Advertorial

< VorigeAfbeelding 1 van 1Volgende >

Terwijl de coronavirus-pandemie zich over de hele wereld verspreidt, vragen we ons steeds meer af hoe we onszelf en anderen thuis, op het werk of op andere ontmoetingsplaatsen veilig kunnen houden. Het desinfecteren en steriliseren van alle kamers waarin we verblijven en de objecten die we gebruiken met vloeistoffen op alcoholbasis is mogelijk, maar praktisch onmogelijk. Het is onmogelijk om elke plek te bereiken of simpelweg zijn niet alle oppervlakken en materialen geschikt om te bevochtigen. Kunnen de verworvenheden van moderne technologie op de een of andere manier bijdragen tot een verhoging van het veiligheidsniveau in onze omgeving?

Volgens informatie gepubliceerd door de CDC en de WHO is een mogelijke manier om het coronavirus op te lopen, door geïnfecteerde objecten aan te raken en vervolgens het gezicht (neus, ogen of mond) met de geïnfecteerde hand aan te raken. Het beste wat we kunnen doen om te voorkomen dat het virus ons lichaam binnendringt, is door sociaal afstand te nemen, onze handen regelmatig te wassen en ook door alledaagse voorwerpen te desinfecteren. Dit geldt vooral voor diegenen die we vaak buitenshuis gebruiken of dicht bij het gezicht brengen, zoals smartphones.
Gelukkig is het vervelende en ongemakkelijke wassen met desinfectiemiddel niet de enige manier om de hygiëne te handhaven. Bij het ontsmetten van alledaagse voorwerpen kunnen UV-stralingsbronnen zoals ultraviolette lampen voor sterilisatie, jarenlang gebruikt in ziekenhuizen, klinieken en andere medische instellingen, helpen.

Het gebruik van ultraviolet licht voor desinfectie en sterilisatie
UV-licht is een zeer effectief middel om verschillende ziekteverwekkers te elimineren. Zoals vermeld, gebruiken medische instellingen en laboratoria al jaren ultraviolette lampen sterilisatie van gereedschappen en decontaminatie van ziekenhuiskamers. Kleinere versies van dergelijke lampen worden steeds populairder in kleine bedrijven en zelfs bij ons thuis, en bieden een hulpmiddel om alledaagse voorwerpen tegen virussen en bacteriën te beschermen.
Er zijn drie basistypen UV-licht: AV-A (golflengte: 315 ... 380 nm), UV-B (280 ... 315 nm) en UV-C (100 ... 280 nm). Ultraviolet licht type UV-C heeft de kortste golflengte en draagt de meeste energie. Hierdoor kan het met succes bacteriedodend en virusdodend worden gebruikt.
Dankzij onderzoek is dat bekend ultraviolet licht is in staat om 99,9% van alle ziekteverwekkers te elimineren. Desinfectie en sterilisatie het gebruik van UV-lampen is een effectieve methode voor sterilisatie van gereedschappen of alledaagse voorwerpen, zonder de noodzaak om giftige chemicaliën te gebruiken.

Bekijk het aanbod

Zal de ultraviolette lamp het COVID-19-virus vernietigen?
Aangenomen wordt dat het coronavirus voornamelijk van persoon tot persoon wordt verspreid via druppeltjes wanneer een besmette persoon hoest of niest. COVID-19 kan ook besmetten door eerst het object aan te raken waarop het virus zich bevindt en vervolgens de mond, neus of ogen aan te raken, hoewel wetenschappers geloven dat dit niet de belangrijkste manier is waarop het virus zich verspreidt.
Hoewel het licht van UV-lampen is getest in laboratorium- en klinische omstandigheden en bewezen effectief is bij het doden van verschillende pathogenen, is het virus dat COVID-19 veroorzaakt een geheel nieuwe ziekte. Hoewel experts zeggen dat er geen onweerlegbare, sluitende testresultaten zijn die erop wijzen dat UV-licht het coronavirus kan doden, zou het dit moeten kunnen, zoals het geval is met andere micro-organismen, zoals het griepvirus. Het is daarom zeer waarschijnlijk dat UV-licht een zeer effectieve maatregel kan blijken te zijn om de coronaviruspandemie te helpen beheersen en de hygiëne in onze omgeving te handhaven.

Het gebruik van ultraviolet - welke items kunnen worden ontsmet met UV-licht?
Ultraviolet lamplicht kan 99,99% van de virussen doden op oppervlakken van materialen zoals glas, metaal, hout en plastic, die gemengd zijn met een UV-remmer. De meeste hoogwaardige kunststoffen bevatten ze om items die ervan zijn gemaakt te beschermen tegen zonlicht bij gebruik buitenshuis. Er zijn echter goedkope kunststoffen die geen UV-remmers bevatten. Daarvan gemaakte elementen kunnen onder invloed van continue blootstelling aan UV-licht verkleuren en/of broos worden.

Desinfectie en sterilisatie met UV-licht
UV licht is een effectief middel om te vechten tegen verschillende soorten micro-organismen. Met zijn hulp kun men niet alleen virussen en bacteriën doden, maar ook schimmelsporen. Het is echter belangrijk om te begrijpen hoe u dit type straling kunt gebruiken om effectief te desinfecteren.
Er zijn veel in de handel verkrijgbare sterilisatoren die gebruikmaken van UV-licht. Ze worden veel gebruikt in medische faciliteiten, behandelkamers, cosmetische instellingen en andere faciliteiten van dit type. Meestal zijn ze dat UV-fluorescentielampen bedoeld voor het desinfecteren van ruimtes, gemonteerd op een standaard, die kan worden verplaatst en op de gewenste plaats kan worden geplaatst. Een andere uitvoeringsvorm zijn relatief grote dozen of kamers die op magnetrons lijken en die kunnen worden gebruikt om items zoals scharen, pincetten en andere items binnenin te steriliseren.
De hoeveelheid straling die het oppervlak bereikt, wordt gespecificeerd in joules per vierkante meter (J/m2). Zoals we ons herinneren uit de natuurkundeles, is één joule de hoeveelheid werk die wordt verricht met het vermogen van 1 W in 1 seconde, dus 1 J = 1 W × 1 s. Zoals u gemakkelijk kunt raden door naar de formule te kijken, is bij een constant stralingsvermogen de factor die de hoeveelheid energie bepaalt die bereikt naar het oppervlak van het object, en dus zal de sterilisatie ervan tijd vergen - hoe langer de blootstelling aan UV-licht, hoe meer micro-organismen zullen afsterven.
Ultraviolet licht met een golflengte in het bereik van 270 tot 290 nm wordt gebruikt voor desinfectie en sterilisatie, hoewel het UV-bereik zelf zich uitstrekt van 100 tot 400 nm. De weerstand van micro-organismen tegen UV-straling varieert. Bacteriën sterven het snelst bij UV-licht en hun sporen, virussen en schimmelsporen langzamer. Om de meeste bij ons bekende bacteriën, virussen en hun sporen te doden, volstaat 8 mJ/cm2. Schimmelsporen zijn het meest bestand tegen UV-straling, maar het goede nieuws is dat pathogene schimmels minder weerstand hebben tegen UV-straling dan bacteriële sporen.
De stralingsdosis wordt berekend als het product van de intensiteit van de straling en de belichtingstijd. De benodigde bestralingstijd kan worden berekend uit de intensiteit van de ultraviolette lichtbron. Als bijvoorbeeld een UV-desinfectieapparaat met een bestralingssterkte van 70 µW/cm2 wordt gebruikt om het oppervlak van een voorwerp op korte afstand te verlichten, kan de stralingsdosis die overeenkomt met 100 µJ/cm2 worden berekend aan de hand van de formule:

Houd er rekening mee dat UV-sterilisatoren schadelijk kunnen zijn voor uw gezondheid en een nadelig effect kunnen hebben op uw gezichtsvermogen of huid. Daarom moet de UV-lichtbron worden afgedekt en uitgeschakeld als het deksel van de desinfectiekamer wordt geopend. Als de UV-lichtbron slechts aan één kant van het object wordt geplaatst, moet deze na de aangegeven tijd worden gedraaid zodat ook de andere kant wordt gedesinfecteerd. Als u een uv-lichtbron in een kamer gebruikt, kunt u deze het beste inschakelen als de kamer leeg is. U kunt het UV-licht ook aanzetten als er iemand in zit, maar niet langer dan 30 minuten, terwijl u persoonlijke beschermingsmiddelen gebruikt (bedek de huid, gebruik een UV-werende bril). Een interne bron (geplaatst in het volume van de vloeistof) of een externe bron kan worden gebruikt om water en andere vloeistoffen te desinfecteren. Als er een interne bron wordt gebruikt, moet de UV-lichtbron worden uitgerust met een afdekking van kwartsglas. Ongeacht de toegepaste methode moet de dikte van de waterlaag minder dan 2 cm zijn.
Er zijn geen gepubliceerde officiële onderzoeken die de hoeveelheid energie bevestigen die nodig is om het virus dat COVID-19 veroorzaakt te neutraliseren. De structuur wordt echter vergeleken met het "Hepatitis A-virus", beter bestand tegen UV-C-stralen, waarvoor de dodende dosis minder is dan 7 mJ/cm2. Op basis hiervan wordt geschat dat de dosis die nodig is om het coronavirus dat COVID-19 veroorzaakt te neutraliseren ongeveer 4 mJ/cm2 is. Dit betekent dat een ultraviolette lamp die 1 W/cm2 UV-C straling uitzendt op een afstand van 1 m van het oppervlak 400 seconden nodig heeft, of ongeveer 7 minuten om deze voor 90% te desinfecteren.

Kamer voor het desinfecteren van smartphones
Reeds enige tijd geleden werden lichtgevende diodes ontwikkeld, die UV-straling uitzenden, maar in eerste instantie waren ze vooral nuttig om het fosfor dat wit licht uitstraalt te stimuleren. Tegenwoordig produceren veel fabrikanten LED's die UV-licht van verschillende intensiteit uitstralen, geschikt voor een verscheidenheid aan toepassingen. In de afgelopen jaren is dankzij de ontwikkeling van halfgeleidertechnologie het lichtvermogen van dergelijke bronnen aanzienlijk toegenomen, waardoor het spectrum van hun toepassingen is uitgebreid.
UV-diodes maken het mogelijk nieuwe toepassingen te creëren waarin typische UV-lichtbronnen (bijv. een kwiklamp) niet werken. In de tank van een koffiemachine kan bijvoorbeeld een kleine UVC-LED worden gemonteerd, die bij een vrijwel onbeperkte blootstelling aan straling de groei van micro-organismen in het water remt. Bij deze toepassing is het erg voordelig om de LED met een lage spanning van stroom te voorzien, waardoor het risico op elektrische schokken wordt geëlimineerd. Dit is vooral belangrijk omdat de lichtbron zal werken in omstandigheden met verhoogde luchtvochtigheid. Bovendien elimineert de levensduur van de LED de noodzaak van dure service.
Dezelfde UV-LED-eigenschappen zijn waardevol in compacte luchtreinigers of deodorants. In deze apparaten bestraalt UV-A-licht de katalysator die is bedekt met titaniumdioxide om vrije radicalen te genereren die grote organische moleculen afbreken. Dergelijke luchtreinigers kunnen in koelkasten en airconditioningsystemen worden gemonteerd om onaangename geuren te verwijderen. In combinatie met een kiemdodend UV-C-licht houdt de luchtreiniger uw airconditioningsysteem fris en vrij van ziekteverwekkers in de lucht. Tegelijkertijd vermindert het de frequentie van filterreiniging en -vervanging.

Een van de leiders onder de LED fabrikanten is Liteon en het was met het gebruik van haar producten dat het bedrijf besloot om een desinfectiekamer te maken. Vanwege de constructie is gekozen voor LEDs van het type LTPL-G35UVC275GZ . Het is een LED met een maximaal vermogen van 3W, in een keramische behuizing. De stralingshoek die kan worden gebruikt in de geconstrueerde kamer is 120°. Hoog LED-vermogen garandeert een snelle en effectieve desinfectie. De voedingsstroom van de LED is relatief groot, aangezien deze 0,35 A is, en de nominale spanning is doorgaans 6,2 V. In de voorwaarden van onze applicatie is het vermogen van de stroom die de diode levert 2,17 W.
Het compromis tussen de stralingshoek en de externe afmetingen van de ontworpen kamer bepaalt de afstand tussen de UV-LED en het gedesinfecteerde object. Laten we ervan uitgaan dat de maximale grootte van de smartphone die in de kamer wordt geplaatst (160×80×12)mm zal zijn. Afbeelding 1 toont een schets van de ontworpen kamer. De aannames voor de constructie van de kamer kunnen worden gemaakt met behulp van grafische objecten - schets gewoon de UV-LED, het verlichte object en rangschik deze componenten dienovereenkomstig. De kamer en het object zullen niet groot zijn, dus het is het beste om dit op een schaal van 1:1 te doen. Gebruik vervolgens het programma of een liniaal om de tekening te dimensioneren en klaar.


Afbeelding 1. Schets van de desinfectiekamer van de smartphone waarmee de locatie van de LEDs ten opzichte van het gedesinfecteerde object (bijv. Smartphone) kan worden bepaald.  

Wat kunt u van de schets leren? Het is de moeite waard om UV-diodes zo dicht mogelijk bij elkaar te plaatsen. Deze afstand moet een compromis zijn, want u moet niet vergeten dat LED's behoorlijk krachtig zijn en zeker warm zullen worden tijdens het gebruik. Daarom is besloten om 4 stuks UV LED te gebruiken, twee aan de bovenkant en twee aan de onderkant. Als de afstand tussen de LEDs ongeveer 80 mm is, is de kortste afstand tussen hen en het object (zodat de UV-straal de hele smartphone bedekt) 25 mm. De kleinste, omdat het direct invloed heeft op de afmetingen van de kamer, of liever gezegd, het is onze bedoeling om de desinfectiekamer ergonomisch en zo klein mogelijk te maken. We moeten echter ook niet vergeten dat de LEDs een relatief hoog vermogen hebben, dus u zult moeten zorgen voor een koelluchtstroom. Indien nodig kan het worden geforceerd met een ventilator.
Laten we proberen de afmetingen in afbeelding 1 te verzamelen in enkele ontwerpaannames. Om het object in de kamer te laten passen en de randen ervan te verlichten, moet een bepaalde ruimte worden voorzien tussen de kamerbehuizing en het object. Stel dat het 4 mm is. Als de smartphone (160 × 80 × 12) mm meet en de afstand van het object tot de UV-diode 25 mm is, zijn de interne afmetingen van de kamer (168 × 88 × 62) mm.
Een voorbeeld van het kamerontwerp wordt getoond in afbeelding 2. Verder moet u een plek voorzien voor de veiligheidsschakelaar (uitzetten van de UV-lamp na het openen van de behuizing), montagegaten voor platen met UV LED, gaten voor draden en connectoren, montage voor de printplaat inclusief knoppen, een venster voor het display of andere indicatie van de ingestelde tijd van inschakelen, klepscharnieren, etc. Dit kan echter het ontwerp zijn van de desinfectiekamer van de smartphone, bijvoorbeeld te maken op een 3D-printer. Zoals u kunt zien, heeft het onderste deel van het compartiment 4 beugels die zijn ontworpen om de smartphone te ondersteunen. Uiteraard kunnen ze ook anders worden gemaakt en opnieuw worden ontworpen voor de meest frequent gedesinfecteerde objecten.


Afbeelding 2. Behuizingsontwerp in uitvoering

Afbeelding 3 toont een voorgestelde driveroplossing. Zijn hart is een goedkope ATtiny2313 AVR-microcontroller. Hoge precisie timing is niet nodig, het werkt dus met de ingebouwde RC-generator. Op de als uitgang geconfigureerde PD4 is een eenvoudige transistorsleutel voor het inschakelen van de UV-diodes aangebracht. De diodes in het diagram hebben hun P1... P4 connectoren, deze zijn niet verplicht en kunnen als soldeerpunten op het bord gemaakt worden. Het is waar dat het gebruik ervan de montage, demontage en inbedrijfstelling van de kamer zal vergemakkelijken, maar er is geen verplichting om connectoren te gebruiken.
De UV-diodes worden gevoed door een stroombron gebaseerd op het populaire, bekende LM317-circuit, werkend in de huidige stabilisatorconfiguratie. Deze oplossing is in veel opzichten veel beter dan het gebruik van een weerstand. Ten eerste beschermt het de diodes onder veranderende bedrijfstemperatuuromstandigheden en ten tweede zorgt het ervoor dat de kamer wordt gevoed met een breed spanningsbereik.
In deze configuratie wordt de uitgangsstroom van de LM317 gegeven door de vergelijking:
 
UV-diodes werken in serie-parallelschakeling. Hun nominale spanning is ongeveer 6,2 V. Rekening houdend met de spanning die nodig is voor de juiste werking van de LM317 en de transistorsleutel, moet een 15V-bron met een laadvermogen van 1A of meer worden aangesloten op de G1-stroomconnector. Het is mogelijk om een hogere spanning aan te leggen, maar wees voorzichtig, want de overtollige spanning gaat verloren in de vorm van warmte die op de een of andere manier moet worden afgevoerd.
De microcontroller wordt gevoed door 5V spanning verkregen van de U2-stabilisator type 78L05. De gebruikersinterface bestaat uit: knoppen S1... S3, een 7-segmentendisplay SEG1 en een veiligheidsschakelaar aangesloten op bus P5. De microcontroller kan in het systeem worden geprogrammeerd met behulp van de P6-connector. Het display wordt rechtstreeks bediend vanaf de PB-poort van de microcontroller. De knoppen zijn verbonden met de PD0... PD2-pinnen, de veiligheidsschakelaar met PD3 en de transistorsleutel die de UV-diodes met PD4 verbindt.

De microcontrollersoftware kan in elke taal voor AVR-microcontrollers worden geschreven, bijvoorbeeld met AVR Studio en de GCC AVR-compiler. Het kan echter net zo goed de ooit populaire Bascom AVR of een andere zijn. Het bedieningsalgoritme van het programma zou als volgt kunnen zijn: 

• Wanneer de stroom is ingeschakeld, zijn de UV-LED's uitgeschakeld en toont het display "0" of een horizontaal streepje.
• De gebruiker stelt de belichtingstijd in met de "plus"/"min" knoppen. Er is maar één display tot zijn beschikking, dus de belichtingstijd moet met een bepaald interval worden ingesteld, bijvoorbeeld elke 15 minuten. Zo kan "1" 15 minuten betekenen, "2" 30 minuten, enz. U kunt ook letters gebruiken, hoewel een tijd "9" van 405 minuten erg lang lijkt. "a" kan echter 420 minuten betekenen, enz.
• Druk op "start" om de desinfectie te starten. Tijdens de desinfectie verandert het nummer dat op het display wordt weergegeven elke 15 minuten. Het einde van de desinfectie wordt aangegeven door "0" op het display en - uiteraard - door het uitschakelen van de UV-LED.
• De software controleert of het deksel gesloten is voordat de stroom wordt ingeschakeld en tijdens het gebruik. Als dit niet het geval is, wordt de stroom van de UV-LED onmiddellijk uitgeschakeld. Het sluiten van de klep duidt op kortsluiting van de Pd3-kabel naar de aarding. Als het deksel van het apparaat tijdens de desinfectie wordt geopend, wordt de bestraling na het sluiten voortgezet.

  
Afbeelding 3. Voorgestelde oplossing voor de controller van de desinfectiekamer.

Ten slotte
Het artikel presenteert het concept van het bouwen van een desinfectiekamer voor smartphones. De bovenstaande oplossingen moeten worden behandeld als een idee, en niet als een kant-en-klaar ontwerp van een apparaat voor zelfbouw. Door zo'n kamer te maken, kan deze vrijelijk worden aangepast aan uw behoeften. De behuizing van de kamer hoeft niet per se met een 3D-printer te worden gemaakt - u kunt hier een kant-en-klare behuizing gebruiken of deze kan bijvoorbeeld van hout zijn gemaakt. Laten we echter benadrukken dat het een materiaal moet zijn dat bestand moet zijn tegen UV-straling. Het is vergelijkbaar met een schakelaar op basis van een microcontroller. In plaats van het zelf te bouwen op basis van een microcontroller, kunt u een kant-en-klare timer gebruiken, al kan het zelf schrijven van het programma volgens de richtlijnen in het artikel veel voldoening geven. Natuurlijk kunt u in plaats van het LED-display een LCD-displaymodule gebruiken, die veel meer informatie kan weergeven, en in plaats van knoppen kunt u een encoder met een knop gebruiken, die alle functies van de manipulatoren van de gebruikersinterface omvat.

Er moet een stroombron worden gebruikt om de UV-LED van stroom te voorzien. Ongeacht de drempelspanning van de diodeovergangen, en deze zal veranderen als gevolg van de verwarming van de halfgeleiderstructuur, zal deze een constante voedingsstroom behouden. Dit heeft een enorme impact op de duurzaamheid van LEDs, die veel duurder zijn dan standaard LEDs.

www.tme.eu

Afdrukken | Mail door

Meer nieuws van Transfer Multisort Elektronik B.V.

> Hoe sluit ik een elektromoto...
> De in de auto-industrie gebr...
Toon volledig overzicht

Meer advertorials

> PLC-ANALYZER pro 6
> Kennis en kunde over safet...
Toon volledig overzicht

Column / Opinie

Hoe een goed bedoelde interventie de jonge onderzoeker afremt

Het belang van een goede besturingstechnologie

Nooit meer leeg?

Toon alle columns / opinies

advertorial

Verwen jezelf met een GRATIS Fluke 
Je verdient iets extra's na een moeilijke periode.
Als je dit voorjaar een Fluke-instrument via een erkende distributeur koopt, ontvang je een gratis Fluke-instrument!
kijk snel op www.fluke.nl/freefluke

Whitepaper

De kracht van Single Pair Ethernet
Single Pair Ethernet is een megatrend op het gebied van industriële datatransmissie en een enabler van IIoT en Industrie 4.0. Download de gratis whitepaper over deze nieuwe netwerkstandaard en lees meer over IIoT op de themapagina van RS Components.

Advertorial

5G voor uw project? 
5G is er, maar wanneer kunnen we echt beginnen?
Wat zijn de actuele mogelijkheden van 5G-communicatie? ACAL BFi en Sierra Wireless bekeken dit als IoT-professionals. Zij ondersteunen een groeiend aantal projecten en adviseren hun klanten bij de keuzemogelijkheden.
Lees verder

advertorial

Een optische kabel is een kabeltype waarin de drager van de verzonden gegevens een lichtgolf is. Wat is er nog meer waard om te weten?

lees e-totaal digitaal

Lees hier de meest recente editie van e-totaal magazine!
U scrollt eenvoudig door de verschillende artikelen en via de actieve hyperlinks komt u direct in contact met de verschillende leveranciers en adverteerders.

Veel leesplezier!

Wilt u de papieren editie gratis ontvangen, vul dan uw gegevens in via het contact formulier .

Advertorials

RS Components:
Als de winkel om de hoek
RS Components neemt veel werk uit handen

Transfer Multisort Elektronik:
Leds voor sterilisatie met UV-C-licht

Vacatures

Siemens Nederlands N.V.
Lead Engineer Electrical 
Meer informatie

Bedrijf in beeld

Bent u voldoende vertrouwd met PCB-ontwerp?

AVE Added Value Electronics

Nieuwsbrief

Ontvang wekelijks het laatste nieuws uit uw vakgebied. Meld u hier aan voor de gratis nieuwsbrief. U wordt dan ook op de hoogte gehouden van het verschijnen van de nieuwe
e-zines.

Corona-crisis

Ondernemersinformatie over de Corona-crisis
Speciaal voor ondernemers, bedrijven en zzp'ers is er specifieke informatie omtrent de Corona-crisis te vinden (over o.a. de verschillende pakketten aan noodmaatregelen die het kabinet getroffen heeft).
Websites met meer informatie: 

• Rijksoverheid
• FHI
• Brainport Eindhoven
• Kamer van Koophandel
• Coronavirus en internationaal ondernemen
• Belastingdienst
• mkb
• kvk
• vng
• vno-ncw
• Rijksdienst voor Ondernemend Nederland
• FEDA
• Koninklijke Metaalunie

Agenda

Klik hier voor de complete agenda.