NGHIÊN cứu và THIẾT kế đèn đọc PHIM một cửa

Vì thế trong đồ án này em đã nghiên cứu vàthiết kế một chiếc đèn đọc phim có cùng công dụng với các đèn đọc phim đangđược sử dụng hiện tại và có chi phí sản xuất thấp hơn so với các đèn

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

VIỆN ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG

: ĐTTT-01 K58

Hà Nội, 01/2019

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

VIỆN ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG

Đánh giá quyển đồ án tốt nghiệp (Dùng cho giảng viên hướng dẫn)

Giảng viên đánh giá: TS Nguyễn Phan Kiên

Họ và tên Sinh viên

Tên đồ án: Nghiên cứu và thiết kế đèn đọc phim một cửa

Chọn các mức điểm phù hợp cho sinh viên trình bày theo các tiêu chí dưới đây: Rất kém (1); Kém (2); Đạt (3); Giỏi (4); Xuất sắc (5)

Có sự kết hợp giữa lý thuyết và thực hành (20)

1

Nêu rõ tính cấp thiết và quan trọng của đề tài, các vấn đề và

các giả thuyết (bao gồm mục đích và tính phù hợp) cũng như

phạm vi ứng dụng của đồ án 1 2 3 4 5

2 Cập nhật kết quả nghiên cứu gần đây nhất (trong nước/quốc tế) 1 2 3 4 5

3 Nêu rõ và chi tiết phương pháp nghiên cứu/giải quyết vấn đề 1 2 3 4 5

4 Có kết quả mô phỏng/thưc nghiệm và trình bày rõ ràng kết quảđạt được 1 2 3 4 5

Có khả năng phân tích và đánh giá kết quả (15)

5

Kế hoạch làm việc rõ ràng bao gồm mục tiêu và phương pháp

thực hiện dựa trên kết quả nghiên cứu lý thuyết một cách có hệ

6 Kết quả được trình bày một cách logic và dễ hiểu, tất cả kếtquả đều được phân tích và đánh giá thỏa đáng. 1 2 3 4 5

7

Trong phần kết luận, tác giả chỉ rõ sự khác biệt (nếu có) giữa

kết quả đạt được và mục tiêu ban đầu đề ra đồng thời cung cấp

lập luận để đề xuất hướng giải quyết có thể thực hiện trong

tương lai

1 2 3 4 5

Kỹ năng viết (10)

8

Đồ án trình bày đúng mẫu quy định với cấu trúc các chương

logic và đẹp mắt (bảng biểu, hình ảnh rõ ràng, có tiêu đề, được

đánh số thứ tự và được giải thích hay đề cập đến trong đồ án,

có căn lề, dấu cách sau dấu chấm, dấu phẩy v.v), có mở đầu

chương và kết luận chương, có liệt kê tài liệu tham khảo và có

trích dẫn đúng quy định

1 2 3 4 5

9 Kỹ năng viết xuất sắc (cấu trúc câu chuẩn, văn phong khoahọc, lập luận logic và có cơ sở, từ vựng sử dụng phù hợp v.v.) 1 2 3 4 5

Thành tựu nghiên cứu khoa học (5) (chọn 1 trong 3 trường hợp)

10a

Có bài báo khoa học được đăng hoặc chấp nhận đăng/đạt giải

SVNC khoa học giải 3 cấp Viện trở lên/các giải thưởng khoa

học (quốc tế/trong nước) từ giải 3 trở lên/ Có đăng ký bằng

phát minh sáng chế

5

10b Được báo cáo tại hội đồng cấp Viện trong hội nghị sinh viên

nghiên cứu khoa học nhưng không đạt giải từ giải 3 trở

2

khác về chuyên ngành như TI contest.

10c Không có thành tích về nghiên cứu khoa học 0

Điểm tổng quy đổi về thang 10

3 Nhận xét thêm của Thầy/Cô (giảng viên hướng dẫn nhận xét về thái độ và tinh

thần làm việc của sinh viên)

Ngày: / /201 Người nhận xét

(Ký và ghi rõ họ tên)

Đánh giá quyển đồ án tốt nghiệp (Dùng cho cán bộ phản biện)

Giảng viên đánh giá:

Tên đồ án: Nghiên cứu và thiết kế đèn đọc phim một cửa

Chọn các mức điểm phù hợp cho sinh viên trình bày theo các tiêu chí dưới đây: Rất kém (1); Kém (2); Đạt (3); Giỏi (4); Xuất sắc (5)

Có sự kết hợp giữa lý thuyết và thực hành (20)

1 Nêu rõ tính cấp thiết và quan trọng của đề tài, các vấn đề vàcác giả thuyết (bao gồm mục đích và tính phù hợp) cũng như

phạm vi ứng dụng của đồ án 1 2 3 4 5

2 Cập nhật kết quả nghiên cứu gần đây nhất (trong nước/quốc tế) 1 2 3 4 5

3 Nêu rõ và chi tiết phương pháp nghiên cứu/giải quyết vấn đề 1 2 3 4 5

4 Có kết quả mô phỏng/thưc nghiệm và trình bày rõ ràng kết quảđạt được 1 2 3 4 5

Có khả năng phân tích và đánh giá kết quả (15)

5 Kế hoạch làm việc rõ ràng bao gồm mục tiêu và phương phápthực hiện dựa trên kết quả nghiên cứu lý thuyết một cách có hệ

thống

1 2 3 4 5

6 Kết quả được trình bày một cách logic và dễ hiểu, tất cả kếtquả đều được phân tích và đánh giá thỏa đáng. 1 2 3 4 5

7

Trong phần kết luận, tác giả chỉ rõ sự khác biệt (nếu có) giữa

kết quả đạt được và mục tiêu ban đầu đề ra đồng thời cung cấp

lập luận để đề xuất hướng giải quyết có thể thực hiện trong

tương lai

1 2 3 4 5

Kỹ năng viết (10)

8

Đồ án trình bày đúng mẫu quy định với cấu trúc các chương

logic và đẹp mắt (bảng biểu, hình ảnh rõ ràng, có tiêu đề, được

đánh số thứ tự và được giải thích hay đề cập đến trong đồ án,

có căn lề, dấu cách sau dấu chấm, dấu phẩy v.v), có mở đầu

chương và kết luận chương, có liệt kê tài liệu tham khảo và có

trích dẫn đúng quy định

1 2 3 4 5

9 Kỹ năng viết xuất sắc (cấu trúc câu chuẩn, văn phong khoahọc, lập luận logic và có cơ sở, từ vựng sử dụng phù hợp v.v.) 1 2 3 4 5

Thành tựu nghiên cứu khoa học (5) (chọn 1 trong 3 trường hợp)

10a

Có bài báo khoa học được đăng hoặc chấp nhận đăng/đạt giải

SVNC khoa học giải 3 cấp Viện trở lên/các giải thưởng khoa

học (quốc tế/trong nước) từ giải 3 trở lên/ Có đăng ký bằng

phát minh sáng chế

5

10b

Được báo cáo tại hội đồng cấp Viện trong hội nghị sinh viên

nghiên cứu khoa học nhưng không đạt giải từ giải 3 trở

lên/Đạt giải khuyến khích trong các kỳ thi quốc gia và quốc tế 2

10c Không có thành tích về nghiên cứu khoa học 0

Điểm tổng quy đổi về thang 10

3 Nhận xét thêm của Thầy/Cô

Ngày: / /201 Người nhận xét

(Ký và ghi rõ họ tên)

LỜI NÓI ĐẦU

Trong thời buổi nền kinh tế phát triển hiện nay thì nhu cầu chăm sóc sứckhỏe của mọi người ngày càng được đề cao Một trong những yếu tố không thểthiếu trong việc thăm khám để kiểm tra sức khỏe là chẩn đoán hình ảnh X-quang,cộng hưởng từ, chụp CT Nhằm phục vụ việc chẩn đoán chính xác thì cần phải cómột thiết bị không thể thiếu đó là đèn đọc phim X-quang Ngày nay đèn đọc phimX-quang đã được các hãng sản xuất với kích thước, chất lượng đa dạng, tuy vậy thìgiá thành vẫn rất cao Vì thế em đã nghiên cứ và hình thành nên ý tưởng về mộtchiếc đèn đọc phim có chức năng hỗ trợ trong việc chẩn đoán hình ảnh của bác sĩđồng thời giá thành vừa phải giúp tiết kiệm chi phí

Trong thời gian thực hiện đồ án tốt nghiệp có không ít khó khăn về kiếnthức, kinh nghiệm làm việc, kinh phí thực hiện, nhưng cũng đã nhận được sự giúp

đỡ nhiệt tình từ giáo viên và các anh chị Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầygiáo TS Nguyễn Phan Kiên đã tận tâm, nhiệt tình hướng dẫn cho em trong suốt quátrình nghiên cứu và thực hiện đồ án Em xin cảm ơn các anh chị, bạn bè đã và đangcông tác, thực tập tại công ty Công nghệ Ứng dụng Bách Khoa đã giúp đỡ, hỗ trợkiến thức và kinh nghiệm cho em trong suốt thời gian thực hiện đồ án, vê phía công

ty đã hỗ trợ cơ sở vật chất và các thiết bị cần thiết để em có thể hoàn thành đồ án

Em chân thành cảm ơn sự dạy dỗ ân cần của các thầy, cô giáo công tác tạiTrường Đại Học Bách Khoa Hà Nội nói chung và các thầy cô giáo của Viện Điện

Tử Viễn Thông nói riêng đã trang bị cho em những kiến thức tốt nhất qua 5 nămhọc tập để em có thể hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp cũng là môn học cuối cùng củakhóa học tại trường

Em xin chân thành cảm ơn!

TÓM TẮT ĐỒ ÁN

Ngày nay khoa học công nghệ và kĩ thuật đang phát triển một cách vượt bậc,nhờ đó chúng ta có thể áp dụng các công nghệ và kĩ thuật vào trong lĩnh vực y tếnhằm hỗ trợ các bác sĩ thăm khám và chữa trị một các tốt nhất và hiệu quả nhất.Đèn đọc phim cũng là một thiết bị y tế với công dụng hỗ trợ các bác sĩ chẩn đoánhình ảnh phim X-quang, MRI, CT một cách hiệu quả và chính xác hơn Tuy nhiên,hiện nay các thiết bị y tế trong các bệnh viện và phòng khám hầu như là thiết bịnhập ngoại nên có giá thành rất cao Vì thế trong đồ án này em đã nghiên cứu vàthiết kế một chiếc đèn đọc phim có cùng công dụng với các đèn đọc phim đangđược sử dụng hiện tại và có chi phí sản xuất thấp hơn so với các đèn nhập ngoại dẫntới giá thành cũng rẻ hơn giúp các phòng khám và bệnh viện tiết kiệm được mộtkhoản chi phí đầu tư thiết bị

Đèn đọc phim được thiết kế với kiểu dáng nhỏ gọn hơn một số đèn thôngdụng, độ dày của đèn chỉ tới 3cm, đèn có thể điều chỉnh được độ sáng trên bề mặtđèn bằng chiết áp, độ sáng của đèn thay đổi được nằm trong dải 0 ÷ 6800 Lux nhờ

sử dụng module Dimmer – main – V7, trong đèn có sử dụng Led thanh làm nguồnchiếu sáng, vỏ hộp đèn được thiết kế với chất liệu Inox là chất liệu được sử dụngphổ biến trong y tế hiện nay, ngoài ra nó còn công dụng rất lớn đối với đèn đó làmột đế tản nhiệt giúp đèn hoạt động bền hơn và ổn định hơn

The X-ray film viewer are designed with a compact design than somecommon X-ray film viewer, the thickness of the lamp is only 3cm, adjustablebrightness on the surface of the lamp by potentiometers, the brightness of the lamp

is in the 0 ÷ 6800 Lux range using the Dimmer - main - V7 module, in lights, usethe Led Bar as the light source, light box is designed with stainless steel material iscommonly used in medical today, in addition it is very useful for the lamp is a heatsink to help the lamp operate more stable and stable

MỤC LỤC

DANH SÁCH HÌNH ẢNH

DANH MỤC BẢNG BIỂU

PHẦN MỞ ĐẦU

Trong đồ án này em sẽ thực hiện thiết kế một đèn đọc phim một cửa hoànchỉnh Để làm đèn đọc phim hiện nay thì có các cách khác nhau để thực hiện, thựchiện làm đèn đọc bằng các nguồn phát sáng khác nhau như là tuýp led, bóng huỳnhquang, Led thanh Dựa vào màn hình của đèn thì người ta có thể sử dụng màn micatrắng sữa bình thường, màn mica dẫn sáng Trong đồ án này em sẽ sử dụng Ledthanh làm nguồn phát sáng và mica trắng sữa để làm màn hình đèn Thiết kế đèn sẽ

có độ sáng đồng đều trên bề mặt, có thể điều chỉnh độ sáng của đèn dọc phim, ngoài

ra thiết kế vỏ hộp của đèn có độ dày bé khoảng tầm 3cm và giá thành hợp lý hơncác đèn nhập ngoại hiện nay

Đồ án được chia thành 4 chương chính, mỗi chương nói lên một vấn đề cụthể của đề tài

Chương 1: Giới thiệu đèn đọc phim Chương này nói lên tổng quan về đènđọc phim hiện nay và giới thiệu chi tiết các loại đèn đọc phim

Chương 2: Cơ sở lý thuyết Chương này đưa ra các vấn đề lý thuyết mà dựavào đấy em sử dụng để hoàn thiện đèn đọc phim

Chương 3: Thiết kế đèn đọc phim Chương này đi sâu vào chi tiết thiết kế vàquá trình hoàn thiện các bộ phận của đèn đọc phim

Chương 4: Kết quả thực hiện Chương này đưa ra kết quả đã làm được vàhạn chế của quá trình thực hiện đồ án, kết quả đo đạc và sản phẩm thực tế Cáchướng phát triển trong tương lai

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐÈN ĐỌC PHIM

1.1 Khái niệm đèn đọc phim

Đèn đọc phim là một thiết bị ý tế, loại đèn dùng để hỗ trợ quan sát các tấmfilm X-quang, CT, MRI giúp thực hiện việc chẩn đoán hình ảnh một cách chính xáchơn Đèn đọc phim có kích thước đa dạng nhưng có một hình mẫu dựa trên hìnhhộp chữ nhật

Hình 1.1 Đèn đọc phim

1.2 Phân loại đèn đọc phim

Đèn đọc phim trên thị trường hiện nay rất đa dạng, Trong phần này ta phânloại đèn đọc phim dựa theo loại bóng chiếu sáng của mỗi đèn Như thế chúng tachia đèn đọc phim thành 3 loại chính:

• Đèn đọc phim sử dụng bóng điện huỳnh quang (bóng tuýp)

• Đèn đọc phim sử dụng bóng tuýp led

• Đèn đọc phim sử dụng led thanh

Đèn đọc phim với mục đích là để hỗ trợ quan sát các tấm phim nên phần

phải có bộ nguồn điện cấp vào gồm các bộ nguồn 220v, 12v, 24v,… có công suấtphù họp với các loại bóng Tấm mica hứng ánh sáng từ bộ phát sáng Ngoài ra mỗiloại đèn còn có một số cấu tạo khác nhau được nêu qua các phần dưới đây.

1.2.1 Cấu tạo đèn đọc phim sử dụng bóng điện huỳnh quang

Đèn đọc phim sử dụng bóng điện huỳnh quang là loại đèn được sử dụng phổbiến trước đây trong các bệnh viện, đèn này sử dụng các bóng huỳnh quang mắcbên trong để phát sáng Cấu tạo chi tiết của đèn như hình 1.2 dưới đây:

a, Hình ảnh tổng quan của đèn

b, Cấu tạo chi tiết bên trong đèn

Hình 1.2 Cấu tạo đèn đọc phim sử dụng bóng điện huỳnh quang

Dựa vào hình 1.2 ta có thể thấy phần nguồn của đèn này là nguồn điện 220V trựctiếp từ điện lưới, các cầu chì giúp bảo vệ ballast và bóng đèn khi điện áp có sự thayđổi đột ngột, tắc te để khởi động đèn, thành phần chính là 2 bóng huỳnh quang trởlên, công tắc để bật tắt đèn khi sử dụng Ta có thể thấy đèn đọc phim sử dụng bónghuỳnh quang này có cấu tạo rất đơn giản

1.2.2 Cấu tạo đèn đọc phim sử dụng bóng tuýp led

Cấu tạo của đèn đọc phim sử dụng bóng tuýp led giống với đèn đọc phim sửdụng bóng đèn huỳnh quang nhưng bộ phát sáng ở đây sử dụng bóng đèn tuýp ledthay thế cho bóng đèn huỳnh quang

Hình 1.3 Cấu tạo của tuýp Led

Bóng đèn tuýp led được cấu tạo từ các thành phần tích hợp lắp đặt trên cùng

1 bóng đèn có hình dạng giống với một bóng đèn huỳnh quang nhưng cấu tạo thìkhác Các thành phần của bóng đèn tuýp led:

• Bộ nguồn chuyển đổi: giúp chuyển đổi từ nguồn 220V sang nguồn điện

1 chiều 12V, 24V… phù hợp với dạng chip led được sử dụng trongbóng

• Chip led: là bộ phận phát sáng của đèn

• Tản nhiệt: vì sử dụng các chip led có công suất cao nên lượng nhiệt tỏa

ra cũng rất lớn, vì thế người ta thường sử dụng thêm đế tản nhiệt nhômgiúp tăng tuổi thọ của bóng

• Đuôi gắn bóng đèn: giống với bóng huỳnh quang, có công dụng để gắnvào máng đèn

• Chụp đèn: giúp bóng phát ra ánh sáng đều và bảo vệ các chip led bêntrong

1.2.3 Cấu tạo đèn đọc phim sử dụng led thanh

Cấu tạo của đèn có phức tạp hơn các loại đèn đọc phim khác do phải cần tới

bộ driver để sử đụng để điều khiển led Đèn sử dụng các thanh led công suất lớn đểlàm nguồn sáng, do đó độ dày của đèn được cải thiện hơn so với các loại đèn đọcphim sử dụng bóng huỳnh quang và bóng tuýp led Đèn đọc phim sử dụng led thanhcòn dễ dàng điều chỉnh cường độ sáng thông qua một bộ dimmer giúp các bác sĩquan sát tốt hơn các hình ảnh ở một cường độ sáng tốt nhất

Hình 1.4 Cấu tạo của đèn đọc phim sử dụng Led thanh

Hình 1.4 là cấu tạo cơ bản của một đèn đọc phim sử dụng led thanh có sửdụng dimmer để điều chỉnh cường độ ánh sáng của đèn

1.3 So sánh các loại đèn đọc phim

Đèn đọc phim sử dụng bóng huỳnh

quang và tuýp led Đèn đọc phim sử dụng led thanh

• Giá thành rẻ

• Cấu tạo đơn giản

• Cần ballast đối với đèn ống

• Giá thành cao hơn

• Cấu tạo phức tạp hơn

• Cần bộ driver điều khiển cho cácled thanh

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT2.1 Lý thuyết về cường độ ánh sáng

2.1.1 Định nghĩa ánh sáng

Ánh sáng là các bức xạ điện từ có bước sóng nằm trong vùng quang phổ nhìnthấy được bằng mắt thường của con người (tức là từ khoảng 380 nm đến 700 nm).Giống như mọi bức xạ điện từ, ánh sáng có thể được mô tả như những đợt sónghạt chuyển động gọi là photon Ánh sáng do Mặt Trời tạo ra còn được gọi là ánhnắng (hay còn gọi là ánh sáng trắng bao gồm nhiều ánh sáng đơn sắc biến thiên liêntục từ đỏ đến tím), ánh sáng Mặt Trăng mà con người thấy được gọi là ánhtrăng thực tế là ánh sáng do mặt trời chiếu tới Mặt Trăng phản xạ đi tới mắt người,

do đèn tạo ra còn được gọi là ánh đèn, do các loài vật phát ra gọi là ánh sáng sinhhọc

Góc chùm ánh sáng (beam angle) là thuật ngữ chỉ góc của ánh sáng từ nguồnchiếu sáng tới vùng đích Góc chùm ánh sáng đề cập đến bất kỳ ánh sáng nào nằmtrong phạm vi 50% cường độ cực đại của nguồn sáng Ánh sáng bên ngoài góc nàyđược gọi là ánh sáng tràn, kéo dài cho đến khi ánh sáng đã giảm đến 10% cường độtối đa

Hình 2.5 Góc chùm ánh sáng

2.1.2 Cường độ ánh sáng và các đại lượng liên quan

Hình 2.6 Cường độ ánh sáng và các đại lượng liên quan

 Cường độ sáng: cường độ sáng là đại lượng quang học cơ bản dùng trong

việc đo thông số nguồn sáng, là một trong 7 đơn vị cơ bản của hệ thống đo lườngquốc tế SI (System International), 7 đơn vị đo lường cơ bản: m (mét), kg (kilogam),

s (giây), A (Ampe), K (kelvin), mol, cd (candela)

Cường độ sáng là năng lượng phát ra 1 nguồn ánh sáng trong 1 hướng cụ thể

và được tính như sau: 1 candela là cường độ mà một nguồn sáng phát ra 1 lumenđẳng hướng trong một góc đặc Một nguồn sáng 1 candela sẽ phát ra 1 lumen trênmột diện tích 1m2 tại một khoảng cách một mét kể từ tâm nguồn sáng Có thể thấycường độ nguồn sáng giảm theo khoảng cách kể từ nguồn sáng 1cd = 1lm/1steradian Một ngọn nến thông thường phát ra ánh sáng với cường độ sáng khoảngmột candela Nếu phát thải trong một số hướng bị chặn lại bởi một rào mờ, nguồnsáng này vẫn có cường độ khoảng một candela trong các hướng mà không bị che

khuất Candela có nghĩa là “ngọn nến” Từ tháng 10-1979 CIE đưa ra định nghĩamới của candela: Candela là cường độ sáng theo một phương của nguồn sáng đơnsắc có tần số 540.1012 Hz (bước sóng λ=555nm) và có cường độ năng lượng theophương này là 1/683 W/Sr.

Ký hiệu : I (Viết tắt của tiếng Anh là Intensity : cường độ)

Chip led thanh 0.15W 15÷20

Bảng 2.2 Bảng quang thông của một số nguồn sáng

 Độ chói : Khi ta nhìn vào một nguồn sáng hoặc một vật được chiếu sáng, ta

có cảm giác bị chói mắt Để đặc trưng cho khả năng bức xạ ánh sáng của nguồnhoặc bề mặt phản xạ gây nên cảm giác chói sáng đối với mắt, người ta đưa ra địnhnghĩa độ chói Các nguyên tố diện tích của các vật được chiếu sáng nói chung phản

xạ ánh sáng nhận được một cách khác nhau và tác động như một nguồn sáng thứcấp phát các cường độ sáng khác nhau theo mọi hướng

Để đặc trưng cho các quan hệ của nguồn sáng (nguồn sơ cấp và nguồn thứ cấp) đốivới mắt cần phải bổ sung vào cường độ sáng cách xuất hiện ánh sáng

Quan hệ này có thể được minh họa bằng nhận xét sau đây: ví dụ một đèn sợi

mắt ta cảm thấy chói hơn khi bóng đèn bằng thủy tinh trong so với bóng thuỷ tinh

mờ

Người ta định nghĩa độ chói L theo một phương cho trước, của một diện tíchmặt phát sáng dS là tỷ số của cường độ sáng dI phát bởi dS theo phương này vàdiện tích biểu kiến của dS

Ta nhận thấy độ chói của một bề mặt bức xạ phụ thuộc vào hướng quan sát

mà không phụ thuộc vào khoảng cách từ nguồn đến điểm quan sát

Độ chói đóng vai trò cơ bản trong kỹ thuật chiếu sáng, nó là cơ sở của cáckhái niệm về tri giác và tiện nghi thị giác Độ chói mới phản ánh chất lượng chiếusáng, còn độ rọi chỉ phản ánh số lượng chiếu sáng mà thôi

Độ chói của mặt đường 1-2

Bảng 2.3 Bảng độ chói của một số nguồn sáng

 Độ rọi: Độ rọi là đại lượng đặc trưng cho bề mặt được chiếu sáng, là mật độ

quang thông trên bề mặt có diện tích S Có nghĩa là mật độ quang thông của mộtnguồn sáng 1 lumen trên diện tích 1m2 Khi mặt được chiếu sáng không đều độ rọiđược tính bằng trung bình đại số của độ rọi các điểm

Ký hiệu: E

Đơn vị: Lux hay Lx

Địa điểm được chiếu sáng Độ rọi (lux)Ngoài trời giữa trưa nắng 100.000Ngoài trời giữa trưa đầy mây 10.000

Phòng làm việc 300-500

Đường phố về ban đêm 20-50

Bảng 2.4 Bảng độ rọi của một số nguồn sáng

 Nhiệt độ màu (K):Nhiệt độ màu của một nguồn sáng được thể hiện theo

thang

Kelvin (K) là biểu hiện màu sắc của ánh sáng do nó phát ra Tưởng tượng một thanhsắt khi nguội có màu đen, khi nung đều đến khi nó rực lên ánh sáng da cam, tiếp tụcnung nó sẽ có màu vàng, và tiếp tục nung cho đến khi nó trở nên “nóng trắng” Tạibất kỳ thời điểm nào trong quá trình nung, chúng ta có thể đo được nhiệt độ củathanh thép theo độ Kelvin (0oC ứng với 273,15K) và gán giá trị đó với màu đượctạo ra

Đối với đèn sợi đốt, nhiệt độ màu chính là nhiệt độ bản thân nó Đối với đènhuỳnh quang, đèn phóng điện (nói chung là các loại đèn không dùng sợi đốt) thìnhiệt độ màu chỉ là tượng trưng bằng cách so sánh với nhiệt độ tương ứng của vậtđen tuyệt đối bị nung nóng Khi nói đến nhiệt độ màu của đèn là người ta có ngaycảm giác đó là nguồn sáng “ấm”, “trung tính” hay là “mát” Nói chung, nhiệt độcàng thấp thì nguồn càng ấm, và ngược lại

Nguồn sáng Nhiệt độ màu (K)Bầu trời xanh 10.000-30.000Ánh sáng trời mây 6000-8000Đèn huỳnh quang ánh sáng ngày 6200

Đèn huỳnh quang ánh sáng ấm 3000

Đèn Metal Halide 4100

Bảng 2.5 Bảng nhiệt độ màu của một số nguồn sáng

 Công suất bóng đèn: lượng điện năng tiêu thụ của đèn.

Ví dụ: Bóng đèn huỳnh quang T8 1,2m có công suất 36W, tổn hao 10% nên tổngcông suất là 40W Như vậy trong 24h lượng điện năng tiêu thụ là: 960W ~ 1kW(người ta hay gọi là 1 ký điện)

bức xạ nhiệt, bức xạ điện từ Các bức xạ ánh sáng chỉ là một phần của bức xạ điện

từ do nguồn phát ra

Đơn vị: Watt(W)

2.2 Nguyên lý điều chỉnh cường độ ánh sáng cho led

2.2.1 Định nghĩa dimmer đèn

Dimmer đèn hay còn gọi là chiết áp là bộ điều khiển điện có chức năng được

sử dụng với mục đích để điều khiển bật tắt và điều chỉnh độ sáng của đèn Dimmer

có hoạt động dựa trên sự điều chỉnh của điện trở từ đó có thể thay đổi được cường

độ dòng điện giúp điều chỉnh độ sáng của các thiết bị chiếu sáng Mặc dù có thểthấy dimmer không khác gì với biến áp nhưng dimmer được sử dụng phổ biến hơntrong các thiết bị dùng để điều chỉnh độ sáng đèn và tốc độ của động cơ

Hình 2.7 Công tắc Dimmer

Đèn Led nên được sử dụng kèm với dimmer, bởi vì dimmer khi được gắn vớiđèn Led có rất nhiều công dụng Đối với đèn đọc phim để đọc chính xác các hìnhảnh từ phim thì các bác sĩ phải đọc ở độ sáng tốt nhất với từng vùng phim vì thế cầnphỉa thay đổi cường độ sáng trên bề mặt đèn Do đó dimmer cũng là bộ phận thiếtyếu của đèn đọc phim

Đồng thời khi sử dụng dimmer cũng giúp đèn led hoạt động tốt, giúp bảo vệtới tuổi thọ cũng như chất lượng ánh sáng là điều vô cùng quan trọng khi sử dụngcác chip Led Dimmer được sử dụng để đảm bảo điện áp đúng yêu cầu của đèn Led,

đồng thời giúp ổn định được nguồn điện và tuổi thọ của bóng đèn Led Dimmer đènLed có thể lắp đặt cho một hoặc nhiều đèn Led tạo nên những hệ thồng khác nhau.

2.2.2 Nguyên lý hoạt động của dimmer Led

Để điều người ta thường sử dụng phương pháp PWM (Pulse WidthModulation)

Hình 2.8 Một ví dụ về xung PWM

Theo hình trên ta thấy Vcc là điện áp tại đầu vào của dimmer DC, V là điện

áp đầu ra, Dựa vào 2 biểu đồ trên ta có thể thấy điện áp trung bình thay đổi như thếnào Khi chiều rộng xung được tăng lên và chiều dài tạm dừng được rút ngắn (tăngchu kỳ nhiệm vụ), điện áp đầu ra tăng lên

PWM là phương pháp điều chỉnh điện áp ra tải hay nói cách khác là phươngpháp điều chế dựa trên sự thay đổi độ rộng của chuỗi xung vuông dẫn đến sự thayđổi điện áp ra Các PWM khi biến đổi thì có cùng 1 tần số và khác nhau về độ rộngcủa sườn dương hoặc sườn âm

Nguyên lý của PWM: đây là phương pháp được thực hiện theo nguyên tắcđóng ngắt nguồn có tải và một cách có chu kì theo luật điều chỉnh thời gian đóngcắt phần tử thực hiện nhiệm vụ đó trong các mạch là các van bán dẫn

Hình 2.9 Mạch nguyên lý điều khiển tải bằng PWM

Xét hoạt động đóng cắt của một van bán dẫn Dùng van đóng cắt bằngMosfet ( Mosfet là Transistor hiệu ứng trường – Metal Oxide Semiconductor FieldEffect Transistor)

Hình 2.10 Giản đồ xung của chân điều khiển và dạng điện áp đầu ra khi dùng xung

nguoonfcung cấp cho tải Vì vậy với t0 thay đổi từ 0 cho đến T ta sẽ cung cấp toàn

bộ, một phần hoặc khóa hoàn toàn điện áp cung cấp cho tải

Công thức tính giá trị trung bình của điện áp ra tải:

Gọi t1 là thời gian cung ở sườn dương (khóa mở) còn T là thời gian của cả sườn âm

và dương, Umax là điện áp nguồn cung cấp cho tải

Ud = Umax.(t1/T) (V)Với D = t1/T là hệ số điều chỉnh và được tính bằng % tức là PWM

Như vậy ta nhìn trên hình đồ thị dạng điều chế xung thì ta có: Điện áp trung bìnhtrên tải sẽ là:

Tạo bằng phương pháp so sánh: để tạo được thì ta cần phải có hai điều kiện:

˗ Tín hiệu răng cưa: xác định tần số PWM

˗ Tín hiệu xác định mức công suất điều chế (Tín hiệu DC)

Hình 2.11 Tạo xung vuông bằng phương pháp so sánh

Tạo xung vuông bằng phần mềm: đây là cách tối ưu để tạo được các xung vuông.Việc tạo bằng phần mềm cho độ chính xác cao về tần số và PWM Xung này đượctạo dựa trên xung của CPU

Hình 2.12 Tạo PWM trong chip 8051

Kết luận: Phương pháp này dựa vào sự lưu ảnh trong võng mạc mắt người, loàiđộng vật hay thực vật không hẳn có tác dụng Khi chúng ta nhìn những tia sángnhấp nháy có tần số quá nhanh (>40Hz) thì ta sẽ không nhận thấy được sự chớp tắt

mà thay vào đó chúng ta sẽ nhận thấy công suất ánh sáng trung bình của sự chớptắt, dựa vào đặc điểm này mà ta có thể tạo sự cảm nhận sự sáng tối của bóng đènbằng cách thay đổi độ rộng xung điện chuyển hóa thành xung ánh sáng, và ngườicảm nhận sự thay đổi ánh sáng

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ ĐÈN ĐỌC PHIM3.1 Các tiêu chí thiết kế đèn đọc phim

3.1.1 Các yêu kĩ thuật của đèn

Để có thể làm nên một chiếc đèn đọc phim có tính chất sử dụng được thì taphải dựa trên những đặc điểm kĩ thuật của tất cả những loại đèn thông dụng được sửdụng trong các bệnh viện hiện nay Do đó em sẽ thiết kế một chiếc đèn có nhữngđặc điểm kĩ thuật như sau:

• Kích thước tổng thể của đèn (dài x rộng x cao) : 46 x 36 x 3 (cm)

• Độ sáng của đèn có thể thay đổi được trong khoảng 0 ÷ 6800 Lux

• Đèn sử dụng nguồn phát ra ánh sáng trắng

• Nguồn vào sử dụng nguồn điện lưới: 220V – 50Hz

• Công suất tiêu thụ của đèn : 60W

• Sử dụng Led thanh để làm nguồn phát sáng

• Nguồn cấp cho Led thanh phải ổn định

3.1.2 Các yêu cầu khác của đèn

Ngoài các yêu cầu chức năng thì các yêu cầu phi chức năng cũng không kémphần quan trọng:

• Ánh sáng trên toàn bộ bề mặt đèn đọc phim phải đồng đều

• Về ngoại hình thì đèn phải mỏng, đẹp, dễ nhìn phù hợp với tính chất

Hình 3.13 Sơ đồ khối của đèn đọc phim

Sau đây ta sẽ ssi vào chi tiết từng khối của đèn đọc phim và đi vào thiết kếcủa mỗi khối

3.2.1 Chi tiết khối nguồn của đèn đọc phim

Như đã nêu trong phần yêu cầu chức năng thì phần nguồn đầu vào của đènđọc phim là điện lưới 220V – 50Hz, tuy nhiên để cấp nguồn cho Led thanh chúng taphải sử dụng nguồn có hiệu điện thế đầu ra là 12V thì Led thanh mới hoạt động