描述

理念

我的妻子一直抱怨說(shuō)，新常態(tài)帶來(lái)的不愉快的活動(dòng)之一就是對(duì)清潔超市購(gòu)物的擔(dān)憂。因此，我考慮使用一種在生物技術(shù)中廣泛使用的工具，稱為通過(guò)應(yīng)用紫外線進(jìn)行去污，經(jīng)過(guò)一些研究和計(jì)算，我決定開發(fā)一個(gè)消毒室，不僅供我們個(gè)人使用，也供我大樓的所有居民使用。

知識(shí)

一個(gè)多世紀(jì)以來(lái)，紫外線殺菌輻射一直是殺死和滅活微生物的主要手段。該過(guò)程利用短波長(zhǎng)紫外線 C 光殺死微生物。UV-C 光的范圍為 100 至 280 nm，但最有效的去污波長(zhǎng)為 250-260 nm。暴露在光下會(huì)使微生物基因組 DNA 失活。UV-C 光會(huì)產(chǎn)生稱為胸腺嘧啶二聚體的損傷，這種損傷不能通過(guò)細(xì)胞 DNA 修復(fù)機(jī)制來(lái)解決。這種對(duì)細(xì)胞 DNA 的損傷會(huì)損害重要的細(xì)胞功能并最終導(dǎo)致微生物死亡。因此，紫外線殺菌輻射可以成為對(duì)表面、儀器和設(shè)施進(jìn)行消毒的有效手段。。

圖1

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解決方案

我決定使用上述消毒方法開發(fā)一個(gè)紫外線盒，使用大多數(shù)人容易接觸到的組件，并且可以提供簡(jiǎn)單和安全的使用，因?yàn)楸┞对谧贤饩€下有害健康。

首先，有必要選擇正確的紫外線燈，并根據(jù)滅活病毒所需的正確紫外線劑量。

紫外線劑量 = 紫外線強(qiáng)度 (μW/cm2) x 曝光時(shí)間（秒）

根據(jù) Arguelles (2020)，滅活 os 病毒所需的劑量必須為 150000μW.s/cm2（表 1），因此根據(jù)下面描述的 Keitz 方程，我找到了我在該項(xiàng)目中使用的 UVC 燈的正確紫外線強(qiáng)度(Puritec HNS S 13W)。然后我需要將博覽會(huì)的時(shí)間調(diào)整大約 18 分鐘。

凱茨方程

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表格1

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電路

對(duì)于第一個(gè)版本，我使用了 BluePill 板（最終版本將使用 Arduino MKR WiFi 1010 為項(xiàng)目提供 IOT 特性）。控制器電路需要以下特性：

• 當(dāng) UV-Box 準(zhǔn)備好運(yùn)行時(shí)，通過(guò) LED 進(jìn)行一項(xiàng)指示。在 RGB LED 上使用綠色；
• 一個(gè) LED 指示，以顯示 UV-Box 的蓋子是否不存在。是的，UV-C 光輻射非常有害，因此在這種情況下永遠(yuǎn)不要打開燈。在 RGB LED 上使用紅色；
• 1個(gè)微動(dòng)開關(guān)檢測(cè)UV-Box蓋板；
• 當(dāng)紫外燈打開且定時(shí)器工作時(shí)，LED 指示一種。在閃爍模式下使用藍(lán)色 LED；
• UV-C燈鎮(zhèn)流器；
• 一鍵啟動(dòng)流程。

固件

當(dāng)我決定首先使用 ARM 微控制器工作時(shí)，我選擇使用 MBED Studio 作為編程 IDE。

憑借基于廣泛使用的開源 CMSIS-RTOS RTX 的 RTOS 內(nèi)核，Mbed OS 支持確定性的多線程實(shí)時(shí)軟件執(zhí)行。RTOS 原語(yǔ)始終可用，允許驅(qū)動(dòng)程序和應(yīng)用程序依賴線程、信號(hào)量和互斥鎖等特性。因此，由于我需要在打開 UV-Box 蓋的情況下獲得安全保證，因此使用 RTOS 成為了一個(gè)好主意。

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