Soveltuvatko langattomat rannekkeet elektroniikkateollisuudelle?
Langattomat rannekkeet hyödyntävät teoreettisesti koronapurkausta staattisen sähkön haihduttamiseen. Koronapurkaus, joka tunnetaan myös nimellä kärkipurkaus, viittaa staattisen sähkön purkamiseen varautuneen johtimen kärjestä (vaatii tyypillisesti yli 1500 V jännitteen) ilmaan. Langattomissa rannekkeissa tarvittava staattisen sähkön poistamiseen tarvittava jännite on kuitenkin liian korkea, joten ne eivät sovellu elektroniikkateollisuudelle, koska harvat elektroniset komponentit kestävät yli 1500 V:n jännitteitä.
Koronapurkaus
Koronapurkaus on paikallinen,{0}}itsepitävä kaasumaisen väliaineen purkaus epätasaisessa sähkökentässä. Se on yleisin kaasupurkausmuoto. Lähellä teräväkärkistä elektrodia, jolla on suuri kaarevuussäde, paikallinen sähkökentän voimakkuus ylittää kaasun ionisaatiokentän voimakkuuden aiheuttaen ionisaatiota ja viritystä, mikä johtaa koronapurkaukseen. Kun korona ilmenee, elektrodin ympärillä näkyy kirkas valo, johon liittyy sihisevä ääni. Koronapurkaus voi olla suhteellisen vakaa purkausmuoto tai epätasaisen sähkökenttävälin hajoamisprosessin varhainen vaihe.
Koronapurkauksen muodostumismekanismi vaihtelee kärkielektrodin napaisuuden mukaan, mikä johtuu ensisijaisesti eroista koronapurkauksen aikana tapahtuvan tilavarauksen kertymisessä ja jakautumisessa. Tasajännitteellä sekä negatiiviset että positiiviset koronapurkaukset keräävät tilavarausta kärkielektrodin lähelle. Negatiivisessa koronapurkauksessa elektronit ajautuvat törmäysionisoitumisen jälkeen pois kärkielektrodista muodostaen negatiivisia ioneja, kun taas positiiviset ionit kerääntyvät lähelle elektrodin pintaa. Kun sähkökenttä voimistuu, positiiviset ionit vedetään elektrodiin, mikä johtaa pulssilliseen koronavirtaan, kun taas negatiiviset ionit diffundoituvat välitilaan. Tämä prosessi toistaa itseään käynnistäen uuden ionisaatiosyklin ja varautuneiden hiukkasten liikkeen. Tämä sykli jatkuu, mikä johtaa lukuisiin pulssikoronavirtoihin. GW Tritcher löysi tämän ilmiön vuonna 1938, ja se tunnetaan nimellä Tritcher-pulssi. Jos jännite jatkaa nousuaan, koronavirran pulssitaajuus ja amplitudi kasvavat muuttuen negatiiviseksi hehkupurkaukseksi. Jännitteen lisäkorotukset johtavat negatiiviseen streamer-purkaukseen, joka tunnetaan myös höyhenpurkauksena tai harjapurkauksena sen muodon vuoksi. Kun negatiivinen streamer-purkaus kehittyy edelleen vastakkaiselle elektrodille, se johtaa kipinäpurkaukseen, jolloin koko aukko hajoaa. Positiivisessa koronapurkauksessa on myös positiivisia ioneja kärkielektrodin lähellä, mutta niitä hylätään jatkuvasti rakotilaan, kun taas elektronit vetäytyvät elektrodiin muodostaen samalla tavalla toistuvan pulssillisen koronavirran. Kun jännite jatkaa nousuaan, streamerin purkautuminen tapahtuu, mikä voi johtaa aukon rikkoutumiseen.
AC-koronan purkausprosessi tehotaajuudella on periaatteessa sama kuin tasavirtapositiivisen ja negatiivisen koronan positiivisen ja negatiivisen puolijakson aikana. Tehotaajuuskoronavirta on samassa vaiheessa jännitteen kanssa, mikä heijastaa koronatehohäviötä. Teknisissä sovelluksissa käytetyn jännitteen ja koronavarauksen määrän välistä suhdetta käytetään usein kuvaamaan koronan ominaisuuksia, jotka tunnetaan koronan volt-coulomb-ominaispiirteinä. Todellisuudessa johtimen pintaolosuhteet, kuten vauriot, sadepisarat ja kerrostumat, voivat aiheuttaa helposti koronapurkauksen.
Koronapurkauksella on erilaisia vaikutuksia suunnittelutekniikan saralla. Koronapurkaus sähköjärjestelmien suur-- ja ultra-korkeajännitteisten-siirtojohtojen johtimissa voi aiheuttaa koronatehohäviöitä, radiohäiriöitä, televisiohäiriöitä ja kohinahäiriöitä. Piirejä suunniteltaessa tulee valita riittävä johtimen poikkipinta-ala tai käyttää jaettuja johtimia vähentämään johtimien pintasähkökenttää koronapurkauksen välttämiseksi. Korkeajännitteisten-sähkölaitteiden koronapurkaus heikentää vähitellen laitteen eristyskykyä. Tietyissä olosuhteissa koronapurkauksen tilavaraus voi myös lisätä raon läpilyöntivoimaa. Kun johdossa tapahtuu salama tai kytkentäylijännite, ylijänniteamplitudi voi heiketä koronahäviön vuoksi. Koronapurkausta voidaan käyttää sähköstaattisen pölyn poistoon, jäteveden käsittelyyn, ilmanpuhdistukseen jne. Terävien esineiden, kuten puiden, koronapurkaus maan sähkökentän vaikutuksesta on tärkeä lenkki ilmakehän sähkötasapainossa. Valtameren pinnalle roiskuneiden vesipisaroiden aiheuttama koronapurkaus voi edistää orgaanisen aineen muodostumista valtameressä ja voi myös olla yksi tehokkaista purkausmuodoista aminohappojen esisynteesiä varten{13}}maan muinaisessa ilmakehässä. Koronapurkaus on teknisesti merkittävä tutkimusaihe erilaisissa sovelluksissa.