Brezkontaktni razpršilnik za razkuževanje rok brez Arduina ali mikrokrmilnika: 17 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:03

Kot vsi vemo, je izbruh COVID-19 prizadel svet in spremenil naš življenjski slog. V tem stanju so alkohol in sredstva za razkuževanje rok vitalne tekočine, vendar jih je treba pravilno uporabljati. Če se z okuženimi rokami dotaknete vsebnikov za alkohol ali sredstev za razkuževanje rok, se lahko virus razširi na naslednjo osebo. V tem članku bomo izdelali avtomatski razpršilnik za razkuževanje rok, ki z IR senzorji zaznava prisotnost roke in aktivira črpalko za prelivanje tekočine na roko. Namen je bil najti najcenejšo in najlažjo rešitev ter oblikovati vezje. Zato ni bil uporabljen noben mikrokrmilnik ali Arduino. Uvedena sta bila dva modela, ki jih lahko prosto izberete in sestavite. Prva zasnova uporablja komponente SMD, druga oblika pa je še enostavnejša. Uporablja DIP komponente na majhni enoslojni PCB plošči.

I. Prva zasnova:

[A] Analiza vezja

Shematski diagram si lahko ogledate na sliki 1. Priključek P1 se uporablja za priključitev napajanja 6V na 12V v vezje. Kondenzator C6 je bil uporabljen za zmanjšanje možnih hrupov napajanja. REG-1 je slavni regulator AMS1117 [1] LDO, ki stabilizira napetost pri 5V.

Korak 1: Slika-1: Shematski diagram avtomatskega razpršilnika za razkuževanje rok (prva zasnova)

D2 označuje pravilno napajanje in R5 omejuje tok LED. D1 je dioda oddajnika IR in R1 omejuje tok D1, z drugimi besedami, določa občutljivost senzorja. U1 je slavni časovnik IC 555 [2], ki je bil konfiguriran za vbrizgavanje 38KHz impulza na diodo D1 (oddajnik). Z obračanjem potenciometra R4 lahko nastavite frekvenco. C1 in C2 se uporabljata za zmanjšanje hrupa. U2 je IR sprejemnik TSOP1738 [3]. Po podatkovnem listu TSOP17XX: »Serija TSOP17XX je miniaturni sprejemnik za infrardeče sisteme za daljinsko upravljanje. PIN dioda in predojačevalnik sta sestavljena na svinčenem okvirju, epoksi paket je zasnovan kot IR filter. Demodulirani izhodni signal lahko neposredno dekodiramo z mikroprocesorjem. TSOP17.. je standardna serija sprejemnikov IR daljinskega upravljalnika, ki podpira vse glavne kode prenosa. " TSOP1738 uvaja aktivno nizko moč. To pomeni, da se izhodni pin U2 zmanjša v prisotnosti 38KHz IR luči. Zato sem za pogon enosmernega motorja (črpalka za tekočino) uporabil poceni P-kanalni NDS356 MOSFET [4]. D4 je zaščitna dioda proti povratnim tokom motorja, C8 pa zmanjšuje induktivne šume motorja. D3 je LED, ki označuje IR sprejem in vklop črpalke za tekočino. C4 in C5 sta bila uporabljena za zmanjšanje hrupa dovoda.

[B] Postavitev tiskanega vezja

Slika 2 prikazuje postavitev tiskanega vezja. Kot je jasno, so vse komponente razen IR oddajniške diode in IR sprejemnika TSOP SMD.

2. korak: Slika-2: Postavitev tiskanega vezja avtomatskega razpršilnika za razkuževanje rok (prva oblika)

Knjižnice komponent SamacSys (shematski simboli in odtisi PCB) sem uporabil za AMS1117-5.0 [5], LM555 [6], TSOP1738 [7] in NDS536AP [8]. Knjižnice SamacSys so brezplačne in sledijo standardom IPC. Uporaba teh knjižnic znatno skrajša čas načrtovanja in prepreči napake pri načrtovanju. Za namestitev knjižnic lahko uporabite vtičnik CAD [9] (slika 3) ali pa jih naložite iz iskalnika komponent. Uporabil sem Altium Designer, zato sem raje uporabil vtičnik Altium.

3. korak: Slika-3: Podprti vtičniki CAD, ki jih podpira SamacSys, in uporabljene komponente v vtičniku Altium Designer

Slika 4 in slika 5 prikazujeta 3D pogled na zgornji in spodnji del tiskane plošče

4. korak: Slika-4: 3D pogled s plošče PCB (zgoraj)

5. korak: Slika-5: 3D pogled s plošče PCB (spodaj)

[C] Montaža in preskus V procesu sestavljanja delov ni nič posebnega. Vse komponente razen senzorjev TR in RE so SMD. Imel sem namen hitro preizkusiti vezje, zato sem uporabil pol-domačo PCB ploščo brez spajkalnih mask in sitotiska. Vaša naloga je veliko lažja s profesionalno izdelano PCB ploščo:-). Slika 6 prikazuje prototip.

Korak 6: Slika-6: prototip razpršilnika za razkuževanje rok (prvi dizajn) na pol domači plošči iz PCB

Po montaži poskusite prilagoditi R1 in R4, da poiščete najboljše območje prileganja in zaznavanja. R1 določa moč IR (obseg), R4 pa frekvenco prenosa.

7. korak: [D] Predmet materiala

II. Drugo oblikovanje

[A] Analiza vezja

Slika 7 prikazuje shematski diagram naprave. Priključek P3 se uporablja za priključitev napajanja +5V na vezje. Kondenzatorji C4 in C5 se uporabljajo za zmanjšanje hrupa vhodnega napajanja. IC1 je srce vezja. Je slavni primerjalnik LM393 [10].

Korak 8: Slika-7: Shematski diagram avtomatskega razpršilnika za roke (druga oblika)

Glede na podatkovni list LM393: »Serija LM393 je dvojna neodvisna natančnost primerjalnikov napetosti, ki lahko delujejo enojno ali razdeljeno. Te naprave so zasnovane tako, da pri delovanju z enim napajanjem omogočajo skupni razpon načina od tal do tal. Specifikacije vhodne odmične napetosti pri 2,0 mV naredijo to napravo odlično izbiro za številne aplikacije v potrošniški, avtomobilski in industrijski elektroniki."

Je poceni in priročen IC. Na splošno predlagam, da če je vaša aplikacija primerjalnik, namesto OPAMP preprosto uporabite primerjalne čipe. Uporabili smo prvi primerjalnik čipa in potenciometer R3 definira prag aktiviranja. C2 zmanjša možne šume na srednjem zatiču potenciometra. D1 je IR oddajnik in D2 je IR sprejemna dioda. D2 je priključen na negativni zatič (-) primerjalnika, da ga primerjamo z napetostjo pozitivnega zatiča (+). Izhodni zatič primerjalnika je aktivno-nizek, vendar je bolje, da ga povlečete z R4.

Q1 je znameniti tranzistor BD140 PNP [11], ki poganja črpalko (enosmerni motor) in LED D3. D4 je zaščitna dioda za vzvratno vožnjo, C3 pa zmanjša induktivne šume črpalke, da ne vpliva na stabilnost tokokroga. Nazadnje se P1 uporablja za priključitev 5 -milimetrske modre LED, ki označuje pravilno povezavo z električno energijo.

[B] Postavitev tiskanega vezja

Slika 8 prikazuje postavitev tiskanega vezja druge zasnove. Gre za enoslojno tiskano vezje in vse komponente so DIP. Za vsakogar je precej enostavno, da hitro naredi tega DIY doma.

9. korak: Slika-8: Postavitev tiskanega vezja avtomatskega razpršilnika za razkuževanje rok (druga oblika)

Tako kot pri prvi zasnovi sem za LM393 [12] in BD140 [13] uporabil knjižnice komponent SamacSys (shematski simboli in odtisi PCB). Knjižnice SamacSys so brezplačne in upoštevajo standarde IPC. Za namestitev knjižnic lahko uporabite vtičnik CAD [9] (slika 9) ali pa jih naložite iz iskalnika komponent. Uporaba teh knjižnic znatno skrajša čas načrtovanja in preprečuje napake pri načrtovanju. Uporabil sem programsko opremo Altium Designer CAD, zato sem raje namestil vtičnik Altium.

10. korak: Slika-9: Podprti vtičniki CAD, ki jih podpira SamacSys, in uporabljene komponente v vtičniku Altium Designer

Slika 10 prikazuje 3D pogled s sestavljene plošče PCB.

11. korak: Slika-10: 3D pogled s plošče PCB (zgoraj)

[C] Montaža in preskus

Slika 11 prikazuje sestavljeno PCB ploščo. Gre za pol-domačo PCB ploščo, ki sem jo uporabil za hitro preizkušanje koncepta. Lahko ga naročite za izdelavo. Pri spajkanju ni nič posebnega. Vse komponente so DIP. Precej enostavno. Samo naredi:-). Ta zasnova je lažja in celo cenejša od prve zasnove. Zato sem sledil temu in dokončal napravo za razkuževanje rok.

12. korak: Slika-11: prototip razpršilnika za razkuževanje (druga zasnova) na pol-domači plošči iz PCB-ja

Slika 12 prikazuje izbrano črpalko za tekočino. To je verjetno najcenejši na trgu, vendar sem z njegovim delovanjem zadovoljen.

13. korak: Slika-12: Izbrana črpalka za tekočino za pretok tekočine za razkuževanje rok

Nazadnje, slika 13 prikazuje celoten razpršilnik za razkuževanje rok. Izberete lahko katero koli podobno stekleno ali plastično posodo, na primer plastično posodo za shranjevanje kave. Moja izbrana je steklena posoda za omako:-). Za upogibanje in držanje cevi sem uporabil preprosto bakreno žico. Obrnite potenciometer R3 z najnižje ravni občutljivosti in ga nekoliko povečajte, da dosežete želeno območje zaznavanja. NE delajte je preveč občutljivo, ker lahko črpalka deluje spontano brez sprožilca!

Korak 14: Slika-13: popolna izdelava razpršilnika za razkuževanje rok

Slika 14 prikazuje razpršilnik v temi. Lučka modre LED (P1) daje privlačen pogled, ki ga je treba namestiti na pokrov posode.

Korak 15: Slika-14: Pogled razpršilnika za razkuževanje rok v temi

Korak 16: [D] Predmet materiala

17. korak: Reference

Glavni članek:

[1]: Tehnični list AMS1117-5.0:

[2]: Podatkovni list LM555:

[3]: Podatkovni list TSOP1738:

[4]: Podatkovni list NDS356:

[5]: Shematski simbol AMS1117-5.0 in odtis PCB:

[6]: Shematski simbol LM555 in odtis PCB:

[7]: Shematski simbol TSOP1738 in odtis PCB:

[8]: Shematski simbol NDS356 in odtis PCB:

[9]: Vtičniki CAD:

[10]: Podatkovni list LM393:

[11]: Podatkovni list BD140:

[12]: Shematski simbol LM393 in odtis PCB:

[13]: Shematski simbol BD140 in odtis PCB: