© 2008-2014 Bumor
Obsah
Důvody, které mě dovedly k určení velikosti ozařovací plochy.
Nejběžnější standardizovaný rozměr desky pro plošné spoje je 160 x 100 mm.
Eagle od CadSoftu, který používám, dovoluje ve freewareové verzi Eagle Light desku plošného spoje o velikosti 100 x 80 mm ve dvou vrstvách. Ovšem za dobrou cenu cca 4.000,- nabízí nekomerční verzi Eagle Hobbyist pro náročnější. Ta odpovídá výbavě Eagle Standard a dovoluje desku plošného spoje o velikosti 160 x 100 mm, s 6-ti vrstvami a 99-ti stránkami.
Dle předchozího volím osvitovou plochu 320 x 200 mm s rozdělením do 4 sektorů. Bude navíc možné osvítit až 2 ks standardizovaných desek plošného spoje 160 x 100 mm najednou. Dále to umožní osvítit plochu pouze 100 x 80 mm pro běžnější použití.
Jak již nadpis napovídá, za zdroj UV záření jsem zvolil LED s dominantní vlnovou délkou 395 až 400 nm. Problém nastává se správnou volbou rozteče LED diod v kombinaci s jejich vzdálenosti od ozařované plochy, jedná se o rovnoměrné rozložení intenzity osvětlení (illuminance).
Vstupními parametry jsou:
· graf závislosti relativní svítivosti na vyzařovacím úhlu,
· osvitová plocha 320 x 200 mm s rozdělením do 4 sektorů.
Při použití dvou kusů desek plošných spojů o rozměrech 160 x 100 mm dosáhneme potřebného pokrytí. První kus bude z vrtané univerzální desky a druhý bude již vyroben pomocí prvního. Tím můžeme přidat další vstupní parametry, které jsou:
· univerzální deska plošných spojů o rozměrech 160 x 100 mm s měděnými pásky a vrtanými otvory na mřížce 2,54mm,
· deska plošných spojů s fotocitlivou vrstvou o rozměrech 160 x 100 mm.
Abychom si mohli vytvořit model osvětlené plochy, je nutné nejprve převést do potřebné datové podoby výše zmíněný graf relativní svítivosti.
Nejprve graf závislosti relativní svítivosti (relative luminous intensity) na vyzařovacím úhlu z datového listu od UV led, kterou mám k dispozici. Jedná se LED UV 5mm typ 5UV4PCA zakoupené na www.NETMART.cz . Obrázek 2‑1 zobrazuje charakteristiku závislosti relativní svítivosti na vyzařovacím úhlu.
Obrázek 2‑1
Dalším vstupem jsou již jen drobné podmínky, jako použitelná mřížka pro LED musí odpovídat mřížce na předvrtané desce plošných spojů. Použít přiměřené množství LED potřebné pro osvitovou jednotku vzhledem k ceně. Osvitová deska s LED by neměla být o mnoho větší než osvětlovaná plocha. Z toho vyplývá jako nejvhodnější použít mřížku 15,24mm nebo 17,78mm pro LED.
Obrázek 2‑1 byl upraven, převeden na černobílý a vyčištěn, aby zůstala pouze vlastní křivka. A to tak, aby v každém řádku a sloupku obrázku byl pouze jeden pixel černý. Obrázek 2‑2 zobrazuje vývoj úprav obrázku charakteristiky pro další datové zpracování. Obrázek 2‑2 a) je výřez charakteristiky. Obrázek 2‑2 b) má odstraněnu mřížku a Obrázek 2‑2 c) je již v požadovaném provedení.
a) b) c)
Obrázek 2‑2
Obrázek 2‑2 c) byl importován do programu Matlab. Pomocí nástroje pro aproximaci Curve Fitting toolbox byla získána funkce, která s přesností na 95% aproximuje graf relativní svítivosti (viz Obrázek 2‑1).
Konstanty jsou a1 = 0,2712, a2 = 1,138, b1 = 5,215, b2 = -8,758, c1 = 5,472 a c2 = 17,71. Důležité je, že x představuje hodnotu úhlu zadanou ve stupních.
Zde přidávám m-Files pro Matlab pomocí, kterých byly zde vytvořené obrázky. Není to sice nic extra a je to pouze pracovní verze, ale dá se s tím pracovat.
m-Files v zip souboru - Osv_Jed_m_v0.
JAVA projekt v NetBeans - OzaJed_v2.zip. Update 12. 10. 2015
JAVA projekt v NetBeans - OzaJed_v1.zip. Update 22. 10. 2014
Grafy relativní svítivosti při osvětlování plochy 50 x 50 z výšky 80, protože se jedná o relativní hodnoty, je možné použít jednotky např. mm.
2D graf jedné LED UV – plocha 50x50, výška 80
3D graf jedné LED UV – plocha 50x50, výška 80
Grafy relativní svítivosti při osvětlování plochy 160 x 100 z výšky 80, protože se jedná o relativní hodnoty, je možné použít jednotky např. mm.
Grafy relativní intenzity osvětlení při osvětlování plochy 15 x 15 mm z výšky 10 mm v rozmezí relativní intenzity osvětlení 0 až 1.
2D Graf
3D Graf
Grafy relativní intenzity osvětlení při osvětlování plochy 160 x 100 z různých výšek, které jsou optimalizované na obdélník uvnitř osvětlované plochy.
Optimalizace je vypočtena pro obdélník uvnitř osvětlované plochy, který je určený pozicí rohových led při mřížce 17,78 mm a počtu 6 x 8 UV Led.
Pro tuto kombinaci vypočtená optimální vzdálenost, mřížka 17,78 |
Porovnání se stejnou vzdáleností při jiné mřížce, mřížka 15,24 |
Rozptyl relativní intenzity osvětlení pro daný obdélník je 0,348. |
Rozptyl relativní intenzity osvětlení pro daný obdélník je 0,3748. |
Vnitřní obdélník je ve výsledku o něco větší, než je použit pro výpočet v případě optimální kombinace.
Optimalizace je vypočtena pro obdélník uvnitř osvětlované plochy, který je určený pozicí rohových led při mřížce 15,24 mm a počtu 7 x 11 UV Led.
Porovnání se stejnou vzdáleností při jiné mřížce, mřížka 17,78 |
Pro tuto kombinaci vypočtená optimální vzdálenost, mřížka 15,24 |
Rozptyl relativní intenzity osvětlení pro daný obdélník je 1,1639. |
Rozptyl relativní intenzity osvětlení pro daný obdélník je 0,3437. |
Vnitřní obdélník je ve výsledku o něco větší, než je použit pro výpočet v případě optimální kombinace.
Z dosažených výsledků je patrné, že větší mřížka (grid) znamená větší výšku nad osvětlovanou plochou a zároveň menší použitelnou plochu pro osvit se stejným rozptylem, neboli lepší homogenitou relativní intenzity osvětlení.
Zatím není dokončeno. Ovšem obrázky jsou pro inspiraci k dispozici. Zatím jde pouze o grafy založené na relativní svítivosti.
Mail , © 2008-2014 Bumor.