Девайс от коронавируса или очередной троллейбус из буханки хлеба? -4





Это очередная история и гайд по созданию устройства с целью защиты от коронавируса. Наверняка все заметили то, что лучезарные кварцевые лампы из советского прошлого были незаслуженно забыты, но в текущей ситуации именно они могут стать помощником по решению общей проблемы с коронавирусом.

Кварцевая лампа — электрическая ртутная газоразрядная лампа с колбой из кварцевого стекла, предназначенная для получения ультрафиолетового излучения (в частности UVC диапазона).

Зачастую кварцевые лампы имеют следующие спектры:


Источник: Low-pressure & medium-pressure mercury lamps compared to E.coli germicidal effectiveness curve. Ultraviolet Germicidal Irradiation Handbook, Fig.2.1.

Основной бактерицидной составляющей спектра (как следует из рисунка) являются длины волн около 260 нм. Спектр излучения лампы обусловлен составом газовой смеси внутри колбы. Также следует выделить спектральные линии ниже 185 нм (они не изображены на предыдущем рисунке), которые в окружающей среде интенсивно генерируют озон из кислорода.

У кварцевых ламп есть следующие преимущества:
не требуется расходных материалов для дезинфекции помещения;
не требуют механического воздействия на окружающею среду с целью проведения дезинфекции;
минимальные прилагаемые усилия оператора;

Но есть значительные недостатки:
прямые и отраженные UVC лучи и вредны для человека;
генерируемый озон также вреден для человека при вдыхании;
нет доступных средств контроля концентрации озона в желаемой точке помещения;

Первые два пункта недостатка можно устранить лишь полным отсутствием человека в обрабатываемом помещении. Можно встретить решения с таймерами и пультами на 433 mhz, но по факту они примитивны и трудно интегрируемые в систему умного дома.

Учитывая это, было принято решения приобрести кварцевую лампу и контроллер для решения задачи интеграции лампы в систему умного дома. Была заказана кварцевая лампа мощностью 8 Вт и контролер Sonoff (на базе esp8266).

В скором времени была получена эта лампа и, как ни странно (несмотря на отличные отзывы), она оказалась нерабочей. Вскрыв ее, наблюдалось следующее:



Этот резистор лопнул во время накала нити кварцевой лампы, кстати обратите внимание на шелкографию платы…

Было принято решение заменить эту несправную схему на схему из газоразрядной легендарной «энергосберегающей» лампы мощностью 15w.



Извлечение схемы из найденной лампы тот еще квест.Так как потребовалось аккуратно вскрыть корпус этой лампы без повреждения колбы (в ней содержатся пары ртути). В результате, схема была успешно извлечена. На нижеследующем рисунке изображена аналогичная схема с «распиновкой»:


Фото взято отсюда

Кварцевые лампы аналогичны по конструкции и принципу действия другим газоразрядным лампам(не считая того, что используется кварцевая колба без люминофора). В них есть две нити накала, каждая из которых имеет два вывода так же как и в «энергосберегающих» лампах. Как оказалось на практике, в обеих разновидностях ламп нити накала имеют одинаковое сопротивление 8 Ом. Но в любом случае необходимо измерять сопротивление нитей накала обеих типов ламп, чтобы удостовериться, что сопротивления одинаковы.

Схема от «энергосберегающей» лампы была установлена в элегантный корпус:



В результате неожиданной переделки кварцевой лампы, теперь она имеет мощность не 8 Вт, а 15 Вт. Здесь следует отметить следующее, кварцевые лампы используют для генерации ультрафиолетового излучения около 20% потребляемой энергии, а следовательно в моем случае эффективная мощность 3-4 вт.

После получения модуля Sonoff basic было решено его перепрошить на кастомную прошивку Tasmota. Кастомная прошивка дает возможность управлять не только электромагнитным реле, а также дает возможность подключить датчики по шине i2c, SPI с целью расширения функционала. Не говоря уже о том, что можно легко интегрировать в систему умного дома.

> Прошивка Tasmota
> Процедура прошивки на Tasmota

Конечно же для перепрошивки потребовалось вывести UART:



Разработанная схема подключения девайса представлена ниже:



Используя следующее решение, вы сможете кварцевать желаемое помещение, управляя процессом дистанционно — на улице, на работе или в другой комнате, не опасаясь облучиться или надышаться во время ручного включения — выключения лампы.

Кстати, таким образом можно в добавить в локальную сеть устройств датчик концентрации озона MQ-131 (его даташит). Сам датчик можно установить в любой иной микроконтроллер поддерживающий Wi-fi и ADC. Такое решение позволит установить этот датчик в любое место помещения, где критично знать концентрацию озона в воздухе, с автоматическим управлением кварцевой лампой.

Сам девайс представлен ниже:



Помните о том, что такие колбы газоразрядных ламп содержат ртуть, поэтому будьте с ними аккуратны! А также принимайте все меры предосторожности во время кварцевания!

P.S. 1 — Я сделал девайс за вечер, поэтому возможны недочеты в описании и его реализации.
aqicn.org/air/view/sensor/spec/o3.winsen-mq131.pdf — Я не несу ответственности за любой возможный вред, причиненный материалами этой статьи (хотя цель данной статьи сделать благо обществу).




Комментарии (9):

  1. mitiaj-b
    /#21463892 / +2

    Нет. Не помогут. И сами так не делайте и другим не советуйте.
    Вот тут позиция МКО по пользованию кварцевых ламп:
    BE AWARE: CIE, in agreement with the WHO, warns against UV disinfection lamps to sterilize hands or any other area of skin.
    А вот тут вы можете послушать, почему ими в принципе не стоит пользоваться дома (в конце, в сессии вопросов и ответов):
    www.youtube.com/watch?v=S6vuJUlWysQ

    • anticyclope
      /#21464942

      автор изменил статью, или комментарий изначально был нерелевантный?

      • mitiaj-b
        /#21464964

        Не поленитесь, посмотрите по ссылке на ютубе. Алексей Водовозов очень доходчиво объясняет, почему нельзя использовать УФ-обеззараживание в домашних условиях.
        Подчеркну, в домащних!

        • anticyclope
          /#21464990 / +1

          я хоть и самоизолированный, но не безработный, чтобы смотреть двухчасовое видео ради тридцатисекундной мысли.
          просто цитата про кожу, а автор ясно говорит: включил УФ — выйди из помещения. да вся статья у него как раз про автоматизацию с целью «не загорать».

          • shaggyone
            /#21465018

            Алесей Водовозов, что мед учреждения ещё покрашены специально, масляная краска и известковая штукатурка. Я правда не сильно внимательно слуша. Из того что услышал несколько гипотез: важна устойчивость покрытий к УФ, впитывающая способность по минимуму (правда для извести это не работает), либо чтобы излучение отражаясь от краски в труднодоступные места проникало.

  2. fougasse
    /#21463908 / +1

    Ну вы же понимаете, что защищаются от УФ неспроста?

  3. AndyPike
    /#21463956

    А почему бы не сделать классику, как видел в наших больницах?
    1. Лампа с отсечением 185 нм, они практически не пахнут.
    2. Лампа стоит в закрытом боксе с небольшой принудительной вентиляцией. Излучения наружу нет.
    3. В больнице стоит в коридоре, работает круглосуточно, никого не беспокоит, не надо ничего контролировать.

    А вы уверены, что лампа в светильнике на 8W может принять в себя 15 W?

    • vp7
      /#21464500

      Вы сейчас только что рециркулятор изобрели ;))
      Это отдельный класс устройств, в которых лампа постоянно включена, находится в защитном кожухе, а очистку обеспечивают вентиляторы, прокачивающие воздух через рециркулятор.


      Стоят сейчас почти во всех поликлиниках, чаще всего фирмы "Дезар" (госконтракт у них, что-ли?).

      • AndyPike
        /#21464746

        Я ничего не изобретал.
        Просто лежал на госпитализации в больнице, и заметил.
        Хорошая штука, на самом деле, у меня при пребывании там хронический бронхит прошёл сам собой.
        Лучшая, для меня, если делать для дома.
        Тоже такую сделаю, но именно закрытую.