Водопроводная вода часто содержит растворённые соли кальция (Ca²⁺) и магния (Mg²⁺), которые при нагревании или испарении образуют твёрдые отложения — накипь. Это в основном карбонаты кальция (CaCO₃), оседающие на стенках труб, электрочайников, нагревательных элементов и разной сантехники. Эти отложения ухудшают теплопередачу, уменьшают проходимость труб и со временем выводят оборудование из строя.
Принцип электромагнитного воздействия
Электромагнитные умягчители воды конечно не удаляют соли из воды, но изменяют форму и структуру кристаллов, чтобы они не прилипали к поверхностям. Вот что происходит:
1. Генерация переменного магнитного поля
- Устройство создаёт высокочастотное переменное магнитное поле (обычно от 1 до 10 кГц), которое пронизывает протекающую через трубу воду.
- Это делается с помощью катушки, обмотанной вокруг трубы, через которую течёт вода.
2. Воздействие на ионы и молекулы
- Колебательное магнитное поле вызывает микротоки и поляризацию в воде, особенно влияя на ионы кальция и магния.
- Это влияет на агрегацию и кристаллизацию: вместо того чтобы образовывать твёрдую «накипь», кальциевые соли формируют аморфные микрокристаллы, которые остаются во взвешенном состоянии и легко смываются потоком воды.
3. Результат
- Структура кристаллов становится рыхлой и нестабильной, они не оседают на трубах или нагревателях.
- Таким образом, известковый налёт либо вообще не образуется, либо образуется в значительно меньших количествах и легко удаляется.
Роль резонансного контура
В этой конструкции используется LC-резонансный контур, что даёт два больших плюса:
- Максимальная эффективность передачи энергии в катушку. Резонанс позволяет поддерживать сильные переменные токи в катушке, даже при низком потреблении от источника. Потери энергии на сопротивлении минимальны.
- Формирование стабильного сигнала. Частота колебаний стабилизируется за счёт подбора индуктивности и ёмкости, и именно эта частота оптимально влияет на соли, растворённые в воде.
Устройство основано на принципе воздействия переменного магнитного поля на минеральные отложения в воде. Хотя оно не устраняет известковый налет полностью, под действием магнитного поля изменяется его кристаллическая структура, вследствие чего осаждение накипи на поверхностях значительно снижается.
Схема электронного смягчителя воды
Во многих существующих схемах аналогичных приборов наблюдается низкая эффективность, так как через катушку протекает ток лишь в пределах нескольких миллиампер. В данной конструкции применена более эффективная схема: вместо обычной катушки с резистором используется LC-контур. Благодаря этому энергия не рассеивается в резисторе, а сохраняется в системе за счет кратковременного резонанса. Электропитание LC-контура осуществляется прямоугольными импульсами с частотой около 1 кГц.
В основе лежит хорошо зарекомендовавшая себя схема на микросхеме IR2153, предназначенной для управления полумостами до 600 В и обладающей встроенным генератором. Питание осуществляется через подтягивающий резистор 680 Ом. В микросхему интегрирован стабилитрон на 15 В. Ключевыми элементами являются два мощных MOSFET транзистора IRF3205 (N-канал, 55 В, 110 А, сопротивление открытого канала — всего 8 мОм). При необходимости допустима замена на аналоги с сопротивлением менее 10 мОм. Формы сигналов на выходе подтверждаются осциллографическими измерениями.
Питание возможно от трансформатора 220/15 В с удвоителем напряжения, либо от любого источника 30 В / 100 мА. Следует учитывать, что без нагрузки небольшие трансформаторы могут выдавать завышенное напряжение, поэтому рекомендуется ограничивать его до 12 В.
Конденсаторы C6 и C7 должны быть высококачественными, предпочтительно класса X2 с номиналом 275 В переменного тока, так как они должны выдерживать импульсные токи до 10 А.
Рабочая катушка, рассчитанная на трубопровод диаметром 2,5 см, состоит из примерно 25 витков провода диаметром 3 мм. При использовании труб другого диаметра или провода иного сечения, необходимо пересчитать параметры, чтобы индуктивность находилась в пределах 4–8 мкГн. Рекомендуется применять провод сечением не менее 2 мм², чтобы минимизировать сопротивление катушки.
Количество витков в зависимости от диаметра трубки и используемой проволоки
Для повышения эффективности рекомендуется использовать одностороннее подключение: один конец катушки соединяется с печатной платой, второй подключается через одинарный разъем типа «банан».В зоне действия катушки не следует размещать чувствительную электронику — мобильные устройства, фотоаппараты, флеш-накопители и подобное.Резистор R1 номиналом 2,2 кОм обеспечивает достаточное ограничение (альтернатива 680 Ом). Конденсатор C6 ёмкостью 3,3 мкФ подходит для работы в диапазоне 100–250 В.
| Ф [мм] | 16 мм | 20 мм | 25 мм | 32 мм | 40 мм | 50 мм | 63 мм | 75 мм | 110 мм |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 25 | 20 | 15 | 11 | 10 | 8 | 7 | 6 | 6 |
| 1,5 | 35 | 25 | 18 | 13 | 11 | 9 | 8 | 7 | 6 |
| 2 | 40 | 30 | 20 | 15 | 12 | 10 | 9 | 7 | 6 |
| 2,5 | 45 | 35 | 22 | 18 | 14 | 11 | 10 | 8 | 7 |
| 3 | 50 | 40 | 25 | 20 | 15 | 12 | 10 | 8 | 7 |
| 3,5 | 58 | 45 | 30 | 22 | 17 | 13 | 11 | 9 | 8 |
| 4 | 64 | 55 | 35 | 25 | 20 | 15 | 12 | 10 | 8 |
| 4,5 | 70 | 60 | 40 | 30 | 24 | 17 | 13 | 10 | 8 |
| 5 | 75 | 70 | 45 | 32 | 25 | 17 | 14 | 11 | 8 |
Что важно:
- Электромагнитные умягчители не делают воду «мягкой» в классическом смысле (как, например, ионообменные фильтры), а просто препятствуют образованию твёрдых отложений.
- Минеральный состав воды остаётся прежним — она по-прежнему содержит кальций и магний.
- Эффект временный: если воду оставить в покое на долгое время, кристаллы могут снова слипнуться в твёрдые отложения.
- Для стабильного результата важно устанавливать устройство как можно ближе к точке потребления воды.
