”-nek nevezzük. Ezt mutatja be a 13. ábra.

Meyer_10 2.4.1.5.5. Meyer elektrolizáló készüléke

13. ábra. Az elektromos feszültségzónák a rezonáló üregben

A pulzáló feszültség amplitúdójának változtatásával és a frekvencia behangolásával nagyon kis áramerősség mellett tudjuk előállítani a szükséges mennyiségű hidrogént.

Lézeres Kölcsönhatás

A fénykibocsátó diódák (Light-Emitting Diodes = LED) csoportja (lásd a 14. ábrán) a látható tartomány egy szűk sávjában bocsát ki fényenergiát a feszültségstimulált vízfürdőbe.

Meyer_11 2.4.1.5.5. Meyer elektrolizáló készüléke

14. ábra. LED-ek csoportja

Meyer_12 2.4.1.5.5. Meyer elektrolizáló készüléke

15. ábra. A foton energiája rezonanciát kelt

Meyer_13 2.4.1.5.5. Meyer elektrolizáló készüléke

16. ábra. “Lézer-befecskendezéses” rezonáló üreg

Megjegyzés: Meyer lézerről beszél, amit a LED diódák bocsátanak ki. Ez természetesen nem pontos fogalmazás, hiszen a lézer nem más, mint a természetes állapotban több irányba szétszóródó fénysugarak “párhuzamosítása”, azaz pl. különböző szögben elhelyezett tükrök segítségével a fénysugarak egyező irányba vezetése. A LED-eknél ez nem áll fenn, mivel a LED-ek által kibocsátott fénysugarak ugyanúgy szétszóródnak, mint bármilyen más hagyományos fényforrás esetén. Mivel azonban Meyer a “lézer” szót használta, ezért a fordításban is ezt a szót látod. Ha viszont gondolatban a “lézer” szót felcseréled a “fény” szóra, akkor máris minden a helyére kerül.

A lézerről bővebben itt és itt (2.rész) olvashatsz.

Az elnyelt lézerenergia (elektromágneses energia) hatására sok atom veszíti el az elektronjait, miközben nagy energiával látja el a felszabadított, gyúlékony gázionokat. A lézer vagy fény intenzitása egyenesen arányos a LED-en átfolyó áram nagyságával:

\LARGE R_s=\frac{U_{in}-U_{led}}{I_{led}}

ahol:

  • Rs – a LED-del sorbakapcsolt ellenállás értéke (W)
  • Uin – bemeneti feszültség (általában 5V)
  • Iled – az egy LED-en átfolyó áram (általában 20 mA)
  • Uled– a Led-en eső feszültség (általában 1,7 V)

A párhuzamosan kötött LED-ek teljesítményfelvétele Ohm törvénye szerint:

P = Ucc * It

ahol:

  • P – a LED-ek eredő teljesítményfelvétele (W)
  • Ucc – az alkalmazott feszültség (általában 5V)
  • It – A LED-eken keresztülfolyó eredő áram (A)

A lézer vagy fény intenzitása az impulzus frekvenciájának (1 Hz – 65 Hz) függvénye:

\LARGE L_e = \sqrt{\frac{{I_{on}}^2\space * \space T1}{T1\space + \space T2}}

ahol:

  • Le – a fény intenzitása (W)
  • Ion – a bekapcsolt állapotban folyó áram (A)
  • T1 – a bekapcsolt állapot ideje (sec)
  • T2 – a kikapcsolt állapot ideje (sec)

Az elektromosan polarizált folyamat során történő “lézer-befecskendezés” és a fényenergia intenzitásának vezérlése a gyúlékony gázokat egy magasabb energetikai szintre emeli, mely gyorsítja a gáztermelést és növeli a gázok égése során a hőmérsékletet.

Elektron kinyerési folyamat

Az elnyelt lézerenergia eltéríti az elektronokat a gázatomok atommagjától az impulzus kikapcsolt állapotában. A visszatérő pozitív feszültség-impulzus (k) a negatív töltésű (qq’) szabad elektronokat a pozitív feszültségzónába (E3) vonzza. Ezalatt a pulzáló negatív elektromos feszültség (E4) a pozitívan töltött (qq’) atommagot vonzza.

A pozitív feszültségű mező (E3) és a negatív feszültségű mező (E4) egyidejűleg kapcsolódnak ki/be ugyanazokkal az impulzusokkal vezérelve.

Meyer_14 2.4.1.5.5. Meyer elektrolizáló készüléke

17. ábra. Az elektron kinyerő áramkör (BB)

Az elektron kinyerő áramkör (BB) a 17. ábrán elvonja, elkapja és felhasználja a gázatomokból felszabadított elektronokat, mely gázatomok ezáltal “Kritikus Állapot”-ba jutnak, azaz magas energiatartalmú, elektronhiánnyal rendelkező gyúlékony gázzá válnak. Az R4, R6 és R7 ellenállásértékek, az Rg gázállandó, valamint az elektromosan szigetelt “föld/test” (W) meggátolja az elektronok áramlását a rezonancia frekvencián működő impulzus bekapcsolt állapotában. A gázok a kritikus állapotban vannak tartva azáltal, hogy a mozgó atomok között nem valósulhat meg az elektroncsere.

A felszabadult negatív töltésű elektronok hő formájában használódnak el, mikor az áramelnyelő készülék (S) (például egy villanyégő) pozitívan van töltve a pulzálás során. A lézer által aktivált gázionok taszítják a szabad elektronokat. Az elektronkinyerőt “Hidrogéngáz pisztoly”-nak hívják és a rezonáló üreg tetején helyezkedik el.

A teljes forrást angol nyelven itt nézheted meg.

A vezérlő elektronika megtervezése

Meyer konkrét kapcsolási rajzot nem hagyott hátra, de amiket leírt, abból mi is tudunk tervezni egyet.

A következő adatokkal rendelkezünk:

  • Az impulzusok frekvenciája 20 kHz körül van. A Watercar levelező listán az egyik srác azonban azt mondta, hogy Ő reprodukálta Meyer elektrolizálóját és azt tapasztalta, hogy 42,5 kHz-en volt a maximális a gáztermelés. Ugyanakkor Meyer a szabadalmában azt is írja, hogy a fojtótekercs következtében az impulzusok lecsengése után, vagyis amikor az 50 %-os kitöltés szünete kezdődik (ez nem az impulzuscsomag szünete) újabb impulzus alakul ki, ezért a frekvencia megduplázódik.
  • Az impulzusok kitöltési tényezője 50 %-os (A primer oldalon).
  • Az impulzusok csomagokban kell hogy érkezzenek, azaz vannak aktív és vannak passzív állapotok. Az aktív állapot során történik a vízmolekulák szétszakítása az őket alkotó atomokra, melyek felfelé emelkednek s elhagyják a vizet. Az impulzuscsomag kikapcsolt állapotában távoznak a szabad elektronok és a gázok a vízből.
  • A 4. ábrán látható kapcsolásban az impulzustranszformátor egy közönséges torroid transzformátor. A primer oldalon a menetek száma 200, a szekunder oldalon pedig 600. Ez háromszoros feszültségnövekedést eredményez, a szabadalomban azonban több mint ötszörös feszültségnövelésről van szó. Ez azért lehetséges, mert a fojtótekercs is indukál impulzusokat a primer oldali impulzusok kikapcsolt állapotában.
  • A primer oldalon a feszültség amplitúdója 26 V, ebből következően a szekunder oldalon kb. 130 V feszültséget mérhetünk.
  • A rezonancia során létrejövő feszültségnövelés következtében ebből kb. 1000 V lesz, mint ahogy ezt a szabadalomból olvashatjuk. A fentebb lefordított szövegben ugyanakkor 20000 V feszültséget említ Meyer a rezonanciafrekvencián. Ez abból adódhat, hogy itt (lásd a 17. ábrán ) a primer oldali feszültség már nem 26 V, hanem 110 V.
  • A primerkörben folyó áram erőssége max. 0,5 A. Arról azonban nem volt szó, hogy ez az impulzusok áram-amplitúdója, vagy az átlagáram. Szerintem ez az átlagáram.
  • A fejlődő gáz mennyiségét az impulzusok amplitúdójának segítségével szabályozhatjuk.

Mindezek alapján lett megszerkesztve a következő kapcsolási rajz.

kapcs_rajz12 2.4.1.5.5. Meyer elektrolizáló készüléke

18. ábra. A Meyer féle elektrolizálóhoz tervezett kapcsolás

Az elektronika aktív alkatrészeinek az adatlapjai a következők:

  • CD4584 – Schmitt-triggerek (vagy helyette a HCF4069 – logikai Inverter)
  • CD4081 – Két-bemenetű logikai ÉS kapuk
  • CD4001 – Két-bemenetű logikai NEM kapuk
  • CD4013 – D típusú flip-flop
  • CD4516 – Beállítható fel/le számláló
  • CD4585 – 4 bites komparátor
  • BS170 – Kisteljesítményű térvezérlésű tranzisztor
  • LM358 – műveleti erősítő
  • BSS110 – Kisteljesítményű térvezérlésű tranzisztor
  • BC547C – NPN Tranzisztor
  • 2N3715 – Teljesítményerősítő tranzisztor
  • 2N3055 ST – Teljesítményerősítő tranzisztor

Az impulzuscsomagok előállítása

Mivel a rezonanciafrekvencia az elektródalemezek alkotta kondenzátor kapacitásától is függ, s mivel ennek a kapacitásnak az értéke a víz változó dielektromos “állandó”-jának függvényében változik, ezért olyan áramkört kell használnunk, aminek a frekvenciáját folyamatosan utána tudjuk hangolni. Ehhez a legjobb megoldás mikrokontroller vagy mikroprocesszor használata. Először azonban az a célunk, hogy az elektrolízis jelenségét tanulmányozzuk, így az impulzuscsomagokat egy digitális IC-kből álló elektronika segítségével állítjuk elő. Az impulzuscsomag generátor eredeti kapcsolási rajzát innét vettem.

A 18. ábrán látható kapcsolási rajz különböző hosszúságú és frekvenciájú impulzuscsomagokat állít elő.

  • Az impulzusok frekvenciáját a P1 potméterrel állíthatjuk be 5 – 20 kHz közötti értékekre. (Ha a CD4584-es Schmitt-trigger IC 1. lábához kapcsolódó 2,2 nF-os kondenzátor értékét csökkentjük, akkor ez a frekvenciasáv feljebb húzódik.)
  • Az impulzusok közötti szünet hosszúságát a P2 potméterrel állíthatjuk be 0,2 – 2 msec közötti értékekre.
  • Az egy csomagon belüli impulzusok számát az S1 – S4 kapcsolókkal határozhatjuk meg 0 és 14 között a kettes számrendszer alapján. Az eredményből azonban egyet mindig ki kell vonni. Ha pl. az S4 és az S1 van bekapcsolva, akkor (S4+S1)-1=(1+8)-1=8 impulzust kapunk.
  • Az impulzuscsomagok közötti szünet ideje az impulzusok idejének egész számú többszöröse.

A CD4081 IC 3. lábán jelenik meg a formált és kapuzott impulzuscsomag, mely a következőképpen néz ki.

Imp_negyszog 2.4.1.5.5. Meyer elektrolizáló készüléke

19. ábra. A CD4081 IC 3. lábán megjelenő impulzuscsomag alakja

A 19. ábra azt az esetet mutatja, mikor egy impulzuscsomagban 5 impulzus jelenik meg, tehát az S2 és S3 kapcsolók vannak bekapcsolva: (S2+S3)-1 = (4+2)-1 = 5.

Az impulzuscsomag előállításához használt IC-k táplálását nem a +12 V-os tápról, hanem a 7810-es feszültség-stabilizátor IC kimenetén megjelenő nagyon stabil +10 V-ról biztosítjuk. Ezzel azt érjük el, hogy a jelgenerátor frekvenciája állandó marad még akkor is, ha a tápfeszültség értéke ingadozik. A teljesítményerősítő fokozat táplálását viszont már a 12 V-os tápegységről oldjuk meg. Ez lehetővé teszi, hogy a stabilizátor IC-n csak viszonylag kis áramok folyjanak át, így azt nem kell hűteni.

Az impulzusok alakjának fűrészfogúvá alakítása

A jobb hatásfok érdekében a négyszög alakú impulzusokat át kell alakítanunk fűrészfog alakúvá. Ezt az LM358-as műveleti erősítővel, valamint a BSS110 és BS170 tranzisztorokkal tehetjük meg. A BSS110 FET kimenetén a 20. ábrán látható jelalakot kapjuk.

Imp_furesz 2.4.1.5.5. Meyer elektrolizáló készüléke

20. ábra. A BSS110 FET kimenetén megjelenő fűrészfog alakú impulzuscsomag

A fűrészfog generátornál is található egy P3 jelű potméter. Ennek feladata a műveleti erősítőre jutó feszültség amplitúdójának beállítása. Mivel ez határozza meg a minimális bemeneti feszültséget és ezáltal a minimális gáztermelést, ezért ezzel az alapjárathoz szükséges gáztermelést tudjuk beállítani.

A fűrészfog generátor eredeti kapcsolási rajzát itt láthatod. Az egyik Olvasó, István javaslatára azonban ezt kicsit módosítottuk úgy, hogy a kimeneten valóban fűrészfog alakú jelet kaphassunk. Az R? ellenállás értéke 500 kW-tól 1 MW-ig terjedhet.

A fűrészfog alakú impulzuscsomag azért biztosít jobb hatásfokot, mivel az elektródalemezek alkotta kondenzátor feltöltődése így gazdaságosabb. Ha megnézzük a 7.ábrát, akkor láthatjuk, hogy bár az első impulzusok amplitúdója elég nagy, ennek ellenére a “kondenzátor” ennek csak egy kis részével töltődik fel. A következő impulzusnál már egy kicsit többel és így tovább. Ha viszont mi állandóan ugyanakkora amplitúdójú impulzusokat juttatunk az elektródalemezekre, akkor az a töltődés elején csak energiaveszteséget okoz. Ezért előnyös a fűrészfog alakú impulzusok alkalmazása, mivel így mindig csak annyi energiát közlünk a kondenzátorral, amennyit az fel is tud venni.

Az impulzusok teljesítményének erősítése

A BSS110 FET kimenetén megjelenő fűrészfog alakú impulzuscsomag teljesítménye még nem elegendő ahhoz, hogy az meghajtsa a Tr1 transzformátort, ezért közbe kell iktatni egy teljesítményerősítőt.

A teljesítményerősítő első eleme egy műveleti erősítőből áll, amit az LM358-as IC-vel oldottunk meg. Mivel egy tokban két műveleti erősítő is van, ezért a fűrészfog generátornál használt LM358-as IC tokjában lévő második műveleti erősítőt használhatjuk. A negatív visszacsatolás ágában lévő 10 kW-os P4 potméterrel szabályozhatjuk a kimeneti feszültséget, ezáltal pedig a fejlődő gáz mennyiségét.

A teljesítményerősítő fokozat másodok eleme az áramerősítő. Erre a célra két tranzisztorból (2N3715 és 2N3055 ST) álló úgynevezett darlington-kapcsolást használhatunk. Ez nagy bemeneti ellenállást, nagy áramerősítést és kicsi kimeneti ellenállást ad, s mindezt a lehető legkevesebb alkatrész felhasználásával.

A 2N3055 tranzisztor emitterére kapcsolt 4 db 15 W-os ellenállás védi a tranzisztort a túl nagy áramoktól. Az eredő ellenállás 3,75 W lesz, ami a tranzisztoron átfolyó áramot lekorlátozza Imax = Ut / Rt = 12 / 3,73 = 3,2 A-ra. Mivel a kimeneti tranzisztor folyamatosan át tud engedni 15 A-t, így az nem fog tönkremenni akkor sem, ha a transzformátor kapcsait véletlenül rövidre zárjuk. A 4 db 15 W-os ellenállásnak legalább 11 W-osnak kell lennie, hogy ne égjen el a maximális áramok esetén se. (Pmax = Ut*Ut/R = 12*12/15 = 9,6 W).

Amennyiben több áramra van szükségünk, akkor még egy-két 15 W-os ellenállást párhuzamosan kapcsolhatunk az itt bemutatott 4 db ellenállással. Úgy számolhatunk, hogy minden egyes ellenállás Ir = Ut / R = 12 / 15 = 0,8 A-ral növeli a maximális kimeneti áramot. Arra azonban figyeljünk, hogy a maximális áram ne haladja meg a 10 A-t.

A kimeneti tranzisztorokat hűtőbordával kell ellátni. Mivel a darlington-kapcsolás mindkét tranzisztorának (2N3715 és 2N3055 ST) a kollektora a tokkal galvanikusan érintkezik, s mivel azokat össze is lehet kötni, ezért a két tranzisztort közös hűtőbordára is tehetjük.

A transzformátor méretezése

A megfelelő teljesítményre felerősített impulzusok feszültségét a Tr1 transzformátor segítségével tudjuk megemelni a kívánt értékre.

A 2N3055-ös teljesítményerősítő tranzisztor kimenetén, 12 V-os tápfeszültségnél maximum 8-10 V-ot kapunk. Ekkor a transzformátor primer tekercsén átfolyó áram maximális amplitúdója 3,2 A, tehát a maximális teljesítmény Pmax = 10 V * 3,2 A = 32 W. Ez a teljesítmény csak időnként lép fel, valamint mivel a transzformátorokat 50 Hz-es frekvenciára méretezik s mivel azt is tudjuk, hogy a frekvencia növekedésével az ugyanakkora teljesítményű trafók méretei csökkennek, ezért biztosak lehetünk abban, hogy a transzformátorunk nem fog se melegedni, se telítődni, ha az 25 W-ra van méretezve.

Határozzuk meg a transzformátor kimeneti feszültségét. Meyer a szabadalmában említi, hogy 26 V-os bemeneti feszültség mellett 130 V kimeneti feszültséget kapott. Ez 130 / 26 = 5-szörös feszültségnövelés. Mi használhatunk ennél nagyobb feszültséget, hiszen minél magasabb a feszültség, annál több gáz fejlődik és a gázokban rejlő energia szintje is növekszik, mint erről már fentebb olvashattunk. Olyan transzformátort válasszunk, melynek kimeneti feszültsége 5-8 V körül van. Minél kisebb, annál jobb. Ezt az eredetileg kimenetnek, azaz szekunder tekercsnek szánt oldalt fogjuk mi bemenetként használni, az eredeti 220 V-os bemenet pedig most a kimenet lesz.

Ha tehát a trafó névleges kimeneti feszültsége 5 V, akkor a menetszám áttétel Ná = 220 V / 5 V = 44, a mi esetünkben tehát, mikor az impulzuscsomag maximális amplitúdója 10 V, a kimeneten 10 V * 44 = 440 V amplitúdójú jeleket kapunk. Ha pedig a trafó névleges kimeneti feszültsége 8 V, akkor az előbbi példához hasonlóan számolva már csak 10 V * 220 V / 8 V = 275 V amplitúdójú jeleket kapunk. Ezért jobb az, ha olyan gyári készítésű transzformátort veszünk, aminek lehetőleg kicsi a kimeneti feszültsége.

A másik megoldás az, hogy Te magad tervezed meg és tekercseled a transzformátort. Ehhez itt találsz segítséget.

A tekercsek és a kondenzátor méreteinek kiszámítása

A számításokat az elektródalemezek alkotta kondenzátor kapacitásának meghatározásával kezdjük.

Ha sík lemezekből állnak az elektródák, akkor a kapacitás értékét a következő egyenlettel kaphatjuk meg:

C_sík = e0 * er * A / d

ahol:

  • C_sík – az sík elektródák és a víz alkotta “kondenzátor” kapacitása (F)
  • e0 – a vákuum permittivitása (8,854187 E-12 A*sec/V*m)
  • er – a víz relatív permittivitása. Ez hőmérsékletfüggő (25 °C-on kb. 80).
  • A – a lemez felülete (m2)
  • d – a lemezek közötti távolság (m)

Ha pl. a lemez felülete 100 cm2 (= 0,01 m2), a lemezek közötti távolság pedig 1,5 mm (0,0015 m), akkor a kapacitás értéke:

C_sík = 8,854 E-12 * 80 * 0,01 / 0,0015 = 4,72 E-9 F

C_sík = 4,72 nF

Ha az elektródák henger alakúak (csöves elektródák), akkor a kapacitás értékét a következő egyenlettel kaphatjuk meg:

C_henger = 2 * Pi * e0 * er * l / ln(R2 / R1)

ahol:

  • C-henger – a henger alakú elektródák és a víz alkotta “kondenzátor” kapacitása (F)
  • e0 – a vákuum permittivitása (8,854187 E-12 A*sec/V*m)
  • er – a víz relatív permittivitása. (25 °C-on kb. 80)
  • R1 – a belső cső külső sugara (m)
  • R2 – a külső cső belső sugara (m)
  • l – a csövek magassága (m) (l >> R2)

Ha pl. a belső cső külső sugara 3 cm (0,03 m), a külső cső belső sugara 4 cm (0,04 m), a csövek magassága pedig 20 cm (0,2 m), akkor a kapacitás értéke:

C_henger = 6,28 * 8,854 E-12 * 80 * 0,2 / ln( 0,04/0,03)

C_henger = 3,09 E-9 F = 3,09 nF

A továbbiakban csak a síklemezes kondenzátorokkal foglalkozunk. Az elektródalemezek méretével arányos a termelt gáz mennyisége, ezért célszerű a lemezek felületét megnövelni. Ennek azonban gátat szab az, hogy az elektrolizálót el kell helyeznünk az autóban, s ott lehetőleg kis helyet kell elfoglalnia. Ezért több párhuzamos elektródapárt alkalmazhatunk. Ezeket az elektróda párokat sorba is és párhuzamosan is köthetjük, ugyanakkor a kapcsolás módjától függ a lemezek közötti feszültség értéke és az eredő kapacitás. Ha pl. azt szeretnénk, hogy a kapacitás ugyanakkora maradjon, mint egy lemezpár esetén, de a felületet a négyszeresére kívánjuk növelni, akkor két-két elektródalemez párt sorba kötünk, majd ezeket párhuzamosan. Ezt mutatja be a 21. ábra.

Ceredo 2.4.1.5.5. Meyer elektrolizáló készüléke

21. ábra. Négy elektródapár kapcsolása

A C1 és C2 eredő ellenállása:

Ce12 = 1 / ( 1/C1 + 1/C2 )

A C3 és C4 eredő ellenállása:

Ce34 = 1 / (1/C3 + 1/C4 )

A teljes eredő ellenállás pedig:

Ce = Ce12 + Ce34

Ce = 1 / ( 1/C1 + 1/C2 ) + 1 / ( 1/C3 + 1/C4 )

Mivel a kondenzátorok kapacitásai egyenlők, ezért C1 = C2 = C3 = C4 = C. Az eredő ellenállás ezek szerint:

Ce = 1 / ( 1/C + 1/C ) + 1 / ( 1/C + 1/C )

Ce = 1 / ( 2 / C ) + 1 / ( 2 / C )

Ce = C/2 + C/2 = C

Tehát ebben a kapcsolásban az eredő kapacitás nem változott, a vízzel érintkező felületet viszont a négyszeresére növeltük. Azonban arról se szabad megfeledkeznünk, hogy ekkor a feszültséget is a duplájára kell növelnünk, így érve el azt, hogy ugyanakkora feszültség essen minden egyes elektróda páron, mint amekkora egy elektróda párnál esett.

Tovább is növelhetjük a felületet még több elektródapár alkalmazásával. Ha azt szeretnénk, hogy az eredő kapacitás (Ce) ne változzon, akkor arra van szükség, hogy ugyanannyi elektródapárt kössünk sorba, amennyi sort párhuzamosan. Pl. 2 * 2 sorba, 3 * 3 sorba és így tovább.

Erre azonban nincs feltétlenül szükség, a cél inkább az, hogy az eredő kapacitást minél kisebb értéken tartsuk, miközben a feszültséget nem kell jelentősen megnövelnünk. Azért jó az eredő kapacitást kis értéken tartani, mert akkor a rezonanciafrekvencia értékének eléréséhez szükséges induktivitás értéke viszonylag nagy lehet.

A következő lépés a tekercs induktivitásának meghatározása. Mivel tudjuk azt, hogy soros rezgőkör rezonanciafrekvenciája:

f = 1 / ( 2 * Pi * gyok 2.4.1.5.5. Meyer elektrolizáló készüléke( L * C ) )

ezért ebből ki tudjuk fejezni L-et:

L = 1 / ( 4 * Pi^2 * f^2 * C )

Ha azt szeretnénk, hogy a rezonanciafrekvencia 42,5 kHz (42500 Hz) legyen, a kapacitás értéke pedig az előbbi példában kapott 4,72 nF (4,72 E-9 F), akkor L értéke:

L = 1 / ( 4 * 3,14^2 * 42500^2 * 4,72 E-9 )= 0,00297 H

L = 2,97 mH

Ez az az eredő induktivitás, amire szükségünk van a rezonanciafrekvencia eléréséhez. Mivel azonban a soros rezgőkör két teljesen egyforma tekercset tartalmaz (L1 és L2), ezért egy-egy tekercs induktivitása a fentebb kiszámolt induktivitásnak csak a fele. (18. ábra) Tehát:

L1 = L2 = L / 2 = 2,97 mH / 2 = 1,48 mH

Az a legegyszerűbb megoldás, ha a fojtótekercseket nem magunk készítjük el, hanem készen vesszük valamelyik elektrotechnikai szaküzletben.

A következő lépés a tekercs és a kondenzátor reaktív ellenállásainak a meghatározása. A tekercs ellenállását (induktív reaktanciáját) a következő képlettel határozhatjuk meg:

Xl = 2 * Pi * f * L = 6,28 * 42500 * 0,00297

Xl = 793,01934 W

A kondenzátor ellenállását (kapacitív reaktanciáját) pedig ezzel a képlettel határozhatjuk meg:

Xc = 1 / ( 2 * Pi * f * C )

Xc = 1 / ( 6,28 * 42500 * 4,72 E-9 )

Xc = 793,01934 W

A rezonancia feltétele az, hogy Xc egyenlő legyen Xl-lel, ami a mi esetünkben pontosan fennáll:

Z = Xc – Xl = 793,01934 – 793,01934 = 0 W

Az alkatrészeket a gyakorlatban azonban nem lehet hajszálpontosan behangolni, ezért az áramkörben mindenképpen jelentkezik valamekkora impedancia (Z), s ez fogja meghatározni a tekercsen és a kondenzátoron eső feszültség értékét.

A következő dinamikus táblázat a kapacitás és az induktivitás értékeinek meghatározásában segít. A rezonanciafrekvenciát és az elektródalemezek magasságát (M), szélességét (Sz), és az egymástól való távolságát (d) megadva megkapod az elektródapár kapacitását és az egyes tekercsek induktivitását. A víz dielektromos állandóját 80-nak vesszük. Ez a táblázat csak egy elektróda párra érvényes. Amennyiben több elektróda párt kötsz párhuzamosan és/vagy sorosan, akkor az eredő kapacitás értékét már magadnak kell kiszámolnod!

Rez.Frekv.
M
Sz
d
Kapacitás
Induktivitás
Hz mm mm mm
nF
mH
	

Egy reprodukált berendezésről olvashatsz itt.

Hozzászólok!

A weblap további használatával Ön beleegyezik a sütik használatába. További információ

A süti beállítások ennél a honlapnál engedélyezett a legjobb felhasználói élmény érdekében. Amennyiben a beállítás változtatása nélkül kerül sor a honlap használatára, vagy az "Elfogadás" gombra történik kattintás, azzal a felhasználó elfogadja a sütik használatát.

Bezárás