Dispenser de dezinfectare a mâinilor fără contact DIY fără Arduino sau microcontroler: 17 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:41

După cum știm cu toții, focarul COVID-19 a lovit lumea și ne-a schimbat stilul de viață. În această stare, alcoolul și dezinfectantele pentru mâini sunt fluide vitale, cu toate acestea, acestea trebuie utilizate corect. Atingerea recipientelor cu alcool sau dezinfectantelor pentru mâini cu mâinile infectate poate răspândi virusul către următoarea persoană. În acest articol, vom construi un distribuitor automat de dezinfectant pentru mâini care utilizează senzori IR pentru a detecta prezența unei mâini și activează o pompă pentru a turna lichidul pe mână. Intenția a fost să găsim cea mai ieftină și mai ușoară soluție și să proiectăm un circuit. Prin urmare, nu a fost utilizat niciun microcontroler sau Arduino. Au fost introduse două modele și puteți alege și construi oricare dintre ele. Primul design utilizează componente SMD, iar al doilea design este și mai simplu. Folosește componente DIP pe o placă mică PCB cu un singur strat.

I. Primul proiect:

[A] Analiza circuitului

Puteți lua în considerare schema din figura 1. Conectorul P1 este utilizat pentru a conecta alimentarea de 6V la 12V la circuit. Condensatorul C6 a fost folosit pentru a reduce posibilele zgomote de alimentare. REG-1 este celebrul regulator LDO AMS1117 [1] care stabilizează tensiunea la 5V.

Pasul 1: Figura-1: Diagrama schematică a distribuitorului automat de dezinfectant pentru mâini (primul design)

D2 indică conexiunea de alimentare corectă și R5 limitează curentul LED. D1 este o diodă transmițătoare IR și R1 limitează curentul D1, cu alte cuvinte, determină sensibilitatea senzorului. U1 este faimosul IC timer 555 [2] care a fost configurat pentru a injecta un impuls de 38KHz diodei D1 (transmițător). Rotind potențiometrul R4, puteți regla frecvența. C1 și C2 sunt utilizate pentru a reduce zgomotul. U2 este un receptor IR TSOP1738 [3]. Conform fișei tehnice TSOP17XX: „Seria TSOP17XX sunt receptoare miniaturizate pentru sisteme de control la distanță în infraroșu. Dioda PIN și preamplificatorul sunt asamblate pe cadrul principal, pachetul epoxidic este conceput ca un filtru IR. Semnalul de ieșire demodulat poate fi decodat direct de un microprocesor. TSOP17.. este seria de receptoare de telecomandă IR standard, care acceptă toate codurile majore de transmisie.” TSOP1738 introduce o ieșire activă-scăzută. Înseamnă că pinul de ieșire al U2 scade în prezența luminii IR de 38KHz. Prin urmare, am folosit un MOSFET P-Channel NDS356 ieftin [4] pentru a acționa motorul de curent continuu (pompa de lichid). D4 este o diodă de protecție împotriva curenților inversi ai motorului și C8 reduce zgomotele inductive ale motorului. D3 este un LED care indică recepția IR și activarea pompei de lichid. C4 și C5 au fost utilizate pentru a reduce zgomotele de alimentare.

[B] Aspect PCB

Figura 2 prezintă aspectul PCB. După cum este clar, toate componentele, cu excepția diodei transmițătorului IR și a receptorului IR TSOP, sunt SMD.

Pasul 2: Figura-2: Dispunerea PCB a distribuitorului automat de dezinfectant pentru mâini (primul design)

Am folosit bibliotecile de componente SamacSys (Schematic Symbols and PCB Footprints) pentru AMS1117-5.0 [5], LM555 [6], TSOP1738 [7] și NDS536AP [8]. Bibliotecile SamacSys sunt gratuite și respectă standardele de amprentă IPC. Utilizarea acestor biblioteci reduce semnificativ timpul de proiectare și previne erorile de proiectare. Pentru a instala bibliotecile puteți folosi fie un plugin CAD [9] (figura 3), fie descărcați-le din motorul de căutare a componentelor. Am folosit Altium Designer, așa că am preferat să folosesc pluginul Altium.

Pasul 3: Figura-3: Plugin-urile CAD acceptate de SamacSys și componentele utilizate în pluginul Altium Designer

Figura 4 și figura 5 prezintă vederi 3D ale părții superioare și inferioare a plăcii PCB

Pasul 4: Figura 4: o vedere 3D de pe placa PCB (sus)

Pasul 5: Figura 5: o vedere 3D de pe placa PCB (jos)

[C] Asamblare și testare Nimic nu este special în procesul de asamblare a pieselor. Toate componentele, cu excepția senzorilor TR și RE, sunt SMD. Am avut intenția să testez rapid circuitul, așa că am folosit o placă PCB semi-făcută de casă fără măști de lipit și serigrafie. Sarcina dvs. este mult mai ușoară cu o placă PCB fabricată profesional:-). Figura 6 prezintă prototipul.

Pasul 6: Figura-6: un prototip al distribuitorului de dezinfectant pentru mâini (primul design) pe o placă PCB semi-făcută în casă

După asamblare, încercați să reglați R1 și R4 pentru a găsi cea mai bună gamă de potrivire și detecție. R1 definește puterea IR (gama) și R4 definește frecvența de transmisie.

Pasul 7: [D] Lista materialelor

II. Al doilea design

[A] Analiza circuitului

Figura 7 prezintă schema schematică a dispozitivului. Conectorul P3 este utilizat pentru a conecta alimentarea + 5V la circuit. Condensatoarele C4 și C5 sunt utilizate pentru a reduce zgomotele de alimentare de intrare. IC1 este inima circuitului. Este faimosul comparator LM393 [10].

Pasul 8: Figura-7: Diagrama schematică a distribuitorului automat de dezinfectant pentru mâini (al doilea design)

Conform fișei tehnice LM393: „Seria LM393 sunt comparatoare duale de tensiune de precizie independente capabile să funcționeze cu o singură sau divizată distribuție. Aceste dispozitive sunt proiectate pentru a permite o gamă de moduri comune de la nivelul solului la operația cu o singură alimentare. Specificațiile de tensiune de intrare offset de până la 2,0 mV fac din acest dispozitiv o selecție excelentă pentru multe aplicații în electronice de larg consum, auto și industriale.”

Este un CI ieftin și la îndemână. În general, vă sugerez dacă aplicația dvs. este un comparator, pur și simplu utilizați jetoane comparatoare în loc de OPAMP-uri. Am folosit primul comparator al cipului, iar potențiometrul R3 definește pragul de activare. C2 reduce posibilele zgomote de pe pinul central al potențiometrului. D1 este un transmițător IR și D2 este o diodă receptor IR. D2 este conectat la pinul negativ (-) al comparatorului pentru a fi comparat cu tensiunea pinului pozitiv (+). Pinul de ieșire al comparatorului este activ-scăzut, cu toate acestea, este mai bine să fie tras în sus folosind R4.

Q1 este faimosul tranzistor PNP BD140 [11] care acționează pompa (motor DC) și LED-ul D3. D4 este o diodă de protecție inversă și C3 reduce zgomotele inductive ale pompei pentru a nu afecta stabilitatea circuitului. În cele din urmă, P1 este utilizat pentru a conecta un LED albastru de 5 mm pentru a indica o conexiune de alimentare adecvată.

[B] Aspect PCB

Figura 8 prezintă aspectul PCB al celui de-al doilea design. Este o placă PCB cu un singur strat și toate componentele sunt DIP. Destul de ușor pentru toată lumea să construiască rapid acest DIY acasă.

Pasul 9: Figura 8: Dispunerea PCB a distribuitorului automat de dezinfectare a mâinilor (al doilea design)

La fel ca primul design, am folosit bibliotecile de componente SamacSys (simboluri schematice și amprente PCB) pentru LM393 [12] și BD140 [13]. Bibliotecile SamacSys sunt gratuite și respectă standardele de amprentă IPC. Pentru a instala bibliotecile, puteți folosi fie un plugin CAD [9] (figura 9), fie descărcați-le din motorul de căutare a componentelor. Utilizarea acestor biblioteci reduce semnificativ timpul de proiectare și previne erorile de proiectare. Am folosit software-ul Altium Designer CAD, așa că am preferat să instalez pluginul Altium.

Pasul 10: Figura-9: Plugin-urile CAD acceptate de SamacSys și componentele utilizate în pluginul Altium Designer

Figura 10 prezintă o vedere 3D de pe placa PCB asamblată.

Pasul 11: Figura-10: o vedere 3D de pe placa PCB (sus)

[C] Asamblare și încercare

Figura 11 prezintă placa PCB asamblată. Este o placă PCB semi-casă pe care am folosit-o pentru a testa rapid conceptul. O puteți comanda pentru fabricare. Nimic nu este special în lipire. Toate componentele sunt DIP. Destul de ușor. Doar fă-o:-). Acest design este mai ușor și chiar mai ieftin decât primul design. Așa că am urmat-o pe aceasta și am completat dispozitivul de dezinfectare a mâinilor.

Pasul 12: Figura-11: un prototip al distribuitorului de dezinfectant (al doilea design) pe o placă PCB semi-făcută în casă

Figura 12 prezintă pompa de lichid selectată. Acesta este probabil cel mai ieftin de pe piață, cu toate acestea, sunt mulțumit de funcționarea sa.

Pasul 13: Figura 12: Pompa de lichid selectată pentru a curge lichidul de dezinfectare a mâinilor

În cele din urmă, figura 13 arată distribuitorul complet de dezinfectant pentru mâini. Puteți selecta orice recipient din sticlă sau plastic similar, cum ar fi un recipient din plastic pentru depozitarea cafelei. Cel selectat este un recipient cu sos de sticlă:-). Am folosit un fir simplu de cupru pentru a îndoi și a ține furtunul. Rotiți potențiometrul R3 de la cel mai scăzut nivel de sensibilitate și creșteți-l ușor pentru a atinge domeniul de detectare dorit. NU o faceți prea sensibilă, deoarece pompa ar putea acționa spontan fără declanșator!

Pasul 14: Figura 13: un DIY complet al distribuitorului de dezinfectant pentru mâini

Figura 14 prezintă dozatorul în întuneric. Lumina LED-ului albastru (P1) oferă o vedere atractivă care ar trebui montată pe capacul containerului.

Pasul 15: Figura 14: Vizualizarea distribuitorului de dezinfectant pentru mâini în întuneric

Pasul 16: [D] Lista materialelor

Pasul 17: Referințe

Articol principal:

[1]: AMS1117-5.0 Foaie de date:

[2]: Foaie de date LM555:

[3]: TSOP1738 Foaie de date:

[4]: NDS356 Foaie de date:

[5]: AMS1117-5.0 Simbol schematic și amprentă PCB:

[6]: Simbol schematic LM555 și amprentă PCB:

[7]: TSOP1738 Simbol schematic și amprentă PCB:

[8]: Simbol schematic NDS356 și amprentă PCB:

[9]: Pluginuri CAD:

[10]: Foaie de date LM393:

[11]: BD140 Foaie de date:

[12]: Simbol schematic LM393 și amprentă PCB:

[13]: Simbol schematic BD140 și amprentă PCB: