Αντικατάσταση χειρουργικών λαμπτήρων λαμπτήρων με χρήση κυκλώματος LED: 7 βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:38

Βήμα προς βήμα οδηγίες για τον τρόπο κατασκευής και εφαρμογής του συστήματος αντικατάστασης χειρουργικών λαμπτήρων χρησιμοποιώντας ένα κύκλωμα LED που αναπτύχθηκε από τους Mohammed Shafir και Zoe Englander ως μέρος του μαθήματος BME 262-Design for the Developing World στο Pratt School of Engineering, Duke University.

Αυτό το σύστημα θα προσφέρει χαμηλό κόστος και μακροχρόνια αντικατάσταση για τους δύσκολα χειρουργικούς βολβούς λαμπτήρων στον αναπτυσσόμενο κόσμο. Αυτές οι οδηγίες εξηγούν τον τρόπο χρήσης του συστήματος αντικατάστασης λαμπτήρων με εξαρτήματα και εργαλεία που περιλαμβάνονται στο κιτ. Οι συσκευές στον αναπτυσσόμενο κόσμο που απαιτούν λαμπτήρες για να εκτελέσουν τη λειτουργία τους είναι ζωτικής σημασίας για την παροχή ιατρικής περίθαλψης. Ωστόσο, ένα σημαντικό πρόβλημα με τη χρήση αυτών των συσκευών στον αναπτυσσόμενο κόσμο είναι ότι μόλις οι λαμπτήρες σπάσουν ή καούν, οι λαμπτήρες αντικατάστασης είναι πολύ ακριβοί ή δύσκολο να αποκτηθούν. Έτσι, πολλές συσκευές που είναι εντελώς λειτουργικές διαφορετικά δεν χρησιμοποιούνται επειδή δεν διαθέτουν λαμπτήρες λειτουργίας. Μια κρίσιμη ιατρική συσκευή που πλήττεται από αυτό το πρόβλημα είναι οι χειρουργικές λάμπες που χρησιμοποιούνται στο χειρουργείο. Αυτά τα φώτα είναι ζωτικής σημασίας για τον χειρουργό για τον φωτισμό της περιοχής ενδιαφέροντος κατά τη διάρκεια της χειρουργικής επέμβασης. Η απουσία αυτών των φώτων εμποδίζει σοβαρά την ικανότητα των χειρουργών να λαμβάνουν ενημερωμένες αποφάσεις και επίσης περιορίζει την απόδοση των χειρουργείων σε διαστήματα της ημέρας όταν υπάρχει αρκετό φως για να φωτίσει το δωμάτιο. Έχουμε διορθώσει αυτό το πρόβλημα με ένα σύστημα αντικατάστασης λαμπτήρων που θα επιτρέψει στον χρήστη να αντικαταστήσει τους συμβατικούς λαμπτήρες σε κοινώς χρησιμοποιούμενους χειρουργικούς λαμπτήρες με ένα νέο σύστημα φωτισμού αποτελούμενο από λαμπτήρες διόδου εκπομπής φωτός (LED). Οι λαμπτήρες LED είναι πολύ πιο αποδοτικοί από τους συμβατικούς λαμπτήρες βολφραμίου ή αλογόνου, καταναλώνουν λιγότερη ενέργεια, είναι πιο άκαμπτοι (λόγω απουσίας κινούμενων μερών) και έχουν επίσης πολύ μεγαλύτερη διάρκεια ζωής. Επομένως, το σύστημα φωτισμού LED θα έχει πολύ μεγαλύτερη διάρκεια ζωής, θα είναι λιγότερο δαπανηρό για λειτουργία και δεν θα σπάσει τόσο εύκολα. Το σύστημα φωτισμού LED θα χρειαστεί να εγκατασταθεί μόνο μία φορά και δεν θα χρειαστεί να αντικατασταθεί για πολλά χρόνια. Επιπλέον, αυτό το σύστημα είναι συμβατό με πολλούς διαφορετικούς τύπους λαμπτήρων, με ποικιλία διαφορετικών λαμπτήρων. Αυτό το σύστημα χρησιμοποιεί την αρχική βάση λαμπτήρα, έτσι ώστε το κύκλωμα να είναι συμβατό με σχεδόν οποιοδήποτε μέγεθος και σχήμα λαμπτήρα. Το σύστημα θα λειτουργεί για κάθε λαμπτήρα που χρησιμοποιεί μεταξύ 7 και 24 βολτ DC.

Βήμα 1: Λίστα μερών

Ο κατάλογος μερών για αυτό το σχέδιο εμφανίζεται στον παρακάτω πίνακα. Επιπλέον εξαρτήματα και εργαλεία που είναι απαραίτητα για την κατασκευή αυτής της συσκευής είναι:

1.) Μια κενή πλακέτα PCB 2.) Λεπτά καλώδια σύνδεσης 3.) Ένα σφυρί 4.) Συγκολλητικό σίδερο 5.) Σύρμα συγκόλλησης 6.) Κόλλα Krazy Ο Εθνικός ρυθμιστής ημιαγωγών LM3404 1.0 Amp σταθερού ρεύματος χρησιμοποιείται ως η τρέχουσα συσκευή ρύθμισης Το Μπορείτε να βρείτε ένα λεπτομερές σύνολο οδηγιών στο φύλλο δεδομένων αυτής της συσκευής. Ακολουθώντας αυτές τις οδηγίες, ο σχεδιαστής κυκλώματος μπορεί να καθορίσει τις βαθμολογίες των εξωτερικών εξαρτημάτων που απαιτούνται για την κάλυψη των αναγκών τους.

Βήμα 2: Δημιουργία PCB

Εκτυπώστε τη διάταξη PCB που παρέχεται εδώ σε μια διαφάνεια. Πάρτε μια πλακέτα PCB, κόψτε την στο σωστό μέγεθος και τοποθετήστε τη διαφάνεια μεταξύ του πίνακα και του φωτός σε ένα κατά τα άλλα σκοτεινό δωμάτιο. Τοποθετήστε ένα κομμάτι γυαλί πάνω από τη διαφάνεια για να διατηρήσετε το σχέδιο και τη διαφάνεια ευθυγραμμισμένα. Βεβαιωθείτε ότι η διαφάνεια είναι σωστά προσανατολισμένη και ότι το προστατευτικό χαρτί έχει αφαιρεθεί. Μετά από περίπου 7 λεπτά κάτω από το φως, τοποθετήστε τη σανίδα σε ένα λουτρό με υγρό ανάπτυξης. Φροντίστε να φοράτε γάντια για να προστατεύετε τα χέρια σας και να είστε προσεκτικοί να μην εκτοξεύσετε υγρά στα ρούχα σας. Το υγρό ανάπτυξης πρέπει να είναι 1 μέρος προγραμματιστή έως 10 μέρη νερού.

Στη συνέχεια, τοποθετήστε το PCB σε ένα δοχείο με διάλυμα χάραξης. Ανακατέψτε το τηγάνι για να προχωρήσει πιο γρήγορα η διαδικασία χάραξης. Είναι επίσης χρήσιμο να θερμαίνεται ελαφρώς το διάλυμα. Κρατήστε το PCB στο διάλυμα έως ότου αφαιρεθεί ολόκληρος ο χαλκός, εκτός από εκεί όπου το σχέδιο κυκλώματος είναι τυπωμένο στην πλακέτα. Το διάλυμα χάραξης θα λεκιάσει τα ρούχα σας, οπότε προσέξτε πολύ να μην το πιτσιλίσετε στον εαυτό σας. Ξεπλύνετε καλά τον εκτυπωμένο πίνακα για να αφαιρέσετε όλα τα υγρά. Η τυπωμένη διάταξη έχει σχεδιαστεί έτσι ώστε δύο κυκλώματα και δύο μαξιλάρια LED να χωράνε σε μία πλακέτα PCB. Διαχωρίστε αυτά τα τέσσερα κομμάτια χρησιμοποιώντας ένα πριόνι. Κόψτε κάθε περίσσεια πλακέτας για να κάνετε το κύκλωμα όσο το δυνατόν μικρότερο. Τέλος, ανοίξτε τις οπές όπου τα εξαρτήματα θα κολλήσουν χρησιμοποιώντας ένα πολύ μικρό τρυπάνι. Οι θέσεις όπου πρέπει να τρυπήσετε εμφανίζονται ως μικροί κύκλοι στη διάταξη PCB. Χρησιμοποιήσαμε το ExpressPCB για να σχεδιάσουμε αυτόν τον πίνακα. Δεδομένου ότι αυτό το κύκλωμα χρησιμοποιεί επιφανειακές συσκευές, ο σχεδιασμός του μαξιλαριού συγκόλλησης έπρεπε να γίνει για κάθε μεμονωμένο εξάρτημα.

Βήμα 3: Τοποθέτηση εξαρτημάτων στον πίνακα PCB

Καλύψτε το εκτυπωμένο PCB με τη σειρά. Συγκολλήστε προσεκτικά όλα τα εξαρτήματα στον πίνακα με ένα λεπτό σύρμα συγκόλλησης και εργαλείο συγκόλλησης. Η διάταξη για το πώς να το κάνετε σωστά φαίνεται στην εικόνα για το βήμα 2.

Βήμα 4: Σύνδεση λαμπτήρα LED και καλωδίων σύνδεσης

Συγκολλήστε τη λάμπα LED στο κομμάτι του PCB με το τυπωμένο μαξιλάρι LED. Κολλήστε αυτό το τεμάχιο PCB στο τέλος του κυκλώματος έτσι ώστε τα δύο κομμάτια να σχηματίζουν ένα Τ. Ο στόχος είναι να έχει το LED κάθετο στο κύκλωμα έτσι ώστε το φως να κοιτάζει προς τα κάτω όταν το κύκλωμα είναι όρθιο.

Τέλος, κολλήστε δύο καλώδια σύνδεσης στις κατάλληλες οπές. Αυτά τα καλώδια συνδέονται με τις συνδέσεις του λαμπτήρα, επιτρέποντας την τροφοδοσία του κυκλώματος. Το κύκλωμα είναι τώρα έτοιμο για εφαρμογή.

Βήμα 5: Αφαίρεση γυαλιού από σπασμένο λαμπτήρα

Το πρώτο βήμα που απαιτείται για την εφαρμογή αυτού του συστήματος είναι να αφαιρέσετε το γυαλί από τη σπασμένη λάμπα για να εκθέσετε τις επαφές που οδήγησαν στο σπασμένο νήμα.

Αφαιρέστε το σπασμένο λαμπτήρα από την πρίζα του. Τοποθετήστε τη σπασμένη λάμπα στην πλαστική σακούλα (παρέχεται) και πιάστε τη λάμπα από έξω στη βάση. Προσοχή μην κόψετε τον εαυτό σας με το γυαλί ή χτυπήσετε τα δάχτυλά σας με το σφυρί. Χτυπήστε την κορυφή του σπασμένου λαμπτήρα χειρουργικής λάμπας με ένα μικρό σφυρί. Προσέξτε να μην χτυπήσετε το λαμπτήρα με υπερβολική δύναμη. Ο στόχος είναι να αφαιρέσετε το γυαλί και να εκθέσετε τις επαφές που συνδέουν αρχικά το σπασμένο νήμα με τον υπόλοιπο λαμπτήρα.

Βήμα 6: Σύνδεση του κυκλώματος στη λάμπα

Το επόμενο βήμα είναι να συνδέσετε το κύκλωμα με το LED στη λάμπα. Συγκολλήστε τις επαφές στα καλώδια που βγαίνουν από το κύκλωμα.

Θερμάνετε το συγκολλητικό σίδερο συνδέοντάς το. Στη συνέχεια, κρατήστε την άκρη του συγκολλητικού σιδήρου στο τέλος ενός τεμαχίου συγκολλητικού σύρματος. Αυτό θα κάνει το σύρμα να λιώσει. Μεταφέρετε προσεκτικά τη λιωμένη συγκόλληση στις επαφές ενώ κρατάτε τα καλώδια από το κύκλωμα στη λιωμένη συγκόλληση. Αφήστε για λίγο να κρυώσει η σύνδεση και βεβαιωθείτε ότι η σύνδεση είναι αρκετά ισχυρή. Mayσως χρειαστεί να κρατήσετε τα στοιχεία μαζί χρησιμοποιώντας τσιμπιδάκια ενώ ολοκληρώνετε αυτήν τη διαδικασία. ** Προσοχή: Το συγκολλητικό σίδερο είναι πολύ ζεστό, μην καείτε!

Βήμα 7: Δοκιμή του συστήματος

Τοποθετήστε τη βάση του λαμπτήρα με το κύκλωμα συνδεδεμένο στην πρίζα του λαμπτήρα, όπως θα κάνατε με έναν κανονικό λαμπτήρα.

Ενεργοποιήστε τη λυχνία και βεβαιωθείτε ότι ανάβει η λυχνία LED. Ο έλεγχος για την ένταση του φωτός του συστήματος μπορεί να γίνει χρησιμοποιώντας το φωτόμετρο Lutron LX-103.