Zamiennik żarówek do lamp chirurgicznych za pomocą obwodu LED: 7 kroków

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:33

Instrukcja krok po kroku, jak zbudować i wdrożyć system wymiany żarówek do lamp chirurgicznych z wykorzystaniem obwodu LED, opracowanego przez Mohammeda Shafira i Zoe Englander w ramach kursu BME 262-Design for the Developing World w Pratt School of Engineering, Duke University.

System ten będzie tanim i długotrwałym zamiennikiem trudno dostępnych żarówek do lamp chirurgicznych w krajach rozwijających się. Niniejsza instrukcja wyjaśnia, jak korzystać z systemu wymiany żarówek z częściami i narzędziami zawartymi w zestawie. Urządzenia w krajach rozwijających się, które wymagają żarówek do pełnienia swojej funkcji, mają kluczowe znaczenie w zapewnianiu opieki medycznej. Jednak poważnym problemem związanym z użytkowaniem tych urządzeń w krajach rozwijających się jest to, że gdy żarówki pękną lub przepalą się, żarówki zamienne są bardzo drogie lub trudne do zdobycia. W związku z tym wiele urządzeń, które w przeciwnym razie są całkowicie funkcjonalne, nie jest używanych, ponieważ brakuje w nich działających żarówek. Jednym z krytycznych urządzeń medycznych, którego dotyczy ten problem, są lampy chirurgiczne stosowane w sali operacyjnej. Te światła mają kluczowe znaczenie dla chirurga w oświetlaniu obszaru zainteresowania podczas operacji. Brak tych świateł poważnie utrudnia chirurgom podejmowanie świadomych decyzji, a także ogranicza wykonywanie operacji do przerw w ciągu dnia, kiedy jest wystarczająco dużo światła, aby oświetlić pomieszczenie. Naprawiliśmy ten problem za pomocą systemu wymiany żarówek, który umożliwi użytkownikowi zastąpienie konwencjonalnych żarówek w powszechnie stosowanych lampach chirurgicznych nowym systemem oświetlenia złożonym z żarówek z diodami elektroluminescencyjnymi (LED). Żarówki LED są znacznie wydajniejsze od konwencjonalnych żarówek wolframowych czy halogenowych, zużywają mniej energii, są sztywniejsze (ze względu na brak ruchomych części), a także mają znacznie dłuższą żywotność. Dlatego system oświetlenia LED będzie miał znacznie dłuższą żywotność, będzie tańszy w eksploatacji i nie będzie się tak łatwo psuł. System oświetlenia LED trzeba będzie zainstalować tylko raz i nie trzeba go wymieniać przez wiele lat. Ponadto system ten jest kompatybilny z wieloma różnymi rodzajami lamp, z wieloma różnymi żarówkami. System ten wykorzystuje oryginalną podstawę żarówki, dzięki czemu obwód można dopasować do niemal każdego rozmiaru i kształtu żarówki. System będzie działał z każdą lampą, która używa od 7 do 24 woltów prądu stałego.

Krok 1: Lista części

Lista części dla tej konstrukcji jest pokazana w poniższej tabeli. Dodatkowe części i narzędzia niezbędne do budowy tego urządzenia to:

1.) Czysta płytka PCB 2.) Cienkie przewody połączeniowe 3.) Młotek 4.) Lutownica 5.) Drut lutowniczy 6.) Krazy Glue Jako regulator prądu stosowany jest regulator prądu stałego National Semiconductor LM3404 1,0 A. Szczegółowy zestaw instrukcji znajduje się w karcie katalogowej tego urządzenia. Postępując zgodnie z tymi instrukcjami, projektant obwodu może określić wartości znamionowe komponentów zewnętrznych potrzebnych do zaspokojenia jego potrzeb.

Krok 2: Tworzenie PCB

Wydrukuj układ PCB dostarczony tutaj na przezroczystości. Zdobądź płytkę PCB, przytnij ją do odpowiedniego rozmiaru i umieść przezroczystość między płytą a światłem w ciemnym pomieszczeniu. Umieść kawałek szkła na przezroczystości, aby wzór i przezroczystość były wyrównane. Upewnij się, że folia jest prawidłowo zorientowana, a papier ochronny jest oderwany. Po około 7 minutach pod światłem umieść płytkę w kąpieli z płynem wywoływacza. Upewnij się, że nosisz rękawiczki, aby chronić ręce i uważaj, aby nie rozlać płynów na ubranie. Płyn wywoływacza powinien składać się z 1 części wywoływacza na 10 części wody.

Następnie umieść płytkę PCB w rondlu z roztworem do trawienia. Poruszaj patelnią, aby proces trawienia przebiegał szybciej. Pomocne jest również lekkie podgrzanie roztworu. Trzymaj płytkę PCB w roztworze, aż cała miedź zostanie usunięta, z wyjątkiem miejsca, w którym projekt obwodu jest wydrukowany na płytce. Roztwór do wytrawiania poplami twoje ubranie, więc uważaj, aby nie zachlapać nim siebie. Dokładnie opłucz płytkę drukowaną, aby usunąć wszystkie płyny. Wydrukowany układ został zaprojektowany tak, aby dwa obwody i dwa pady LED mogły zmieścić się na jednej płytce PCB. Oddziel te cztery kawałki za pomocą piły. Odetnij nadmiar płytki, aby obwód był jak najmniejszy. Na koniec za pomocą bardzo małego wiertła wywierć otwory, w których zostaną przymocowane elementy. Lokalizacje, w których należy wiercić, są pokazane jako małe kółka na układzie PCB. Do zaprojektowania tej płyty wykorzystaliśmy ExpressPCB. Ponieważ obwód ten wykorzystuje urządzenia montowane powierzchniowo, projekt pola lutowniczego musiał być wykonany dla każdego pojedynczego komponentu.

Krok 3: Umieszczenie komponentów na płytce PCB

Zakryj drukowaną płytkę drukowaną topnikiem. Ostrożnie przylutuj wszystkie elementy do płytki za pomocą cienkiego drutu lutowniczego i lutownicy. Układ, jak to zrobić poprawnie, można zobaczyć na obrazku w kroku 2.

Krok 4: Mocowanie żarówki LED i przewodów mocujących

Przylutuj żarówkę LED do kawałka PCB z nadrukowaną podkładką LED. Przyklej ten kawałek PCB do końca obwodu, tak aby dwa kawałki tworzyły T. Celem jest ustawienie diody LED prostopadle do obwodu, tak aby światło było skierowane w dół, gdy obwód jest ustawiony pionowo.

Na koniec przylutuj dwa przewody mocujące do odpowiednich otworów. Te przewody łączą się z połączeniami żarówek, umożliwiając zasilanie obwodu. Układ jest teraz gotowy do wdrożenia.

Krok 5: Usuwanie szkła z uszkodzonej żarówki

Pierwszym krokiem niezbędnym do wdrożenia tego systemu jest wyjęcie szkła z pękniętej żarówki w celu odsłonięcia styków, które doprowadziły do zerwania żarnika.

Wyjmij uszkodzoną żarówkę z oprawki. Umieść pękniętą żarówkę w plastikowej torbie (w zestawie) i chwyć żarówkę od zewnątrz za podstawę. Uważaj, aby nie skaleczyć się szklanką ani nie uderzyć młotkiem w palce. Uderz małym młotkiem w górę pękniętej żarówki lampy chirurgicznej. Uważaj, aby nie uderzyć żarówki ze zbyt dużą siłą. Celem jest usunięcie szkła i odsłonięcie styków, które pierwotnie łączyły pęknięty żarnik z resztą żarówki.

Krok 6: Podłączanie obwodu do żarówki

Następnym krokiem jest podłączenie obwodu z diodą LED do żarówki. Przylutuj styki do przewodów wychodzących z obwodu.

Podgrzej lutownicę podłączając ją. Następnie trzymaj końcówkę lutownicy do końca kawałka drutu lutowniczego. Spowoduje to stopienie drutu. Ostrożnie przenieś stopiony lut na styki, trzymając przewody z obwodu w stopionym lutowiu. Poczekaj, aż połączenie ostygnie i upewnij się, że połączenie jest wystarczająco mocne. Może być konieczne trzymanie elementów razem za pomocą pęsety podczas wykonywania tego procesu. **Uwaga: lutownica jest bardzo gorąca, nie pal się!

Krok 7: Testowanie systemu

Włóż podstawę żarówki z obwodem podłączonym do gniazda żarówki, tak jak w przypadku zwykłej żarówki.

Włącz zasilanie lampy i upewnij się, że dioda LED świeci. Testowanie natężenia światła w systemie można wykonać za pomocą światłomierza Lutron LX-103.