308紫外线灯 - 嘉立创EDA开源硬件平台

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专业版 308紫外线灯

简介:主控采用芯源半导体CW32L系列低功耗MCU-CW32L031C8U6,SY7200AABC作为LED升压驱动,4颗紫外线灯珠(308nm-UVB-LED)作为灯光源。

开源协议: GPL 3.0

(未经作者授权,禁止转载)

已参加:星火计划2023

创建时间: 2023-08-16 12:26:00
更新时间: 2024-01-07 13:50:41
描述

项目说明

制作本项目的想法来自于实际生活需要,因为家庭成员患有白癜风,需要长期进行光疗,也就是308紫外线照射,医院照射一次的费用大概150元左右(一次只有几秒钟),网上也有卖的308紫外线治疗仪,价格从100010000元不等。研究了一下,感觉治疗仪的最主要硬件就是能够发射308nm的紫外线的灯珠和LED驱动电路 ,只要能够买到308nmLED,然后再加上驱动电路和相关控制电路,自制一个“308紫外线治疗仪”也是可行的。

PS:该项目仅仅用于实验,不能作为治疗仪器。

开源协议

GPL-3.0

 

项目相关功能

1)主控使用芯源半导体有限公司推出的CW32低功耗系列MCU,用来输出LED升压驱动所需的PWM信号、检测电池电压、驱动0.91OLED等;

24颗紫外线灯珠串联作为灯光源,发出308nm紫外线光;

3)恒流LED驱动芯片型号SY7200AABC,输入电压2.8 30V,能够驱动最高30VLED灯串,具有开路保护功能,效率高达96%

4)使用0.91 OLED屏幕,能够显示电池电压、LED电流、当前PWM占空比控制参数;

5)两节18650锂电池供电,可充电,2LED指示灯用来显示充电状态;

6)屏幕旁两个按键,用来调节自动调节PWM占空比控制参数,从而控制紫外线灯珠输出功率;

7)采用INA199B1DCKR电流感应放大器,能够实时采集LED电流;

8)采用电阻式分压电路,实现电池电压的实时监测;

9)采用一键开关机电路,使用起来更加方便;

10)两个LED指示灯,一个用来指示紫外线灯开启状态,一个用来指示电池是否低电压;

11)采用铝基板作为LED灯板,散热更加高效;

12)超时自动关机(程序待完善);

13)电池电量报警以及电池电量低自动关机(程序待完善);

14)使用市面成品手电筒外壳,成本低,改装空间大。

 

器件信息

最终成品主要由: 外壳+屏幕底板+充电板+LED控制板+LED灯板+电池组+螺丝螺柱组成

1)成品外壳尺寸:54*145mm ,具体样式如下

Awsat0cenLBdQoA5eyMs2rHZerNLRrWCrLmJFWYU.jpeghdPqxDSXBj5VS021Bkst8D9XpAuJGpLma5o2Ifbp.jpegmzxR53bKhOWvF9vpYhyiKtWnLvXaGMURQ1cES9lF.jpeg

2)屏幕底板:双层板 1.2板厚,上面包含10.91OLED25.2*5.2*2.5mm立贴轻触开关,通过排线与LED控制板连接。

3)充电板:双层板 1.0板厚,上面包含TP4056锂电池充电电路、电池/USB电源供电切换电路、1个立式的Micro-B母座、13*6*3.5侧按轻触开关、4LED指示灯,通过排线与LED控制板连接(供电部分的电线选用加粗的)。

4LED控制板:双层板 1.6板厚,上面包含CW32L031C8U6主控芯片、SY7200AABC恒流LED驱动电路、INA199B1DCKR电流采集电路、RT9013-33GB稳压电路、电压采样电路和各种接口。

4LED灯板:单层铝基板 1.6板厚,上面包含4颗紫外线灯珠串(308nm、电压5-7V、电流100MA、功率10-15mW、型号3535、发射角度60度),灯光电源通过粗导线与LED控制板连接。 4M2*10双通铜柱  8M2*3螺丝把LED灯板和LED控制板固定在一起。

5)电池组使用两节18650并联,使用PH2.0线对板连接器(公头)

 

项目属性

本项目为首次公开,为本人原创项目。项目未曾在别的比赛中获奖。

 

项目进度

一、项目前期准备

12023.07.24   外壳选型以及采购、308nm紫外线灯采购

22023.07.26   外壳内部尺寸测量、CAD绘制各功能电路板轮廓图

 

二、项目启动

12023.07.27   主控芯片、LED驱动芯片以及电流采集芯片选型

22023.07.28   原理图及PCB设计

 

三、电路板焊接与测试

12023.08.04   共计3PCB1块铝基板(包含:屏幕底板、充电板、LED控制板、LED灯板)

22023.08.04   检测焊接好的电路板是否存在短路和虚焊等情况

 

四、程序编写和调试

12023.08.06   开始编写程序

22023.08.13    程序各功能联合调试

 

五、各部件组装

12023.08.16   制作218650电池组

22023.08.16    将屏幕底板、充电板、LED控制板、LED灯板分别安装到外壳中指定位置,同时将电池组固定好

 

六、烧录程序、上电测试

12023.08.16   将前期写好的程序烧录到MCU

22023.08.16    打开电源,测试紫外线灯能否点亮以及各功能是否正常

 

七、继续优化程序

2023.08.16-2023.09.30

 

设计原理

1.主控使用CW32L031C8U6,使用内部时钟


 

2.LED横流驱动电路,这里采用SY7200AABC。LED灯为4串模式,单个灯珠的工作电压为6V,升压后的总电压为24V。R7采用1.3欧姆2512电阻,限制电路最大输出电流不超过150mA(灯珠的工作电流为100mA-150mA)。

 

3.屏幕底板,包含一个0.91OLED以及2个按键

 

4.充电板。采用TP4056芯片,另外增加了电池/USB供电切换电路

 

5.一键开关机电路。

一键开机原理:电源按键按下后,Q1管导通,单片机开始工作,程序运行后,PA2检测到低电平,然后将PA5拉高,Q2导通,松开电源按键后,因为Q2仍然导通,Q1还是持续导通状态,一键开机完成。

一键关机原理:电源按键按下后,PA2检测到低电平,持续6秒以上,主控将将PA5拉低,Q2关断,松开电源按键后,Q1的栅极被R3拉高,Q1也被关断,一键关机完成。

 

 

软件说明

程序采用KEIL5软件开发,里面的库文件部分是从网上一些大佬的开源程序中移植过来的。因本人水平有限,暂时只实现了基本功能,还有一些未知的BUG以及待完善的功能,后续会慢慢改进。

1.主函数初始化部分

 

2.主函数部分

 

3.电压电流计算部分函数

 

实物展示

 

1.LED控制板

 

2.屏幕底板

 

3.充电板

 

4.LED灯板

 

5.组装图

(1)焊接各个板子之间的连线

 

(2)将各功能板装在对应位置

 

(3)引出烧录口,烧录程序

 

(4)去掉烧录线,通过四个M2螺柱将灯板固定在LED控制板上

 

(5)把原来的电池拆下,换上18650电池组

 

(6)测试没问题后,合上外壳,装上固定螺丝

 

(7)装上灯头保护罩

 

大功告成!

 

 

(8)测试

视频地址: https://www.bilibili.com/video/BV1zm4y1u7a6/?share_source=copy_web&vd_source=9ba8a1a42740c64300efbea6bc94c293

 

注意事项

(1)眼睛不可以直视紫外线灯光源,否则眼睛会到受到严重伤害。

(2)单次使用时长不可超过10秒,否则会对皮肤造成伤害。

(3)不可将该紫外线灯给儿童使用。

(4)该项目仅仅用于实验,不能作为治疗仪器。

 

其他

关于该项目最终的效果,目前还在测试中。

因为不好把控照射的强度以及时间,初次测试时照射功率有点大,皮肤有一定的灼伤,建议使用时采用小功率,短时间照射。

 

程序在下面附件中,请使用KELI5打开

设计图
原理图
1 /
PCB
1 /
未生成预览图,请在编辑器重新保存一次
工程视频/附件
序号 文件名称 下载次数
1

CW32L031_OLED_Time_Base_ADC_PWM_20230824.rar

65
2

202308270825.mp4

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