描述

理念

我的妻子一直抱怨說，新常態(tài)帶來的不愉快的活動之一就是對清潔超市購物的擔憂。因此，我考慮使用一種在生物技術中廣泛使用的工具，稱為通過應用紫外線進行去污，經(jīng)過一些研究和計算，我決定開發(fā)一個消毒室，不僅供我們個人使用，也供我大樓的所有居民使用。

知識

一個多世紀以來，紫外線殺菌輻射一直是殺死和滅活微生物的主要手段。該過程利用短波長紫外線 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為 250-260 nm。暴露在光下會使微生物基因組 DNA 失活。UV-C 光會產(chǎn)生稱為胸腺嘧啶二聚體的損傷，這種損傷不能通過細胞 DNA 修復機制來解決。這種對細胞 DNA 的損傷會損害重要的細胞功能并最終導致微生物死亡。因此，紫外線殺菌輻射可以成為對表面、儀器和設施進行消毒的有效手段。。

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，并且可以提供簡單和安全的使用，因為暴露在紫外線下有害健康。

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 = 紫外線強度 (μW/cm2) x 曝光時間（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，我找到了我在該項目中使用的 UVC 燈的正確紫外線強度(Puritec HNS S 13W)。然后我需要將博覽會的時間調(diào)整大約 18 分鐘。

凱茨方程

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表格1

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電路

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

• 當 UV-Box 準備好運行時，通過 LED 進行一項指示。在 RGB LED 上使用綠色；
• 一個 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不要打開燈。在 RGB LED 上使用紅色；
• 1個微動開關檢測UV-Box蓋板；
• 當紫外燈打開且定時器工作時，LED 指示一種。在閃爍模式下使用藍色 LED；
• UV-C燈鎮(zhèn)流器；
• 一鍵啟動流程。

固件

當我決定首先使用 ARM 微控制器工作時，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時軟件執(zhí)行。RTOS 原語始終可用，允許驅(qū)動程序和應用程序依賴線程、信號量和互斥鎖等特性。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 成為了一個好主意。

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