© 2008-2014 Bumor

Home   Pole vláken JAVA Applet   Ozařování s LED UV EVB_MC9S12Dx_D02  

Osvitová jednotka

Obsah

1       Ozařovací plocha.. 2

2       Osvitová deska s UV LED.. 2

1         Ozařovací plocha

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.

2         Osvitová deska s UV LED

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).

2.1       Rozteč LED diod

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.

2.2       Vstupy

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.

Modelace jedné UV 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.

Downloads

m-Files v zip souboru - Osv_Jed_m_v0.

  1. Data_from_Cdata.m - Získaní dat z obrazku pro aproximaci nástrojem 'cftool' Curve Fitting. Součásti není vlastní import obrázku do Matlabu.
  2. optimal_Vyska.m - Zde je hlavní spouštěcí část se zadáním vstupních parametrů. Vyhodnocení různých kombinací ozařování s použitím optimalizace.
  3. vyskaDiff.m - funkce, která je volána jako první.
  4. erel.m - funkce, která je volána z vyskaDiff.m a provádí vlastní výpočet. Pro individuální potřebu nutno upravit aproximační funkci.
  5. 5UV4PCA_3.mat - uložená výsledná funkce aproximace z nástroje 'cftool' Curve Fitting. Funkce erel si načítá tuto rovnici.

JAVA projekt v NetBeans - OzaJed_v2.zip. Update 12. 10. 2015

  1. Program již ukládá vyhodnocení výsledků do souboru.
  2. Poskytnuto bez jakékoliv záruky na správnou funkčnost. Nejsem si jist správností dosažených výsledků.

JAVA projekt v NetBeans - OzaJed_v1.zip. Update 22. 10. 2014

  1. Jde o hrubě rozpracovaný a nedokončený projekt v jazyku JAVA s AWT grafickým rozhraním.
  2. Vlastní jádro "core" optimalizačního programu je plně funkční. Výsledky jsou drženy pouze v seznam ListData.
  3. Program postrádá funkční způsob ukládání výsledků do souboru. Jaké koliv ukládání program postrádá momentálně.
  4. Už neplatí => Pro jinou LED je nutné upravit přímo třídu DataLed.java. <= už neplatí. Načítá charakteristiky z textového souboru. Příklad souboru s daty je v adresáři work_file.
  5. Přesnost výsledků není zatím nijak závratná vlivem nepřesnosti použitého základního matematického aparátu jazyku JAVA.

2.3       Modelace relativní svítivosti

2.3.1       Modelace jedné LED diody

Grafy relativní svítivosti při osvětlování plochy 50 x 50 z výšky 80, protože se jedná o relativní hodnoty, je možné použít jednotky např. mm.

Popis:obr1.png

2D graf jedné LED UV – plocha 50x50, výška 80

Popis:obr2.png

3D graf jedné LED UV – plocha 50x50, výška 80

2.3.2       Modelace X x Y LED diod

Grafy relativní svítivosti při osvětlování plochy 160 x 100 z výšky 80, protože se jedná o relativní hodnoty, je možné použít jednotky např. mm.

Popis:obr3.png

Popis:obr9.png

Popis:obr4.png

Popis:obr10.png

2.4       Modelace relativní intenzity svítivosti

2.4.1       Modelace jedné LED diody

Grafy relativní intenzity osvětlení při osvětlování plochy 15 x 15 mm z výšky 10 mm v rozmezí relativní intenzity osvětlení 0 až 1.

Popis: obr15.png

2D Graf

Popis: obr16.png

3D Graf

2.4.2       Modelace X x Y LED diod

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

Popis: obr17.png

Popis: obr18.png

Popis: obr19.png

Popis: obr20.png

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

Popis: obr21.png

Popis: obr22.png

Popis: obr23.png

Popis: obr24.png

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.

2.4.3       Výsledky modelace

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 eMail, © 2008-2014 Bumor.
Seo servis Valid HTML 4.01 Transitional