Elektroda.pl
Elektroda.pl
X

Search our partners

Find the latest content on electronic components. Datasheets.com
Elektroda.pl
Please add exception to AdBlock for elektroda.pl.
If you watch the ads, you support portal and users.

Pudełko dezynfekujące UVC

RomanWorkshop 19 Mar 2021 13:38 2271 15
  • Pudełko dezynfekujące UVC
    Jest to proste urządzenie do naświetlania promieniami UVC, wyposażone w świetlówkę Osram Puritec HNS S 7W. W aktualnej sytuacji epidemicznej przyda się do dezynfekcji maseczek lub innych przedmiotów (trzeba je obracać), a elektronikom do kasowania pamięci EPROM (z okienkiem). Wymiary zewnętrzne pudełka (długość/szerokość/wysokość): 200x184x116mm. Jego ścianki są wykonane ze starych paneli podłogowych o grubości 8mm, połączonych samymi kołkami bez użycia kleju/wkrętów. Szczegółowy opis budowy pudełka, znajduje się w załączonej dokumentacji.

    Głównym elementem decydującym o skuteczności działania jest specjalna świetlówka, emitująca niewidzialne promieniowanie UVC, używane do dezynfekcji wody, powietrza i powierzchni. Jest ono szkodliwe dla wszystkich organizmów żywych (ludzi, zwierząt, roślin, bakterii i wirusów). Ekspozycja na bezpośrednie lub odbite promieniowanie UVC, powoduje u ludzi oparzenia skóry i uszkodzenie wzroku (zapalenie spojówek). Może mieć również negatywny wpływ na niektóre materiały i powodować, np. odbarwienie tkanin, czy przedwczesne starzenie plastiku.
    W swojej konstrukcji użyłem nisko-ciśnieniowej świetlówki rtęciowej Osram Puritec HNS S 7W (GCF7DS/G23/SE/OF) z trzonkiem G23, która pracuje w pozycji poziomej (może pracować w dowolnej). Posiada wbudowany zapłonnik (starter), znajdujący się w jej trzonku. Od zwykłej świetlówki fluorescencyjnej różni się tym, że jej rura nie ma wewnętrznej powłoki luminoforu i jest zrobiona ze specjalnego szkła kwarcowego, które przepuszcza promieniowanie ultrafioletowe UVC, ale tłumi fale o długości poniżej 240nm odpowiedzialne za powstawanie ozonu. Mimo że świetlówka nie wytwarza ozonu, to przez kilka pierwszych godzin pracy emituje specyficzny zapach. Jej moc znamionowa wynosi 7W, ale moc samego promieniowania UVC (długość fal 200-280nm z maksimum przy 253.7nm) to tylko 1.8W (UVC irradiance). Moc ta jest mierzona pod kątem prostym w odległości 1m od ścianki na środku długości szklanej rury świetlówki (w zakresie 0.3-3.0m jest odwrotnie proporcjonalna do kwadratu odległości). Nisko-ciśnieniowe świetlówki rtęciowe są najbardziej efektywnym źródłem promieniowania UVC, ponieważ zamieniają na nie ok. 30% pobieranej mocy.
    Istnieje możliwość zamontowania w pudełku innej świetlówki z trzonkiem G23 o mocy 5/7/9W, np. z rodziny Osram HNS lub Philips TUV (PL-S). W poniższej tabeli znajdują się parametry możliwych do użycia świetlówek.

    Pudełko dezynfekujące UVC

    Pudełko dezynfekujące UVC
    Do działania świetlówki oprócz oprawki G23 jest potrzebny statecznik magnetyczny/indukcyjny (balast/dławik), który ogranicza jej prąd pracy. Świetlówka posiadająca wbudowany zapłonnik (2-piny) nie zadziała z żadnym statecznikiem elektronicznym (4-piny). Statecznik magnetyczny to w rzeczywistości cewka o dużej indukcyjności i mocy oraz małej rezystancji, nawinięta na rdzeniu wykonanym z blachy stalowej (podobnie jak transformator). Użyłem statecznika MB5-11 firmy Kanlux, mogącego zasilać świetlówki o mocy 5/7/9/11W. Przed zamontowaniem i włączeniem sprawdziłem go zwykłym omomierzem. Zmierzyłem rezystancję na jego zaciskach, która wynosiła 107.5 oma. Brak wskazania oznacza przerwę w uzwojeniu (przepalenie). Następnie przełączyłem omomierz na najwyższy zakres pomiaru megaomów i zmierzyłem rezystancję, między każdym jego zaciskiem i odsłoniętą z farby obudową. Wskazanie oznacza przebicie w uzwojeniu i zwarcie do obudowy. To uszkodzenie jest szczególnie groźne, gdyż po włączeniu zasilania sieciowego może nastąpić wybicie bezpiecznika instalacji elektrycznej lub na obudowie statecznika może pojawić się faza. Z ciekawości zmierzyłem też pojemność na zaciskach (9.80nF) oraz między każdym zaciskiem i obudową (180pF) statecznika. Miałem problem z pomiarem indukcyjności, ponieważ mój miernik Mastech MY6243 ma najwyższy zakres pomiarowy do 2H, na którym nie było żadnego wskazania. Indukcyjność statecznika ma większą wartość, a udało mi się ją zmierzyć zrobionym kilka lat temu testerem elementów elektronicznych z zakresem do 20H. Tester wskazał wartość indukcyjności 3.10H (rezystancja 107.0 omów, dobroć cewki Q=1.4 przy częstotliwości 9.1kHz).
    Aby nie zajmować miejsca wewnątrz pudełka, statecznik zamontowałem na zewnątrz górnej pokrywy, co zapewnia mu też lepsze chłodzenie. Ponieważ użyłem dwużyłowego kabla sieciowego, to metalowa obudowa statecznika nie jest uziemiona. Dlatego po włączeniu zasilania występuje na niej napięcie 60-90V (wartość zależna od położenia fazy w kablu sieciowym, po obróceniu wtyczki w gniazdku). Można je zaobserwować przykładając do obudowy neonowy próbnik napięcia (będzie świecił dużo słabiej niż na fazie) lub mierząc woltomierzem napięcie przemienne (AC), między obudową i zaciskiem statecznika z podłączoną żyłą kabla sieciowego. Napięcie to indukuje się na obudowie statecznika, gdy prąd przemienny przepływa przez pojemność jego uzwojeń (część energii zamienia się w pole elektromagnetyczne). Indukowany w ten sposób prąd ma niską wartość i nie jest groźny dla życia zdrowego człowieka. Jednak po włączeniu zasilania sieciowego, nie należy dotykać nieuziemionej obudowy statecznika.

    W zależności od mocy zasilanej świetlówki, zmienia się jej prąd pracy oraz współczynnik mocy, które są podane w tabeli przedstawionej na obudowie statecznika. Współczynnik mocy (PF - Power Factor) to iloraz mocy czynnej (P) użytej przez odbiornik do wykonania danej pracy (np. świecenie) i mocy pozornej (S = V*I) pobranej przez odbiornik ze źródła zasilania (PF = P/S). W obwodach prądu stałego (DC) moc czynna (P) jest równa mocy pozornej (S). W obwodach prądu przemiennego (AC) również tak jest, ale tylko jeśli odbiornik ma charakter rezystancyjny (np. żarówka, grzałka). Współczynnik mocy wynoszący mniej niż 1 oznacza, że odbiornik nie zużywa całej pobranej mocy pozornej (S) na wykonanie pracy mocą czynną (P), a jej część zostaje utracona przez powstanie w odbiorniku mocy biernej (Q). Przykład: jeśli współczynnik mocy odbiornika wynosi 0.5, to tylko 50% dostarczonej do niego mocy pozornej (S) jest wykorzystane na wykonanie przez niego pracy mocą czynną (P), a reszta jest tracona w postaci mocy biernej (Q).
    Moc bierna w większości jest zwracana przez odbiornik do źródła zasilania (sieci energetycznej), co zwiększa prąd płynący przez kabel zasilający, a tym samym straty przesyłowe w całej sieci (zamieniane na ciepło). Część mocy biernej odpowiada za wytwarzanie pola elektromagnetycznego, niezbędnego do działania silników indukcyjnych i transformatorów oraz za ładowanie pojemności kondensatorów i linii przesyłowych prądu przemiennego (AC).
    Moc bierną odbiornika o charakterze indukcyjnym (np. silnik, transformator) można zredukować przez dołączenie kondensatora o odpowiednio dużej pojemności, bezpośrednio do jego zacisków zasilających. Dzięki temu powstająca w odbiorniku moc bierna nie wraca do źródła zasilania (krąży między dołączonym kondensatorem i elementami indukcyjnymi odbiornika).

    Dla statecznika MB5-11 zasilającego świetlówkę 7W podany prąd pracy wynosi 0.175A, a współczynnik mocy 0.33. Jak widać jedynie 33% pobieranej przez niego mocy pozornej jest używane do zasilania świetlówki, a reszta jest tracona w postaci mocy biernej. Na jego obudowie jest też narysowany schemat podłączenia statecznika i świetlówki do zasilania sieciowego. Znajduje się na nim opcjonalny kondensator podłączony bezpośrednio do przewodów sieciowych, który służy do poprawy (podwyższenia) współczynnika mocy. Jego podłączenie spowoduje nie tylko zmniejszenie poboru prądu przez statecznik, ale także zredukowanie poziomu zakłóceń powstających przy włączaniu/wyłączaniu (fala przepięciowa) świetlówki oraz w czasie jej pracy (fale elektromagnetyczne). Powinien to być kondensator typu MKP/MKT o pojemności kilku uF i minimalnym znamionowym napięciu pracy 250V AC lub specjalny kondensator typu MKSP do fluorescencyjnych lamp wyładowczych i silników indukcyjnych. Dla świetlówek o mocy 4-13W jego zalecana pojemność wynosi 2uF, aby uzyskać współczynnik mocy 0.9.
    Ze względu na ograniczone miejsce w moim pudełku nie zamontowałem tego kondensatora, ale przeprowadziłem testy jego wpływu na parametry elektryczne urządzenia (przy napięciu sieci V = 240V): I - pobierany prąd, P - moc czynna, PF - współczynnik mocy. Pomiary wykonałem watomierzem/licznikiem energii Velleman NETBPEM5. Bez kondensatora: I = 0.18A, P = 13W, PF = 30 (0.3). Z kondensatorem 1uF: I = 0.11A, P = 13W, PF = 50 (0.5). Z kondensatorem 2uF: I = 0.06A, P = 13W, PF = 90 (0.9). Wyniki potwierdziły wpływ kondensatora na podwyższenie współczynnika mocy przez obniżenie mocy biernej statecznika, a tym samym obniżenie pobieranego przez niego prądu. Jak widać statecznik pobiera ok. 13W mocy czynnej z czego świetlówka pobiera ok. 7W, a reszta mocy czynnej jest tracona w stateczniku (zamieniana na ciepło).

    Zestaw zawierający świetlówkę Osram Puritec HNS S 7W (nowa), oprawkę G23 i statecznik Kanlux MB5-11 (demontowane z nowych, nieużywanych opraw) kupiłem za 45zł. (bez kosztów wysyłki) na Allegro. Jestem zadowolony z ceny i jakości tych części.

    Zdjęcia urządzenia:

    Pudełko dezynfekujące UVC Pudełko dezynfekujące UVC Pudełko dezynfekujące UVC Pudełko dezynfekujące UVC Pudełko dezynfekujące UVC Pudełko dezynfekujące UVC Pudełko dezynfekujące UVC Pudełko dezynfekujące UVC Pudełko dezynfekujące UVC Pudełko dezynfekujące UVC Pudełko dezynfekujące UVC Pudełko dezynfekujące UVC Pudełko dezynfekujące UVC Pudełko dezynfekujące UVC Pudełko dezynfekujące UVC Pudełko dezynfekujące UVC Pudełko dezynfekujące UVC Pudełko dezynfekujące UVC Pudełko dezynfekujące UVC Pudełko dezynfekujące UVC Pudełko dezynfekujące UVC Pudełko dezynfekujące UVC


    2. Testy praktyczne

    Istnieje kilka sposobów na sprawdzenie, czy dane źródło emituje promieniowanie UVC. Aktualnie wiele ze sprzedawanych, tanich lamp/żarówek dezynfekujących (głównie z diodami LED) w rzeczywistości nie emituje żadnego promieniowania UV, a jedynie zwykłe światło widzialne o niebieskim/fioletowym kolorze. W przypadku diod LED można to rozpoznać już po samym ich wyglądzie. Jeśli dioda nie ma soczewki wykonanej ze specjalnego szkła kwarcowego (fused silica) lub akrylowego/organicznego (plexiglass), to nie może emitować promieniowania UV, gdyż inne materiały go nie przepuszczają.
    Niżej są opisane dwa najprostsze sposoby na sprawdzenie obecności promieniowania UVC, przy użyciu banana lub zaprogramowanego układu pamięci EPROM (z kwarcowym okienkiem). Oprócz nich można do tego celu wykorzystać specjalne karty testowe, które pod wpływem promieni UV zmieniają na stałe swój kolor (jednorazowe) lub ujawniają nadrukowane na nich wzory/napisy (wielokrotnego użytku).

    2-1. Banan

    Najprostszy test wykonałem przy użyciu banana ;) Na jego środku nakleiłem dwa paski taśmy izolacyjnej, zostawiając 2cm przerwy między nimi, a następnie włożyłem go do pudełka na 60 minut naświetlania (maksymalna grubość położonego na dnie banana wynosiła 36mm, a minimalna odległość jego skórki od ścianki świetlówki to UVl = 41mm). Po tym czasie odsłonięta skórka znacznie pociemniała, a ta spod taśmy nie zmieniła swojego żółtego/zielonego koloru. Różnica w barwie była widoczna gołym okiem. Pod wpływem promieniowania UVC w górnych warstwach skórki banana, odkłada się czerwono-brązowy pigment. Efekt ten nie występuje na skórkach innych owoców, np. jabłek. Poniższe zdjęcia prezentują banana przed i po naświetlaniu.

    Pudełko dezynfekujące UVC Pudełko dezynfekujące UVC Pudełko dezynfekujące UVC Pudełko dezynfekujące UVC

    2-2. Pamięć EPROM

    Kolejny test polegał na kasowaniu zawartości układów pamięci EPROM o różnych pojemnościach. Posiadają one w swojej obudowie okienko wykonane ze szkła kwarcowego, które przepuszcza promieniowanie UV i znajduje się nad matrycą komórek pamięci. Według not aplikacyjnych proces kasowania rozpoczyna się, gdy komórki matrycy pamięci są wystawione na działanie promieniowania UV, o długości fali poniżej 400nm (4000A - angstremów). Słońce i niektóre rodzaje zwykłych świetlówek fluorescencyjnych, emitują promieniowanie UVA/UVB o długości fali 300-400nm. Światło słoneczne padające bezpośrednio na okienko matrycy pamięci może ją całkowicie wykasować w czasie do kilku tygodni, a fluorescencyjne światło pokojowe może to robić nawet do kilku lat. Jednak wykasowanie pojedynczych bitów pamięci nastąpi znacznie szybciej (nie wszystkie komórki kasują się w tym samym czasie).
    Zalecaną przez producentów metodą kasowania pamięci EPROM jest wystawienie matrycy na działanie promieniowania UVC o długości fali 253.7nm (2537A) w minimalnej dawce UVd = 15J/cm2 (J = W*s). Minimalny czas kasowania UVt tą dawką wyniesie ok. 21 minut, używając typowej świetlówki zapewniającej natężenie promieniowania UVr = 12mW/cm2, przy odległości ścianki jej rury od powierzchni okienka pamięci UVl = 2.5cm (1"). Minimalny czas kasowania można obliczyć ze wzoru: UVt [s ] = UVd [J/m2] / UVr [W/m2] (każde podwojenie odległości UVl wydłuża czas 4-krotnie). Przed obliczeniami trzeba dokonać konwersji jednostek miary: 1m2 = 10000cm2, 1J/cm2 = 10000J/m2, 1J/m2 = 100uJ/cm2, 1W/cm2 = 10000W/m2, 1W/m2 = 100uW/cm2. Wykorzystując powyższe dane będzie to: UVt [s ] = 150000 [J/m2] / 120 [W/m2], UVt [s ] = 1250s / 60s = 20.83 minut. Przy odległości UVl = 5cm, czas UVt wydłuży się do 83.33 minut. Identycznego wzoru używa się do obliczania minimalnego czasu UVt, który jest potrzebny na dezynfekcję powierzchni minimalną dawką UVd promieniowania UVC ze źródła o natężeniu UVr, znajdującego się w odległości UVl. Przekształcenia tego wzoru, pozwalają na obliczenie: minimalnego czasu UVt [s ] = UVd [J/m2] / UVr [W/m2], minimalnej dawki UVd [J/m2] = UVr [W/m2] * UVt [s ] oraz natężenia UVr [W/m2] = UVd [J/m2] / UVt [s ] promieniowania UVC ze źródła.

    Minimalny czas kasowania UVt pamięci EPROM zależy od wymaganej, minimalnej dawki UVd promieniowania UVC oraz jego natężenia UVr emitowanego przez świetlówkę przy danej odległości UVl, między ścianką jej rury i powierzchnią okienka w obudowie układu. Czas ten jest nieco inny dla różnych układów, a zależy głównie od rozmiaru i konstrukcji komórek pamięci. Im mniejsza jest ich powierzchnia, tym mniej promieniowania UVC pochłaniają i wydłuża się czas naświetlania, niezbędny do rozładowania zgromadzonego w nich ładunku. Dotyczy to zwłaszcza najnowszych i pojemniejszych układów (wykonanych w technologii 0.5um), które mają mniejsze i bardziej zagęszczone na matrycy komórki pamięci (nawet kurz znajdujący się wewnątrz obudowy może uniemożliwić wykasowanie niektórych z nich). Wyjątkiem są najstarsze układy (wykonane w technologii 1.3um), których komórki pamięci mimo dużych rozmiarów kasują się najwolniej.
    Nawet lekko zabrudzone okienko (np. odciski palców, przeźroczysty klej z etykiety) może znacznie ograniczyć przenikanie promieniowania UVC do komórek pamięci i wydłużyć proces ich kasowania. To samo dotyczy zabrudzeń na szkle rury świetlówki. Najmniejsze zabrudzenia, należy dokładnie wyczyścić (np. alkoholem izopropylowym IPA) przed rozpoczęciem naświetlania.
    Kolejnym czynnikiem mającym wpływ na czas kasowania jest algorytm programowania. Standardowy algorytm z dłuższym impulsem programującym (50ms/bajt), powoduje zgromadzenie w komórkach pamięci większego ładunku, niż algorytm szybkiego programowania (np. Inteligent, Fast, Turbo, Rapid, Flashrite, Quick Pro, Quick-Pulse, SNAP! Pulse, Presto/II/III). Im większy jest ich ładunek, tym więcej promieniowania UVC potrzeba do jego rozładowania, co wydłuża niezbędny czas naświetlania.
    W notach aplikacyjnych pamięci EPROM niektórych producentów można znaleźć informacje, o zwiększonej minimalnej dawce UVd promieniowania UVC przy kasowaniu i/lub ewentualnej konieczności wydłużenia jego czasu. W przypadku układów NMC27C16-55/32-55 firmy National Semiconductor jest informacja, że całkowite wykasowanie może trwać do 60 minut (przy UVd = 15J/cm2, UVr = 12mW/cm2, UVl = 2.5cm). W notach układów CY27C64/128/256/512/010/020/040 firmy Cypress, podano większą minimalną dawkę promieniowania UVd = 25J/cm2 oraz wydłużony czas kasowania do 35 minut (przy UVr = 12mW/cm2, UVl = 2.5cm). Dla układów M27C160/322/400/800/801 firmy ST-Microelectronics (SGS-Thomson), podano 2 razy większą minimalną dawkę promieniowania UVd = 30J/cm2 oraz wydłużony czas kasowania do 30-40 minut (przy UVr = 12mW/cm2, UVl = 2.5cm).

    Pamięć EPROM można odczytywać nieograniczoną liczbę razy, ale liczba cykli kasowania/zapisu jest ograniczona przez maksymalną łączną dawkę UVdmax promieniowania UVC, po której przekroczeniu komórki pamięci są przekasowane (over-erased) i przestają prawidłowo działać. Objawia się to tym, że nie można ich zaprogramować bo nie gromadzą ładunku (bity mają stałą wartość 1) lub po pewnym czasie od zaprogramowania tracą swój ładunek (bity zmieniają wartość z 0 na 1). Wykasowane i nie zaprogramowane komórki pamięci nie posiadają ładunku, więc ich bity mają wartość 1. Sprawna pamięć zachowuje zaprogramowane w niej dane przez ok. 10-20 lat.
    W notach aplikacyjnych starszych układów firmy Intel i Cypress podano wartość maksymalnej dawki UVdmax = 7258J/cm2, co oznacza możliwość wykonania 483 kasowań standardową dawką 15J/cm2 bez uszkodzenia pamięci. Maksymalna liczba kasowań jest nieco inna dla różnych układów - zwykle wynosi ok. 1000 razy.
    Aby wydłużyć żywotność pamięci EPROM, należy je kasować minimalną skuteczną dawką UVd promieniowania UVC. Można ją ustalić doświadczalnie, bez wykonywania żadnych obliczeń. Wystarczy zmierzyć minimalny czas naświetlania UVt, po którym wszystkie komórki pamięci zostają wykasowane. Ja robiłem to przy użyciu mojego pudełka UVC, stopera i programatora TL866II Plus. Najpierw wyczyściłem alkoholem izopropylowym (IPA) okienka wszystkich testowanych układów. Później kasowałem je w moim pudełku przez 5 minut i programowałem całą pamięć bajtami o wartości $00. Następnie odmierzałem stoperem cykle naświetlania po 30s (pierwszy cykl może wynosić np. 60 sekund). Po każdym cyklu sprawdzałem w programatorze, czy cała pamięć jest już pusta (opcja "Blank check"). Jeśli nie, to wykonywałem kolejny cykl. Jeśli była pusta, to uzyskiwałem minimalny czas kasowania UVt, który jest łącznym czasem wszystkich przeprowadzonych cykli naświetlania. Czas ten weryfikowałem przez ponowne zaprogramowanie pamięci zerowymi bajtami, a następnie kasowanie jej przez uzyskany wcześniej czas UVt-10s. Jeśli po naświetlaniu pamięć nie była całkowicie pusta, to powtarzałem opisany proces zwiększając o 5s czas UVt. Jeśli była pusta, to uznawałem uzyskany minimalny czas naświetlania UVt za prawidłowy. Podczas wkładania układu do pudełka starałem się, aby okienko pamięci było zawsze umieszczone dokładnie na środku podwójnej rury świetlówki. W tym celu na dnie pudełka zaznaczyłem ten środkowy punkt dwoma przecinającymi się liniami, według których ustawiałem położenie okienka.
    W praktyce minimalny czas kasowania powinien być dłuższy i wynosić od 1.5*UVt do 3*UVt, aby całkowicie rozładować zgromadzony w komórkach pamięci ładunek, co zwiększa niezawodność działania układu w całym dopuszczalnym zakresie jego napięcia zasilania i temperatury pracy. Dlatego producenci zalecają kasowanie przy użyciu tak dużej dawki promieniowania UVC.
    Poniższa tabela zawiera zmierzone przeze mnie minimalne czasy naświetlania UVt, które były potrzebne do całkowitego wykasowania różnych układów pamięci EPROM w moim pudełku UVC, po ich jednokrotnym zaprogramowaniu bajtami $00 (przy domyślnych ustawieniach VCC=5.5/6.5V, VPP=12/13V, długość impulsu 100/200us).

    Pudełko dezynfekujące UVC
    Ponieważ programator TL866II Plus nie obsługuje układu MBM27C1000, aby go przetestować wykonałem prosty adapter (dwie podstawki DIP ułożone jedna nad drugą, żeńskie piny precyzyjne pomiędzy nimi i dwa kabelki), który zamienia miejscami położenie sygnałów A16 i OE między wyprowadzeniami nr 2 i 24. Następnie z listy obsługiwanych układów wybrałem bliźniaczą pamięć MBM27C1001, która ma nawet identyczną sygnaturę $04E5. Programowanie przebiegło bez problemów, gdyż obie te pamięci różnią się tylko rozmieszczeniem dwóch wspomnianych sygnałów.
    Choć na liście obsługiwanych układów znajduje się pamięć MX27C1000, to ma ona zupełnie inny algorytm programowania. Po jej wybraniu i odznaczeniu pola "Check ID", programowanie układu MBM27C1000 włożonego bezpośrednio w podstawkę ZIF40 programatora, od razu zakończyło się niepowodzeniem.

    Padające na matrycę pamięci światło widzialne/promieniowanie UV podczas działania/kasowania układu, powoduje powstawanie w niej ładunków elektrycznych (foto-prądów) o wartości zależnej od jego natężenia. Podczas kasowania ładunki te w najgorszym wypadku mogą uszkodzić pamięć, wywołując różnicę potencjałów między jej wyprowadzeniami i wyładowanie elektrostatyczne ESD (ElectroStatic Discharge). Dlatego wszystkie wyprowadzenia naświetlanego układu powinny być zwarte (np. przez położenie na aluminiowej blaszce lub włożenie do specjalnej, przewodzącej pianki ESD).
    Podczas normalnego działania ładunki te mogą wywoływać krótkotrwałe błędy/przekłamania w odczytywanych z pamięci danych. Takie zjawisko można zaobserwować oświetlając okienko pamięci silnym światłem (np. latarką LED) z bliskiej odległości w czasie jej odczytywania programatorem. Dane odczytane przy silnym świetle będą inne, niż odczytane przy normalnym oświetleniu. Silne światło powoduje zmianę wartości tylko komórek posiadających ładunek (bity o wartości 0 są odczytywane jako 1), nie wpływa na wartości komórek bez ładunku (bity o wartości 1). Przykładowo w testowanym przeze mnie układzie NMC27C64QE-200, silne światło zmieniało jego sygnaturę z $8FC2 na $FFFF.
    Dlatego po zaprogramowaniu pamięci EPROM zaleca się zasłonięcie jej okienka (np. nieprzeźroczystą naklejką), aby uniknąć przypadkowego wykasowania danych (np. przez światło słoneczne) oraz chwilowych zakłóceń w działaniu (np. pod wpływem silnego światła), spowodowanych powstawaniem ładunków elektrycznych (foto-prądów).

    Aby otrzymać konkretną wartość minimalnej skutecznej dawki UVd [J/m2] = UVr [W/m2] * UVt [s ] promieniowania UVC, należy jeszcze obliczyć jego natężenie UVr [W/m2] emitowane przez świetlówkę podczas naświetlania powierzchni okienka, które jest umieszczone pod kątem prostym w odległości UVl od ścianki na środku długości rury świetlówki. Służy do tego poniższy skrypt języka VBS (Visual Basic Script) systemu Windows.
    Code: vbscript
    Log in, to see the code

    W zmiennych trzeba podać moc promieniowania UVC [W] i długość szklanej rury (łuku elektrycznego w jej wnętrzu) [m] użytej świetlówki - dane te można znaleźć w jej nocie katalogowej (długość rury można zmierzyć). Prostego obliczenia wymaga odległość UVl, między ścianką rury na środku świetlówki i naświetlaną powierzchnią okienka układu pamięci. Odległość między dnem i górną pokrywą pudełka (wysokość boków) wynosi 100mm (UVl = 100mm). Odległość między górną pokrywą i ścianką rury włożonej do oprawki świetlówki wynosi 11mm, a średnica tej rury to 12mm (UVl = 100-23 = 77mm). Wysokość położonej na dnie ceramicznej obudowy układu pamięci EPROM, wynosi 8.5-9mm w zależności od jej grubości i długości wyprowadzeń (UVl = 77-9 = 68mm). Po odjęciu tych wszystkich wymiarów od 100mm, otrzymałem poszukiwaną odległość UVl = 68mm, między ścianką rury na środku świetlówki i powierzchnią naświetlanego okienka pamięci. Oczywiście odległość UVl można zmniejszać, podkładając pod kasowaną pamięć obiekt o odpowiedniej grubości.
    Po uzupełnieniu wszystkich parametrów, skrypt należy zapisać w pliku tekstowym z rozszerzeniem ".VBS". Teraz można go uruchomić w każdej wersji systemu Windows, przez podwójne kliknięcie jego ikony lewym przyciskiem myszki. Po tym pojawi się okno z obliczoną wartością natężenia UVr promieniowania UVC świetlówki. Pierwsza wartość natężenia UVr jest wyrażona w [W/m2], a druga (podzielona przez 10000) w [W/cm2].
    Z obliczeń dla podanych wyżej parametrów mojego pudełka wynika, że umieszczona w nim świetlówka 7W kasuje pamięci EPROM promieniowaniem UVC o natężeniu UVr = 31.0W/m2 = 3.1mW/cm2 (przy odległości UVl = 2.5cm natężenie wynosi UVr = 119.48W/m2 = 11.94mW/cm2). Jednak wartość ta dotyczy natężenia promieniowania UVC w otwartej przestrzeni, emitowanego we wszystkich kierunkach dookoła rury świetlówki, którego tylko część pada na naświetlaną powierzchnię. W zamkniętym pudełku z odblaskowymi ściankami, natężenie promieniowania UVC może być prawie 2 razy wyższe ze względu na występowanie promieniowania odbitego, emitowanego przez rurę świetlówki w innych kierunkach niż naświetlana powierzchnia, którego część po odbiciu od ścianek również na nią pada.
    Zależy to jednak od wartości współczynnika odbicia Rf (reflectance) promieni UVC (zwłaszcza o długości fali 253.7nm) materiału, użytego do pokrycia/budowy ścianek pudełka. Współczynnik ten określa, jaki procent promieniowania UVC padającego na powierzchnię danego materiału zostanie od niej odbity. Jeśli jakiś materiał dobrze odbija światło widzialne, to nie znaczy że równie dobrze odbija promieniowanie UVC. Najlepszym, najtańszym i łatwo dostępnym materiałem do tego celu jest aluminium w różnych postaciach. W poniższej tabeli znajdują się wartości współczynnika odbicia Rf promieni UVC, o długości fali 254nm dla różnych materiałów.

    Pudełko dezynfekujące UVC

    Pamięć EPROM o największej pojemności M27C322 (4MB = 32Mb = 2Mb*16-bit), została wyprodukowana przez firmę ST-Microelectronics (SGS-Thomson) w 1998 roku. Powstała też wersja M27V322 zapewniająca działanie (odczyt) przy niższym napięciu zasilania 3.3V. W planach firmy była również pamięć M27C642 (8MB = 64Mb = 4Mb*16-bit), ale nigdy nie została wyprodukowana.
    Z ciekawości przy użyciu mikroskopu USB o deklarowanym powiększeniu optycznym 20-800 razy, wykonałem zdjęcia matrycy pamięci testowanego przeze mnie układu MBM27256-20 (pochodzi ze starej drukarki igłowej Citizen 120D). Pierwsze dwa zdjęcia zrobiłem zwykłym aparatem kompaktowym, który nie pozwala na uzyskanie większych zbliżeń bez utraty ostrości. Na ostatnim zdjęciu, wykonanym przy maksymalnym powiększeniu mikroskopu widać napis "FUJITSU MBM27256", który według pomiarów oprogramowaniem dołączonym do mikroskopu, ma ok. 70-80um wysokości (przeciętna grubość ludzkiego włosa wynosi 50-100um). To pokazuje skalę miniaturyzacji uzyskiwaną przy użyciu technologii sprzed kilkudziesięciu lat.

    Pudełko dezynfekujące UVC Pudełko dezynfekujące UVC Pudełko dezynfekujące UVC Pudełko dezynfekujące UVC Pudełko dezynfekujące UVC Pudełko dezynfekujące UVC

    W załączniku znajduje się kompletna dokumentacja w formacie PDF. Opis urządzenia jest również dostępny na mojej stronie: Link.

    UVCbox.pdf Download (644.39 kB)

    Cool! Ranking DIY
    Can you write similar article? Send message to me and you will get SD card 64GB.
    About Author
    RomanWorkshop
    Level 11  
    Offline 
    RomanWorkshop wrote 124 posts with rating 155, helped 0 times. Been with us since 2013 year.
  • TestoTesto
  • #3
    bestboy21
    Level 39  
    ArturP wrote:
    Witaj.
    Czy są jakieś "proste" sposoby na potwierdzenie znikania (uśmiercanie?) wirusów, bakterii, roślin, zwierząt czy ludzi?
    Pytanie wygląda na sarkastyczne, lecz takie nie jest. "Proste" znaczy takie, za pomocą których niezbicie jesteśmy w stanie stwierdzić powyższe.


    -naświetlanie kiełków roślin
    -szalka petriego

    Z ludźmi jest o tyle problem że to wytrzymały gatunek.
  • TestoTesto
  • #4
    TechEkspert
    Editor
    Kiedyś sprawdziłem czy UV ze słońca może skasować EPROM, tak ale trzeba długo czekać. Planuję wykonanie sobie takiego "dezynfekatora" na LED UV, wiem że moc będzie mniejsza a konstrukcja bardziej złożona, ale zobaczymy. Coś zbliżonego do tej konstrukcji sterylizator UV Jak coś uda mi się poskładać to wykonam test bananowy.
  • #5
    tomekptk
    Level 15  
    Kolega mnie zainspirował i wyciągnąłem z piwnicy mój stary, nieużywany kasownik pamięci EPROM. Zawiera promiennik Philips TUV 4W/G4T5 i elektronikę sterującą z timerem do 10 minut.
    Po usunięciu niektórych blach i wymianie gniazda zasilającego, gdzie oryginalnie było użyte gniazdo słuchawkowe oraz dorobieniu „nóżek” kasownik zamienił się w „kasownik wirusów”. Teraz urządzenie pracuje do góry nogami i można pod niego podłożyć drobne przedmioty, np. maseczkę. Urządzenie nie było intensywnie używane, ale skutecznie kasowało EPROM-y więc promiennik, mimo upływu lat, powinien być jeszcze w dobrej formie.
    Pudełko dezynfekujące UVC
  • #6
    elektronockaut
    Level 9  
    Zastanawia mnie jedna rzecz - być może się mylę
    Covid19 ma mniej więcej rozmiar 60-140 nanometrów. Lampy UVC mają długość fali 290–400 nanometrów. Czy Ty drogi autorze i wy czytelnicy jesteście pewni że taka lampa zlikwiduje Koronawirusa ?

    Z tego co się orientuję UVC zabija bakterie, większe mikroby... ale nie wirusy.
    Zakres promieniowania nie powinien się mieścić w zakresie wielkości wirusa?
    To by był już ultrafiolet najniższego zakresu, zupełnie niewidzialny dla człowieka.
    Nie wiem czy są takie promienniki w formie świetlówek, ledów czy żarówek.

    Może ktoś wyjaśnić to zagadnienie ?
  • #7
    bestboy21
    Level 39  
    elektronockaut wrote:
    Zastanawia mnie jedna rzecz - być może się mylę
    Covid19 ma mniej więcej rozmiar 60-140 nanometrów. Lampy UVC mają długość fali 290–400 nanometrów. Czy Ty drogi autorze i wy czytelnicy jesteście pewni że taka lampa zlikwiduje Koronawirusa ?

    Z tego co się orientuję UVC zabija bakterie, większe mikroby... ale nie wirusy.
    Zakres promieniowania nie powinien się mieścić w zakresie wielkości wirusa?
    To by był już ultrafiolet najniższego zakresu, zupełnie niewidzialny dla człowieka.
    Nie wiem czy są takie promienniki w formie świetlówek, ledów czy żarówek.

    Może ktoś wyjaśnić to zagadnienie ?


    Chcesz zaprzeczyć WHO? Powiem więcej, promieniowanie nie działa na komórkę jako całość a najbardziej na kwasy nukleinowe (DNA). Więc komórka może wydawać się nie naruszona pod mikroskopem ale kolokwialnie mówiąc zdechnie jak człowiek w Czernobylu.
  • #8
    RomanWorkshop
    Level 11  
    Skuteczność promieniowania UVC przy dezaktywacji wirusów jest potwierdzona badaniami naukowymi. Fale promieniowania UVC o długości większej od rozmiaru samego wirusa, również docierają do jego powierzchni i powodują zmiany chemiczne. Fale o długości 254nm nie są najlepsze do tego celu, ale uszkadzają kwas dezoksyrybonukleinowy (DNA) lub kwas rybonukleinowy (RNA) wirusa, przez co nie może się on rozmnażać. Najskuteczniejsze pod tym względem są fale o długości 265nm. Krótsze fale 207-222nm uszkadzają białka na powierzchni wirusa, co uniemożliwia mu przyczepianie się do ludzkich komórek. W robotach dezynfekujących używa się impulsowych lamp ksenonowych, wytwarzających promieniowanie UVC o długości fal 200-320nm (z maksimum przy 230nm).
  • #9
    elektronockaut
    Level 9  
    bestboy21 wrote:

    Chcesz zaprzeczyć WHO?

    Niczego nie chcę podważyć i niczego nie podważam. Spytałem bo się nie znam.
    W miejscu gdzie pracuje używamy lamp UVC o podobnym paśmie i mocy kilkuset watt do dezynfekcji wody. W ich instrukcji wyraźnie napisane jest że służą tylko do unieszkodliwiania bakterii. Rozumiem przez to że nie wpływają na wirusy. Sam wysnułem teorie długości fal odpowiadającej wielkości wirusa, bo tak samo ma się to wedle instrukcji do wielkości bakterii. Jeśli się nie mylicie urządzenie autora ma potencjał, więc gratuluję wykonania i pomysłu.
  • #10
    jasio180
    Level 1  
    Witam
    Bardzo fajny projekt , dokładnie przy długości fali 254 nm ginie najwięcej wirusów i jest to potwierdzone w kilku badaniach laboratoryjnych .
  • #11
    _jta_
    Electronics specialist
    RomanWorkshop wrote:
    Jeśli dioda nie ma soczewki wykonanej z przeźroczystego szkła kwarcowego, to nie może emitować promieniowania UV, gdyż inne materiały go nie przepuszczają.

    Przepuszcza je np. szkło organiczne (plexi), i wiele innych materiałów; zwykłe szkło je pochłania.

    TechEkspert wrote:
    Planuję wykonanie sobie takiego "dezynfekatora" na LED UV

    A to raczej nie będzie skuteczne - popularne LED-y UV emitują promieniowanie o znacznie większej długości fali (380nm, albo więcej), a więc mniejszej energii na kwant - ta energia może się okazać za mała do uszkodzenia wirusa (do uszkadzania RNA potrzebna jest długość fali nie większa od 280nm; niskociśnieniowa lampa rtęciowa daje 253,7nm i jest skuteczna).

    elektronockaut wrote:
    Lampy UVC mają długość fali 290–400 nanometrów.

    Nie, ten zakres nawet na dotyka UVC: :arrow: https://en.wikipedia.org/wiki/Ultraviolet#Subtypes
  • #12
    thereminator
    Conditionally unlocked
    W szpitalach stosowane były świetlówki UV, wyglądające prawie jak "zwykłe" tylko pozbawione luminoforu wewnątrz rury. Już ładnych kilkanaście lat temu zniknął z przepisów wymóg stosowania na oddziałach szpitalnych lamp odkażających i były one systematycznie likwidowane podczas remontów i modernizacji oddziałów. Teraz niektóre szpitale zaczynają je ponownie montować.
  • #13
    FilipChojnacki
    Level 6  
    Dezynfekcja (bo nie można nigdy mówić tu o sterylizacji) UVC jest obarczona wieloma ograniczeniami i warunkami, które trzeba spełnić żeby proces mógł zachodzić.
    Sterylizacja to nie dezynfekcja i tutaj rozbija się właśnie problem UVC.
    Owszem - standard 254nm jest w stanie uszkodzić DNA i RNA, ale gorzej z penetracją.
    I tak - kapsyd wirusa nie jest przeszkodą, błona białkowo lipidowa bakterii też nie.
    Ale każdy rodzaj cienia już tak. Biofilm wykształcany przez bakterie też. Ściana komórkowa spor bakterii i grzybów (zarodniki) też będzie przeszkodą dla UVC.
    Jaka jest penetracja promieni UVC w ciałach stałych?
    Żadna. Maks 0,5mm w porywach 1mm i to tylko w przeźroczystych materiałach.
    To wszystko każde nam stosować lampy UVC do dezynfekcji powietrza i ewentualnie powierzchni o ile są gładkie i proste np. pojemniczków do jogurtów w liniach napełniania.
  • #14
    ADB-6
    Level 24  
    RomanWorkshop wrote:
    Fale (...) uszkadzają (...) (DNA) lub (...) (RNA) wirusa, przez co nie może się on rozmnażać.


    "Wirusy (łac. virus „trucizna, jad”) – niewielkie cząstki zakaźne infekujące wszystkie formy życia, niezdolne do namnażania się poza komórką gospodarzem.
  • #15
    Matheu
    Level 23  
    ADB-6 wrote:
    RomanWorkshop napisał:
    Fale (...) uszkadzają (...) (DNA) lub (...) (RNA) wirusa, przez co nie może się on rozmnażać.
    ADB-6 wrote:
    "Wirusy (łac. virus „trucizna, jad”) – niewielkie cząstki zakaźne infekujące wszystkie formy życia, niezdolne do namnażania się poza komórką gospodarzem.
    Jesteś 200%-purystą czy czepiasz się niepotrzebnie?
    i tak wiadomo o co chodzi - wirusy nie rozmnażają się same, muszą trafić na komórkę gospodarza, i dopiero wtedy mogą się powielać.

    Wirusy (łac. virus „trucizna, jad”) – niewielkie cząstki zakaźne infekujące wszystkie formy życia, niezdolne do namnażania się poza komórką gospodarzem. [..] Z drugiej strony do żywych istot upodabnia je zdolność do reprodukcji, posiadanie genów i podleganie ewolucji.
    Rozmnażanie, reprodukcja – właściwy wszystkim organizmom proces życiowy polegający na wytwarzaniu potomstwa przez organizmy rodzicielskie.

    OK, reprodukcja ≠ rozmnażanie
    ale ADB-6 - czy to jest ważne w temacie "Pudełko dezynfekujące UVC"? - czy wirusy się rozmnażają czy tylko "reprodukują"?
    ? ? ?

    ADB-6: Link
    bo dla mnie wygląda, jakbyś w Wiki-cytaty znalazł jedno zdanko oderwane z kontekstu, i potem - kozaczył na Forum.
    pozdrówka - Maciek
  • #16
    ^ToM^
    Level 39  
    Fajna rzecz ten dezynfektor,jedynie co bym dodał to jakieś plastikowe pudełeczko zakrywające ten dławik z tą kostką, bo takie kable na wierzchu to zawsze mogą trafić pod któryś z palców mimo iż teoretycznie zakrywa je kostka.