Vezje za razkuževanje rok/DIY [brez stika]: 10 korakov

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:02

Avtor Hesam Moshiri, [email protected]

Lastnosti

1. Visoka stabilnost in brez občutljivosti na zunanjo svetlobo
2. Lasersko izrezano ohišje iz akrila (pleksi stekla)
3. Stroškovno učinkovit
4. Zmožnost nadzora pretoka razkužil za roke/alkohola (učinkovitost)
5. Sestavni deli skozi luknje (enostavno spajkanje)
6. Enoslojna PCB plošča (enostavna za izdelavo)
7. En in poceni mikrokrmilnik ATTiny13
8. Nizka poraba toka v stanju pripravljenosti

-

Kot vsi vemo, je izbruh COVID-19 prizadel svet in spremenil naš življenjski slog. V tem stanju so alkohol in sredstva za razkuževanje rok bistveni, dragi in na nekaterih področjih težko najdemo tekočine, zato jih je treba uporabljati pravilno in učinkovito. V drugi različici razpršilnika za razkuževanje rok sem obravnaval prejšnje težave pri oblikovanju in predstavil napravo, ki ni občutljiva na zunanjo svetlobo in sposobnost nadzora nad alkoholom/razkužilom. Zato se pri vsaki zahtevi nalije ravno dovolj tekočine. Zasnova uporablja poceni mikrokrmilnik ATTiny13.

[A] Analiza vezja

slika 1 prikazuje shematski diagram naprave. Nalogo bi lahko izpolnili različni senzorji in načini oblikovanja, vendar sem se osredotočil na oblikovanje učinkovitega, poceni in preprostega vezja.

Korak 1: Slika 1, Shematski diagram avtomatskega razpršilnika za razkuževanje rok

P2 je 2-polni moški XH priključek. Uporablja se za priključitev 5 mm modre LED diode, ki jo je treba namestiti na ohišje in posodo za razkužilo rok/alkohol. R5 omejuje tok LED. U1 je IR sprejemni modul TSOP1738 [1] ali HS0038. To je popolna enota, ki se uporablja za odkrivanje in dekodiranje IR signalov. Slika 2 prikazuje blokovni diagram te komponente.

Korak: Slika 2, blokovna shema modula IR sprejemnika TSOP1738 (HS0038)

Modul lahko sprejme 5V na napajalni tirnici in porabi približno 5mA. Nizka poraba toka komponente nam omogoča uporabo preprostega RC filtra (C1 in R3) za odpravo morebitnih nestabilnosti (odkrivanje lažnega IR signala), ki bi jih lahko vnesel hrup napajanja.

Mejno frekvenco zgoraj omenjenega RC filtra je mogoče simulirati (na primer LTSpice) ali preveriti v praksi. Za preizkušanje vedenja filtra v praksi sem uporabil osciloskop Siglent SDS1104X-E in generator valovnih oblik Siglent SDG1025. Ti dve napravi morata biti povezani s kablom USB. Slika 3 prikazuje graf vedenja filtra. Izračuni potrjujejo, da je mejna frekvenca filtra v praksi okoli 112Hz. Za več podrobnosti si oglejte video.

3. korak: Slika 3, Preizkus vedenja RC filtra v praksi s pomočjo Bode Plot in osciloskopa SDS1104X-E

R4 je vlečni upor, C2 pa zmanjša izhodne šume U1. D1 je 5 mm IR oddajna dioda in R1 omejuje tok na diodo. Vrednost R1 je lahko v območju od 150R do 220R. Manjši upor pomeni višje območje zaznavanja in obratno. Za R1 sem uporabil upor 180R. Q1 je 2N7000 [2] N-kanalni MOSFET, ki se uporablja za vklop/izklop IR diode D1. R2 omejuje tok vrat.

IC1 je mikrokrmilnik ATTiny13 [3]. Je znan in poceni mikrokrmilnik, ki za to aplikacijo ponuja ustrezne zunanje naprave. PORTB.4 generira kvadratni valni impulz za IR oddajniško diodo in PORTB.3 zazna signal za nizko aktiviranje. PORTB.1 se uporablja za pošiljanje aktivacijskega signala črpalki. Delovni cikel tega enojnega impulza določa pretok alkohola ali razkužila za roke. Q2 je tranzistor BD139 [4] NPN, ki je uporabljal za vklop/izklop črpalke. D3 odpravlja povratne tokove induktorja (enosmerni motor črpalke), C5 pa zmanjšuje hrup črpalke. D2 označuje vklop črpalke. R7 omejuje tok LED. C3, C4 in C6 se uporabljajo za zmanjšanje hrupa dovoda.

[B] Postavitev tiskanega vezja

Slika 4 prikazuje postavitev tiskanega vezja avtomatskega razpršilnika za razkuževanje rok. To je enoslojna PCB plošča in vsi sestavni paketi so skozi luknjo.

Korak 4: Slika 4, Postavitev PCB -ja naprave za samodejno razkuževanje rok

Knjižnice komponent SamacSys sem uporabil za Q1 [5], Q2 [6] in IC1 [7]. Knjižnice SamacSys mi vedno pomagajo pri izogibanju neželenim napakam in mimo zamudnega procesa oblikovanja knjižnic komponent iz nič. Obstajata dve možnosti za namestitev in uporabo knjižnic. Najprej jih naložite in namestite s spletnega mesta componentsearchengine.com ali pa jih namestite neposredno s priloženimi vtičniki CAD [8]. SamacSys je zagotovil vtičnike za skoraj vso programsko opremo CAD za elektronsko oblikovanje. V mojem primeru sem uporabil vtičnik Altium Designer (slika 5).

5. korak: Slika 5, izbrane komponente v vtičniku SamacSys Altium Designer

Slika 6 prikazuje sliko prvega delujočega prototipa deske za razkuževanje rok. Ali vidite izrez na plošči PCB? Preprečiti je treba neželen sprejem IR signala s strani modula U1. Ta vrzel se zapolni z kosom ohišja.

Korak 6: Slika 6, prva delovna prototipna deska razpršilnika za razkuževanje rok

[C] Izvorna koda mikrokrmilnika

Koda je napisana v jeziku C. Pomemben del kode, ki bi jo "morda" morali spremeniti, je prekinitvena rutina Timer-0:

7. korak:

"Primer 15" opredeljuje zakasnitev predaktivacije. Uporabnik potrebuje kratek zamik, da roko pritrdi pod senzor in šobo. »Primer 23« določa čas vklopa črpalke, »primer 372« pa zakasnitev pred naslednjo možno aktivacijo. Ta zamuda omogoča uporabniku dovolj časa, da zbere vse razkužilo za roke/alkoholne kapljice. Prav tako preprečuje zlorabo naprave in zapravljanje drage tekočine s strani otrok ali nekaterih posameznikov. Varovalke morajo biti nastavljene na 9,6 MHz notranji vir ure brez deljenja ure.

[D] Laserski izrez Corel Draw ohišja

Slika 7 prikazuje načrtovano ohišje v Corel Drawu. Datoteko »sanitizer.cdr« morate poslati v delavnico/podjetje za lasersko rezanje in naročiti lasersko rezanje za 2 mm mat črno pleksi steklo (akril). Tudi tanka vezana plošča je v redu.

8. korak: Slika 7, zasnova ohišja razpršilnika za razkuževanje rok v Corel Draw

Slika 8 prikazuje celotno avtomatsko enoto za razkuževanje rok. Ohišje lahko namestite na želeno posodo. Uporabil sem stekleno posodo.

9. korak: Slika 8, Samodejni razpršilnik za razkuževanje rok s stekleno posodo

[E] Zbornik materialov

10. korak: Predmet materiala

[F] Reference

Vir:

[1]: podatkovni list TSOP1738:

[2]: podatkovni list 2N7000:

[3]: podatkovni list ATTiny13:

[4]: podatkovni list BD139:

[5]: shematski simbol 2N7000 in odtis PCB:

[6]: Shematski simbol BD139 in odtis PCB:

[7]: Shematski simbol ATTiny13 in odtis PCB:

[8]: Vtičniki CAD: