Substitució de les làmpades quirúrgiques mitjançant circuit LED: 7 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:16

Instruccions pas a pas sobre com construir i implementar el sistema de bombetes de làmpades quirúrgiques de recanvi mitjançant un circuit LED desenvolupat per Mohammed Shafir i Zoe Englander com a part del curs BME 262-Disseny per al món en desenvolupament a la Pratt School of Engineering, Universitat de Duke.

Aquest sistema proporcionarà un reemplaçament durador i de baix cost per a les làmpades quirúrgiques difícils d’adquirir als països en desenvolupament. Aquestes instruccions expliquen com utilitzar el sistema de bombetes de recanvi amb components i eines inclosos al kit. Els dispositius del món en desenvolupament que requereixen bombetes per dur a terme la seva funció són d’ús crucial per proporcionar atenció mèdica. No obstant això, un problema important amb l’ús d’aquests dispositius al món en desenvolupament és que, un cop les bombetes es trenquen o es consumeixen, les bombetes de recanvi són molt costoses o difícils d’adquirir. Per tant, molts dispositius que són completament funcionals no s’utilitzen perquè no tenen bombetes que funcionen. Un dels dispositius mèdics crítics afectats per aquest problema són les làmpades quirúrgiques que s’utilitzen al quiròfan. Aquestes llums són d’ús crític per al cirurgià per il·luminar la zona d’interès durant la cirurgia. L'absència d'aquestes llums dificulta greument la capacitat dels cirurgians de prendre decisions informades i també restringeix la realització de cirurgies a intervals del dia en què hi ha prou llum per il·luminar la sala. Hem solucionat aquest problema amb un sistema de bombetes de recanvi que permetrà a l’usuari substituir les bombetes convencionals de les làmpades quirúrgiques d’ús habitual per un nou sistema d’il·luminació compost per bombetes de díode emissor de llum (LED). Les bombetes LED són molt més eficients que les bombes halògenes o de tungstè convencionals, consumeixen menys energia, són més rígides (a causa de l’absència de peces mòbils) i també tenen una vida útil molt més llarga. Per tant, el sistema d’il·luminació LED tindrà una vida útil molt més llarga, serà menys costós d’executar i no es trencarà tan fàcilment. El sistema d’il·luminació LED només s’haurà d’instal·lar una vegada i no s’haurà de substituir durant molts anys. A més, aquest sistema és compatible amb molts tipus diferents de làmpades, amb diverses bombetes. Aquest sistema utilitza la base original de la bombeta, de manera que el circuit es pot fer compatible amb gairebé qualsevol mida i forma de bombeta. El sistema funcionarà per a qualsevol llum que faci servir entre 7 i 24 volts de corrent continu.

Pas 1: llista de peces

La llista de peces d’aquest disseny es mostra a la taula següent. Les parts i eines addicionals necessàries per a la construcció d’aquest dispositiu són:

1.) Una placa de PCB en blanc 2.) Fils de connexió prims 3.) Un martell 4.) Soldador 5.) Fil de soldadura 6.) Krazy Glue El National Semiconductor LM3404 1,0 Amp Corrent constant Buck Regulator s’utilitza com a dispositiu de regulació de corrent. Podeu trobar un conjunt detallat d’instruccions al full de dades d’aquest dispositiu. Seguint aquestes instruccions, el dissenyador del circuit pot determinar les qualificacions dels components externs necessaris per satisfer les seves necessitats.

Pas 2: Creació de PCB

Imprimiu el disseny de PCB que es proporciona aquí en una transparència. Obteniu un tauler de PCB, talleu-lo a la mida adequada i col·loqueu la transparència entre el tauler i la llum en una habitació fosca. Col·loqueu un tros de vidre sobre la transparència per mantenir el disseny i la transparència alineats. Assegureu-vos que la transparència estigui orientada correctament i que el paper protector estigui pelat. Després d’uns 7 minuts sota la llum, col·loqueu el tauler en un bany de líquid revelador. Assegureu-vos de portar guants per protegir-vos les mans i tingueu cura de no esquitxar líquids a la roba. El líquid revelador ha de ser d'una part revelador per 10 parts d'aigua.

A continuació, poseu el PCB en una paella amb una solució de gravat. Agiteu la paella perquè el procés de gravat vagi més ràpid. També és útil escalfar lleugerament la solució. Mantingueu el PCB a la solució fins que s’elimini tot el coure, excepte en els casos en què s’imprimeixi el disseny del circuit a la placa. La solució de gravat us tacarà la roba, així que tingueu molta cura de no esquitxar-la. Esbandiu bé el tauler imprès per eliminar tots els líquids. El disseny imprès està dissenyat perquè dos circuits i dos coixinets LED puguin encabir-se en una placa PCB. Separeu aquestes quatre peces amb una serra. Retalleu qualsevol tauler sobrant per fer el circuit el més petit possible. Finalment, foradeu els forats on s’uniran els components mitjançant un trepant molt petit. Les ubicacions on heu de perforar es mostren com a petits cercles al disseny del PCB. Vam fer servir ExpressPCB per dissenyar aquest tauler. Com que aquest circuit utilitza dispositius muntats a la superfície, cal dissenyar el coixinet de soldadura per a cada component individual.

Pas 3: col·locació de components a la placa PCB

Cobriu el PCB imprès en flux. Soldeu acuradament tots els components a la placa amb un fil de soldadura prim i una eina de soldar. El disseny de com fer-ho correctament es pot veure a la imatge del pas 2.

Pas 4: connectar la bombeta LED i els cables de fixació

Soldeu la bombeta LED a la peça de PCB amb el coixinet LED imprès. Enganxeu aquesta peça de PCB fins al final del circuit de manera que les dues peces formin una T. L’objectiu és que el LED sigui perpendicular al circuit de manera que la llum estigui cap avall quan el circuit estigui en posició vertical.

Finalment, soldeu dos cables de fixació als forats adequats. Aquests cables s’uneixen a les connexions de les bombetes, cosa que permet alimentar el circuit. El circuit ja està llest per a la seva implementació.

Pas 5: treure el vidre de la bombeta trencada

El primer pas necessari per implementar aquest sistema és treure el vidre de la bombeta trencada per exposar els contactes que van conduir al filament trencat.

Traieu la bombeta trencada del sòcol. Col·loqueu la bombeta trencada a la bossa de plàstic (subministrada) i agafeu la bombeta des de l'exterior a la base. Aneu amb compte de no tallar-vos amb el got ni colpejar-vos els dits amb el martell. Colpeu la part superior de la bombeta de llum quirúrgica trencada amb un petit martell. Aneu amb compte de no colpejar la bombeta amb massa força. L’objectiu és treure el vidre i exposar els contactes que originàriament connectaven el filament trencat a la resta de la bombeta.

Pas 6: Fixació del circuit a la bombeta

El següent pas és connectar el circuit amb el LED a la bombeta. Soldeu els contactes als cables que surten del circuit.

Escalfeu el soldador endollant-lo. A continuació, manteniu la punta del soldador fins al final d’un tros de fil de soldadura. Això farà que el cable es fon. Transferiu amb cura la soldadura fosa als contactes mentre manteniu els cables del circuit a la soldadura fosa. Deixeu que la connexió es refredi breument i assegureu-vos que la connexió és prou forta. És possible que hàgiu de mantenir els components junts mitjançant pinces mentre esteu completant aquest procés. ** Precaució: el soldador és molt calent, no us cremeu!

Pas 7: prova del sistema

Introduïu la base de la bombeta amb el circuit connectat a la presa de la bombeta, de la mateixa manera que ho faríeu amb una bombeta normal.

Enceneu la llum del llum i assegureu-vos que el LED s’encengui. Es pot provar la intensitat de llum del sistema mitjançant el mesurador de llum Lutron LX-103.