Výměna za chirurgické žárovky pomocí LED obvodu: 7 kroků

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:24

Podrobné pokyny, jak vytvořit a implementovat systém náhradních chirurgických žárovek pomocí LED obvodu vyvinutého Mohammedem Shafirem a Zoe Englander v rámci kurzu BME 262-Design for the Developing World na Pratt School of Engineering, Duke University.

Tento systém poskytne levnou a dlouhodobou náhradu těžko dostupných chirurgických lamp v rozvojovém světě. Tyto pokyny vysvětlují, jak používat náhradní žárovkový systém s součástmi a nástroji, které jsou součástí sady. Zařízení v rozvojovém světě, která ke své funkci vyžadují žárovky, mají zásadní význam při poskytování lékařské péče. Zásadním problémem používání těchto zařízení v rozvojovém světě je však to, že jakmile se žárovky rozbijí nebo vyhoří, náhradní žárovky jsou velmi drahé nebo obtížně dostupné. Mnoho zařízení, která jsou jinak zcela funkční, se proto nepoužívá, protože nemají funkční žárovky. Jedním z kritických zdravotnických prostředků, které tento problém trápí, jsou chirurgické lampy používané na operačním sále. Tato světla mají pro chirurga zásadní význam při osvětlení oblasti zájmu během operace. Absence těchto světel vážně omezuje schopnost chirurgů činit informovaná rozhodnutí a také omezuje provádění operací na intervaly v den, kdy je dostatek světla k osvětlení místnosti. Tento problém jsme odstranili systémem náhradních žárovek, který uživateli umožní vyměnit konvenční žárovky v běžně používaných chirurgických lampách za nový osvětlovací systém složený ze žárovek LED (Light Emitting Diode). LED žárovky jsou mnohem účinnější než konvenční wolframové nebo halogenové žárovky, spotřebovávají méně energie, jsou pevnější (kvůli absenci pohyblivých částí) a také mají mnohem delší životnost. LED osvětlovací systém proto bude mít mnohem delší životnost, bude levnější na provoz a nerozbije se tak snadno. LED osvětlovací systém bude muset být nainstalován pouze jednou a nebude muset být vyměňován po mnoho let. Tento systém je navíc kompatibilní s mnoha různými typy lamp, s řadou různých žárovek. Tento systém využívá původní základnu žárovky, takže obvod může být vyroben tak, aby byl kompatibilní s téměř jakoukoli velikostí a tvarem žárovky. Systém bude fungovat pro jakoukoli lampu, která používá stejnosměrné napětí 7 až 24 voltů.

Krok 1: Seznam dílů

Seznam dílů pro tento design je uveden v tabulce níže. Dalšími součástmi a nástroji nezbytnými pro konstrukci tohoto zařízení jsou:

1.) Prázdná deska plošných spojů 2.) Tenké připojovací vodiče 3.) Kladivo 4.) Páječka 5.) Pájecí drát 6.) Krazy Glue Jako regulátor proudu se používá regulátor konstantního proudu 1,0 Amp.. Podrobný soubor pokynů najdete v datovém listu k tomuto zařízení. Dodržováním těchto pokynů může návrhář obvodů určit hodnocení externích komponent potřebných ke splnění jejich potřeb.

Krok 2: Vytvoření DPS

Zde vytištěné rozložení DPS na průhlednou fólii. Získejte desku plošných spojů, rozřízněte ji na správnou velikost a umístěte průhlednost mezi desku a světlo v jinak temné místnosti. Umístěte kousek skla na průhlednou fólii, aby byl design a průhlednost zarovnané. Zkontrolujte, zda jsou průhledné fólie správně orientovány a ochranný papír je odlepen. Asi po 7 minutách pod světlem umístěte desku do lázně vývojkové kapaliny. Na ochranu rukou používejte rukavice a dávejte pozor, abyste na oblečení nestříkali tekutiny. Vývojovou kapalinou by měl být 1 díl vývojky na 10 dílů vody.

Dále umístěte desku plošných spojů do misky leptacího roztoku. Promíchejte pánev, aby proces leptání probíhal rychleji. Je také užitečné roztok mírně zahřát. Udržujte desku plošných spojů v roztoku, dokud nebude odstraněna veškerá měď, kromě případů, kdy je na desce vytištěn návrh obvodu. Leptací roztok pošpiní váš oděv, proto buďte velmi opatrní, abyste jej nepostříkali. Vytištěnou desku důkladně opláchněte, abyste odstranili všechny tekutiny. Vytištěné rozvržení je navrženo tak, aby se na jednu desku plošných spojů vešly dva obvody a dvě LED podložky. Oddělte tyto čtyři kusy pomocí pily. Ořízněte přebytečnou desku, aby byl obvod co nejmenší. Nakonec vyvrtejte otvory, kde se součásti připevní, pomocí velmi malého vrtáku. Místa, kde je třeba vrtat, jsou na rozvržení desky plošných spojů zobrazena jako malé kruhy. K návrhu této desky jsme použili ExpressPCB. Protože tento obvod používá zařízení pro povrchovou montáž, bylo nutné provést návrh pájecí podložky pro každou jednotlivou součást.

Krok 3: Umístění součástí na desku plošných spojů

Potištěnou desku plošných spojů zakryjte tavidlem. Opatrně pájejte všechny součásti na desku pomocí tenkého pájecího drátu a pájecího nástroje. Rozložení, jak to udělat správně, je vidět na obrázku pro krok 2.

Krok 4: Připojení LED žárovky a připojovacích kabelů

Pájujte LED žárovku na kus DPS pomocí tištěné LED podložky. Přilepte tento kus DPS na konec obvodu tak, aby dva kusy tvořily T. Cílem je, aby LED byla kolmá na obvod tak, aby světlo směřovalo dolů, když je obvod ve svislé poloze.

Nakonec připájejte dva připevňovací vodiče k příslušným otvorům. Tyto vodiče se připojují k přípojkám žárovky, což umožňuje napájení obvodu. Okruh je nyní připraven k implementaci.

Krok 5: Odstranění skla z rozbité žárovky

Prvním krokem nezbytným při implementaci tohoto systému je vyjmutí skla z rozbité žárovky, aby se odhalily kontakty, které vedly k rozbitému vláknu.

Vyjměte rozbitou žárovku z objímky. Umístěte rozbitou žárovku do plastového sáčku (součást dodávky) a uchopte žárovku zvenčí za základnu. Dávejte pozor, abyste se nepořezali sklem nebo si neuhodili prsty kladivem. Udeřte horní část rozbité chirurgické žárovky malým kladivem. Dávejte pozor, abyste do žárovky nenarazili příliš velkou silou. Cílem je vyjmout sklo a odhalit kontakty, které původně spojovaly zlomené vlákno se zbytkem žárovky.

Krok 6: Připojení obvodu k žárovce

Dalším krokem je připojení obvodu pomocí LED k žárovce. Připájejte kontakty na vodiče vycházející z obvodu.

Zahřejte páječku zapojením. Dále přidržte špičku páječky na konci kousku pájecího drátu. To způsobí roztavení drátu. Roztavenou pájku opatrně přeneste na kontakty a přitom držte vodiče z obvodu v roztavené pájce. Krátce nechte spojení vychladnout a ujistěte se, že je dostatečně silné. Při dokončování tohoto procesu možná budete muset držet součásti pohromadě pomocí pinzety. ** Pozor: Páječka je velmi horká, nespalte se!

Krok 7: Testování systému

Vložte patici žárovky tak, aby byl obvod zapojen do objímky žárovky, stejným způsobem jako běžnou žárovku.

Zapněte lampu a zajistěte, aby se rozsvítila LED. Testování intenzity světla systému lze provést pomocí světelného měřiče Lutron LX-103.