社区使用的UVC去污室

描述

理念

我的妻子一直抱怨说，新常态带来的不愉快的活动之一就是对清洁超市购物的担忧。因此，我考虑使用一种在生物技术中广泛使用的工具，称为通过应用紫外线进行去污，经过一些研究和计算，我决定开发一个消毒室，不仅供我们个人使用，也供我大楼的所有居民使用。

知识

一个多世纪以来，紫外线杀菌辐射一直是杀死和灭活微生物的主要手段。该过程利用短波长紫外线 C 光杀死微生物。UV-C 光的范围为 100 至 280 nm，但最有效的去污波长为 250-260 nm。暴露在光下会使微生物基因组 DNA 失活。UV-C 光会产生称为胸腺嘧啶二聚体的损伤，这种损伤不能通过细胞 DNA 修复机制来解决。这种对细胞 DNA 的损伤会损害重要的细胞功能并最终导致微生物死亡。因此，紫外线杀菌辐射可以成为对表面、仪器和设施进行消毒的有效手段。。

图1

 

解决方案

我决定使用上述消毒方法开发一个紫外线盒，使用大多数人容易接触到的组件，并且可以提供简单和安全的使用，因为暴露在紫外线下有害健康。

首先，有必要选择正确的紫外线灯，并根据灭活病毒所需的正确紫外线剂量。

紫外线剂量 = 紫外线强度 (μW/cm²) x 曝光时间（秒）

根据 Arguelles (2020)，灭活 os 病毒所需的剂量必须为 150000µW.s/cm2（表 1），因此根据下面描述的 Keitz 方程，我找到了我在该项目中使用的 UVC 灯的正确紫外线强度(Puritec HNS S 13W)。然后我需要将博览会的时间调整大约 18 分钟。

凯茨方程

 

表格1

 

电路

对于第一个版本，我使用了 BluePill 板（最终版本将使用 Arduino MKR WiFi 1010 为项目提供 IOT 特性）。控制器电路需要以下特性：

• 当 UV-Box 准备好运行时，通过 LED 进行一项指示。在 RGB LED 上使用绿色；
• 一个 LED 指示，以显示 UV-Box 的盖子是否不存在。是的，UV-C 光辐射非常有害，因此在这种情况下永远不要打开灯。在 RGB LED 上使用红色；
• 1个微动开关检测UV-Box盖板；
• 当紫外灯打开且定时器工作时，LED 指示一种。在闪烁模式下使用蓝色 LED；
• UV-C灯镇流器；
• 一键启动流程。

固件

当我决定首先使用 ARM 微控制器工作时，我选择使用 MBED Studio 作为编程 IDE。

凭借基于广泛使用的开源 CMSIS-RTOS RTX 的 RTOS 内核，Mbed OS 支持确定性的多线程实时软件执行。RTOS 原语始终可用，允许驱动程序和应用程序依赖线程、信号量和互斥锁等特性。因此，由于我需要在打开 UV-Box 盖的情况下获得安全保证，因此使用 RTOS 成为了一个好主意。