Náhrada za žiarovky chirurgickej žiarovky pomocou obvodu LED: 7 krokov

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 12:01

Podrobný návod, ako vytvoriť a implementovať systém náhradných chirurgických žiaroviek pomocou obvodu LED vyvinutého Mohammedom Shafirom a Zoe Englander v rámci kurzu BME 262-Design for the Developing World na Pratt School of Engineering, Duke University.

Tento systém poskytne lacnú a dlhotrvajúcu náhradu ťažko dostupných žiaroviek chirurgických žiaroviek v rozvojovom svete. Tieto pokyny vysvetľujú, ako používať systém náhradných žiaroviek s komponentmi a nástrojmi, ktoré sú súčasťou súpravy. Zariadenia v rozvojovom svete, ktoré na svoju funkciu vyžadujú žiarovky, majú zásadný význam pri poskytovaní lekárskej starostlivosti. Hlavným problémom používania týchto zariadení v rozvojovom svete je však to, že akonáhle sa žiarovky rozbijú alebo vyhoria, náhradné žiarovky sú veľmi drahé alebo je ťažké ich získať. Mnoho zariadení, ktoré sú inak úplne funkčné, sa preto nepoužíva, pretože nemajú pracovné žiarovky. Jednou z kritických zdravotníckych pomôcok, ktorých sa tento problém týka, sú chirurgické žiarovky používané na operačnej sále. Tieto svetlá sú pre chirurga kritickým použitím pri osvetlení oblasti záujmu počas operácie. Absencia týchto svetiel vážne obmedzuje schopnosť chirurgov prijímať informované rozhodnutia a tiež obmedzuje výkon chirurgických zákrokov na intervaly v deň, keď je dostatok svetla na osvetlenie miestnosti. Tento problém sme odstránili systémom náhradných žiaroviek, ktorý umožní používateľovi nahradiť konvenčné žiarovky v bežne používaných chirurgických lampách novým systémom osvetlenia zloženým zo žiaroviek s diódami LED (Light Emitting Diode). LED žiarovky sú oveľa efektívnejšie ako konvenčné volfrámové alebo halogénové žiarovky, spotrebúvajú menej energie, sú tuhšie (kvôli absencii pohyblivých častí) a majú tiež oveľa dlhšiu životnosť. Preto bude mať LED osvetlenie oveľa dlhšiu životnosť, bude lacnejšie ho prevádzkovať a nerozbije sa tak ľahko. Systém LED osvetlenia bude potrebné nainštalovať iba raz a nebude potrebné ho vymieňať mnoho rokov. Tento systém je navyše kompatibilný s mnohými rôznymi druhmi žiaroviek, s rôznymi žiarovkami. Tento systém využíva pôvodnú žiarovku, takže obvod môže byť vyrobený tak, aby bol kompatibilný s takmer ľubovoľnou veľkosťou a tvarom žiarovky. Systém bude fungovať pre všetky žiarovky, ktoré používajú napätie 7 až 24 voltov DC.

Krok 1: Zoznam dielov

Zoznam dielov pre tento dizajn je uvedený v tabuľke nižšie. Ďalšie diely a nástroje potrebné na stavbu tohto zariadenia sú:

1.) Prázdna doska plošných spojov 2.) Tenké pripájacie vodiče 3.) Kladivo 4.) Spájkovačka 5.) Spájkovací drôt 6.) Krazy Glue Ako regulátor prúdu sa používa národný polovodič LM3404 1,0 Amp.. Podrobný súbor pokynov nájdete v dátovom liste tohto zariadenia. Podľa týchto pokynov môže návrhár obvodov určiť hodnotenie externých komponentov potrebných na splnenie ich potrieb.

Krok 2: Vytvorenie DPS

Tu uvedené rozloženie DPS vytlačte na priehľadnú fóliu. Zaobstarajte si dosku s plošnými spojmi, rozrežte ju na správnu veľkosť a umiestnite priehľadnú fóliu medzi dosku a svetlo v inak tmavej miestnosti. Na priehľadnú fóliu položte kúsok skla, aby bol dizajn a priehľadnosť zarovnané. Dbajte na správnu orientáciu priehľadnej fólie a odlepenie ochranného papiera. Asi po 7 minútach pod svetlom vložte dosku do kúpeľa s vývojovou tekutinou. Na ochranu rúk používajte rukavice a dávajte pozor, aby ste na oblečenie nestriekali tekutiny. Vývojová kvapalina by mala byť 1 diel vývojky na 10 dielov vody.

Ďalej umiestnite DPS do panvice leptaného roztoku. Panvou premiešajte, aby proces leptania prebiehal rýchlejšie. Je tiež užitočné roztok mierne zahriať. Udržujte DPS v roztoku, kým sa neodstráni všetka meď, okrem prípadov, keď je na doske vytlačený dizajn obvodu. Roztok na leptanie zafarbí vaše oblečenie, preto buďte veľmi opatrní, aby ste ho na seba nestriekali. Vytlačenú dosku dôkladne opláchnite, aby ste odstránili všetky tekutiny. Vytlačené rozloženie je navrhnuté tak, aby sa na jednu dosku plošných spojov zmestili dva obvody a dve diódy LED. Tieto štyri kusy oddeľte pomocou píly. Odstráňte prebytočnú dosku, aby bol obvod čo najmenší. Nakoniec vyvŕtajte otvory, kde sa budú diely pripevňovať, pomocou veľmi malého vrtáka. Miesta, kde je potrebné vŕtať, sú na rozložení DPS zobrazené ako malé kruhy. Na navrhnutie tejto dosky sme použili ExpressPCB. Pretože tento obvod používa zariadenia na povrchovú montáž, návrh spájkovacej podložky bolo potrebné vykonať pre každý jednotlivý komponent.

Krok 3: Umiestnenie komponentov na dosku plošných spojov

Potlačenú dosku plošných spojov zakryte tavivom. Opatrne spájkujte všetky súčasti na dosku tenkým spájkovacím drôtom a spájkovacím nástrojom. Rozloženie, ako to urobiť správne, je možné vidieť na obrázku pre krok 2.

Krok 4: Pripojenie LED žiarovky a upevňovacích káblov

LED žiarovku spájkujte s kusom DPS pomocou vytlačenej LED podložky. Prilepte tento kus DPS na koniec obvodu tak, aby dva kusy vytvorili písmeno T. Cieľom je, aby LED dióda bola kolmá na obvod tak, aby svetlo smerovalo nadol, keď je obvod vzpriamený.

Nakoniec spájkujte dva upevňovacie drôty do príslušných otvorov. Tieto vodiče sa pripájajú k prípojkám žiarovky, čo umožňuje napájanie obvodu. Okruh je teraz pripravený na implementáciu.

Krok 5: Odstránenie skla z rozbitej žiarovky

Prvým krokom potrebným pri implementácii tohto systému je vybratie skla z rozbitej žiarovky, aby sa odhalili kontakty, ktoré viedli k rozbitému vláknu.

Vyberte rozbitú žiarovku z objímky. Vložte rozbitú žiarovku do plastového vrecka (je súčasťou dodávky) a uchopte žiarovku zvonku za základňu. Dávajte pozor, aby ste sa neporezali sklom a neudreli si prsty kladivom. Udeľte do hornej časti zlomenej žiarovky chirurgickej žiarovky malým kladivom. Dávajte pozor, aby ste do žiarovky neudreli prílišnou silou. Cieľom je odstrániť sklo a odhaliť kontakty, ktoré pôvodne spájali zlomené vlákno so zvyškom žiarovky.

Krok 6: Pripojenie obvodu k žiarovke

Ďalším krokom je pripojenie obvodu pomocou LED k žiarovke. Kontakty spájkujte s vodičmi vychádzajúcimi z obvodu.

Zahrejte spájkovačku zapojením. Potom držte hrot spájkovačky na konci kúska spájkovacieho drôtu. To spôsobí roztavenie drôtu. Roztavenú spájku opatrne preneste na kontakty, pričom držte vodiče z obvodu v roztavenej spájke. Krátko nechajte spojenie vychladnúť a zaistite, aby bolo dostatočne silné. Počas dokončovania tohto procesu budete možno musieť držať súčasti spolu pomocou pinzety. ** Pozor: Spájkovačka je veľmi horúca, nespáľte sa!

Krok 7: Testovanie systému

Vložte objímku žiarovky s zapojeným obvodom do objímky žiarovky tak, ako by ste použili bežnú žiarovku.

Zapnite lampu a uistite sa, že sa rozsvieti LED dióda. Testovanie intenzity svetla systému je možné vykonať pomocou svetelného merača Lutron LX-103.