Проект "«Изготовление ультрафиолетового фонарика»

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

“Сиверская СОШ №3”

ИНДИВИДУАЛЬНЫЙ ИТОГОВЫЙ ПРОЕКТ

на тему

«Изготовление ультрафиолетового фонарика»

Выполнил: Мосеев Дмитрий Денисович Ученик 10 класса Научный руководитель: Смирнова Надежда Михайловна Учитель физики

Работа допущена к защите 25 апреля 2025г.

Подпись руководителя проекта_____________________________)

П.Сиверский

2024-2025 уч. год

Оглавление:

Введение……………………………………………………………....……..…3

1.Теоретическая часть…………………………………………………………4

1.1. Свойства УФ излучения …………………....................................……….4

2. Практическая часть …………………...…...........................................…….5

2.1. Выбор компонентов ……………………………………………………. .6

2.2. Процесс сборки ультрафиолетового фонарика………..………………..6

2.3. Применение ультрафиолетовых фонариков……………………...…… 9

3.Меры безопасности …………………………………………………...…....10

4.Заключение ………………….………………………………………...…....10

5.Список литературы …………………………………………………...…....11

Введение

Современный мир стремительно развивается, и с каждым годом появляются новые технологии и устройства, которые значительно упрощают нашу жизнь. Одним из таких устройств является ультрафиолетовый фонарик, который находит все более широкое применение в различных сферах, от медицинских исследований до криминалистики и бытового использования. Ультрафиолетовое излучение, обладая уникальными свойствами, позволяет не только освещать объекты, но и выявлять различные вещества например некоторые красители, пластмассы, кровь, нефть. Так же УФ-излучение может проводить дезинфекцию и даже активировать определенные химические реакции. Однако, несмотря на растущую популярность ультрафиолетовых фонариков, существует недостаток информации о безопасном использовании этих устройств и о том, как их можно собрать самостоятельно в домашних условиях.

Тема: изготовление ультрафиолетового фонарика

Цель: изготовить ультрафиолетовый фонарик и показать его практическое применение.

Актуальность данной работы обусловлена необходимостью повышения осведомленности о свойствах ультрафиолетового излучения, его применении и мерах безопасности при использовании ультрафиолетовых фонариков. В условиях, когда доступ к информации становится все более важным, проект, посвященный разработке и изготовлению ультрафиолетового фонарика своими руками, предоставляет уникальную возможность для студентов и любителей электроники не только получить практические навыки, но и углубить свои знания в области электротехники и электроники.

Задачи

• Исследовать свойства УФ-излучения и его использование

• Подобрать необходимые компоненты для сборки фонарика.

• Собрать фонарик, соблюдая все меры безопасности.

• Провести тестирование работы фонарика и его сравнение с другими источниками света.

1.Теоретическая часть 1.1. Свойства УФ-излучения

В своем проекте я расскажу об ультрафиолетовом излучении, его свойствах и применении в различных областях Ультрафиолетовое излучение (УФ-излучение) занимает важное место в нашей жизни. Это вид электромагнитного излучения, длина волны которого варьируется от 10 до 400 нанометров, что делает его промежуточным между видимым светом и рентгеновскими лучами. УФ-излучение составляет примерно 10% общего объема солнечного излучения, и оно обладает уникальными свойствами, которые находят широкое применение в различных областях, включая медицину, науку и даже сельское хозяйство.

Существует три основные категории УФ-излучения — УФ-А, УФ-В и УФ-С, каждая из которых имеет свои особенности и влияние на человеческий организм. УФ-А (длина волны 320-400 нм) является наиболее длинноволновой и менее опасной формой, которая проникает в глубокие слои кожи, вызывая старение и повреждение клеток. УФ-В (280-320 нм) более интенсивное и опасное, способствующее образованию солнечных ожогов и повышенному риску рака кожи. УФ-С (100-280 нм) обладает наибольшей энергией и губительно воздействует на микробы, но в естественных условиях практически полностью поглощается атмосферой.

За всё время исследования УФ-излучения, начиная с открытия его И.В. Риттером в 1842 году, научное сообщество продолжает активно изучать свойства и взаимодействия этого типа излучения. Практические аспекты использования УФ-излучения открывают новые перспективы в химических исследованиях, включая синтез материалов, в том числе позволяет запускать реакции, невозможные при видимом освещении.

Иоганн Вильгельм Риттер

Несмотря на многозначность применения УФ-излучения, важно помнить о мерах безопасности. УФ-излучение может вызвать повреждения кожи и глаз, поэтому необходимо использовать средства защиты при его использовании.

2.Практическая часть 2.1. Выбор компонентов для сборки ультрафиолетового фонарика

Рисунок 1. Диаграмма процессов сборки ультрафиолетового фонарика

Основным элементом ультрафиолетового фонарика являются УФ-светодиоды. Рекомендуется использовать маломощные светодиоды с диаметром 3-5 мм. Они должны излучать в диапазоне длины волны 370-395 нм, что соответствует УФ-A излучению. Такой диапазон является наиболее подходящим для большинства приложений, где требуется использование ультрафиолетового света. Максимальный рабочий ток должен находиться в пределах 500-700 мА, напряжение 4В, что обеспечивает стабильную и эффективную работу лампы. Параллельное подключение элементов итания может увеличить срок службы фонарика и снизить вероятность перегрева.

При выборе компонентов важно учитывать, что они должны подходить друг к другу. Это поможет оптимизировать сборку и избежать распространенных ошибок. Например, использование черного стекла для фильтрации видимого света может значительно улучшить качество работающего устройства.

2.1. Процесс сборки ультрафиолетового фонарика

Сборку ультрафиолетового фонарика я начал с выбора необходимых компонентов и их подготовки. Для создания ультрафиолетового фонарика я подобрал нужные компоненты по характеристикам и качеству. Основа фонарика — это УФ-светодиод. Я выбрал маломощный светодиод диаметром 5 мм с рабочим напряжением 3.2 В и потреблением около 600 мА. Эти характеристики обеспечивают достаточную яркость при низком потреблении энергии, что делает его идеальными для самостоятельного проектирования ультрафиолетового источника света.

Характеристики УФ-светодиода: Мощность Р=3Вт, Входное напряжение U=3,2В, Потребляемый ток I=600 mA

Следующий важный этап — выбор источника питания. Для достижения оптимального результата я воспользовался 4-вольтовой батареей. Данный вариант является предпочтительным, поскольку уменьшает потенциал короткого замыкания и исключает необходимость в дополнительных резисторах, что упрощает конструкцию фонарика. Без применения резисторов высококачественное соединение светодиодов и питания обеспечит максимальную эффективность работы фонарика.

Характеристики аккумулятора: ёмкость: 1100 мАч, Напряжение: U=4 В, Мах количество циклов перезарядки: 500 раз

В качестве основы для сборки я использовал пластиковые карты, такие как ID-карты. Они легкие и могут быть легко модифицированы, что делает их удобным материалом для создания кейса фонарика. Соединил части с помощью пайки.

При работе с паяльным оборудованием соблюдал технику безопасности. Хорошо проветрил помещение, использовал защитные очки. Держал нагретый паяльник только за ручку, чтобы избежать возможных ожогов. При пайке отсоединял провода от источника питания, чтобы избежать поражения электрическим током. Не оставлял включённый паяльник без присмотра, даже на короткое время. 

Готовая схема.

Всю схему я погрузил в корпус. Он нужен для защиты всех внутренних компонентов от воздействия окружающей среды. Также корпус обеспечивает удобство удержания устройства и может влиять на эффективность теплоотвода.

В качестве корпуса я решил использовать пегу от велосипеда т.к. посчитал её идеальной по размеру.

Следующим шагом был выбор линзы. В ультрафиолетовом фонарике она нужна для фокусировки светового потока. Это позволяет направлять более концентрированный луч на объекты разных размеров. Толщина линзы: 1,5 мм, оптическая сила: D=6,7 дптр.

Фонарик готов

Испытания:

Я взял банкноту номиналом 5000 рублей и посветил на неё ультрафиолетовым фонариком. Под воздействием ультрафиолетовых лучей, на банкноте светятся знаки и отдельные волокна (как на фото). Обнуружение светящихся под УФ-лучами волокн – признак подлинности банкноты. Но стоит помнить о том, что УФ-излучение не безопасно, поэтому я надел специальные прозрачные очки, поглощающие УФ-лучи.

защитные очки

3.Применение ультрафиолетовых фонариков

Ультрафиолетовый фонарик – устройство с большим спектром применения: от медицины до криминалистики. УФ-излучение обнаруживает вещества, дезинфицирует и активирует реакции. С ростом популярности таких фонариков важно повысить осведомленность о безопасном использовании и возможности самостоятельной сборки.

4.Меры безопасности при использовании ультрафиолетового фонарика

• Не прикасаться к рабочему концу фонарика
• Не смотреть на включенный УФ диод
• Не оставлять фонарик включенным без присмотра
• Избегать прямого контакта с ультрафиолетовым излучением
• Предохранять облучатель от возможных ударов и попадания влаги

При работе с ультрафиолетовыми фонариками рекомендуется использовать защитные очки с соответствующим фильтром, способным блокировать вредные длины волн. Такие очки позволяют защитить глаза от потенциального ущерба при использовании фонаря в условиях, когда невозможно избежать случайного попадания света в глаза. Пользователь должен помнить, что обычные солнцезащитные очки недостаточны для защиты от УФ-излучения. Также следует учитывать, что различные типы УФ-света обладают разными уровнями опасности. Например, УФA (длина волны 365 нм) считается менее опасным, чем УФC (длина волны 265 нм), который способен вызывать большее повреждение. 5. Заключение

Исследование свойств УФ-излучения стало основой для понимания его воздействия на окружающую среду и человека. Ультрафиолетовое излучение, как известно, имеет как положительные, так и отрицательные эффекты. С одной стороны, оно используется в медицине, для стерилизации и дезинфекции, а с другой — может быть опасным для кожи и глаз. Поэтому, изучив эти аспекты, я смог осознанно подойти к выбору компонентов для сборки фонарика, что является важным шагом в обеспечении безопасности.

Выбор компонентов для сборки ультрафиолетового фонарика стал важным этапом, который требовал от меня внимательного подхода. УФ-диоды, DC-DC преобразователь и фильтры были выбраны с учетом их доступности и функциональности. Я научился не только подбирать необходимые элементы, но и понимать их характеристики, что является важным навыком для будущих инженеров и техников. Этот процесс также способствовал развитию критического мышления и способности к анализу, что является неотъемлемой частью инженерного образования.

6.Список литературы

1. Ультрафиолетовое излучение: свойства, функции... [Электронный ресурс] // wika.tutoronline.ru - Режим доступа: https://wika.tutoronline.ru/fizika/class/11/osnovnye-svedeniya-ob-ultrafioletovom-izluchenii, свободный. - Загл. с экрана

2. Ультрафиолетовое излучение — Википедия [Электронный ресурс] // ru.wikipedia.org - Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/ультрафиолетовое_излучение, свободный. - Загл. с экрана

3. Ультрафиолет - Ультрафиолет - Википедия [Электронный ресурс] // tr-page.yandex.ru - Режим доступа: https://tr-page.yandex.ru/translate?lang=en-ru&url=https://en.wikipedia.org/wiki/ultraviolet, свободный. - Загл. с экрана

5. Ультрафиолетовое излучение — длина волны, примеры типов... [Электронный ресурс] // obrazovaka.ru - Режим доступа: https://obrazovaka.ru/fizika/ultrafioletovoe-izluchenie.html, свободный. - Загл. с экрана

6. Как сделать простой ультрафиолетовый фонарик... | Дзен [Электронный ресурс] // dzen.ru - Режим доступа: https://dzen.ru/a/y6xn6xvrlta8jyts, свободный. - Загл. с экрана

7. Как сделать простой ультрафиолетовый фонарик с драйвером... [Электронный ресурс] // vk.com - Режим доступа: https://vk.com/video-52632047_456239703, свободный. - Загл. с экрана

8. Доработка в домашних условиях ультрафиолетового фонарика... [Электронный ресурс] // mysku.me - Режим доступа: https://mysku.me/blog/aliexpress/66639.html, свободный. - Загл. с экрана