DIY kontaktivaba kätepuhastusvahendi dosaator ilma Arduino või mikrokontrollerita: 17 sammu (piltidega)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:46

Nagu me kõik teame, tabas COVID-19 puhang kogu maailma ja muutis meie elustiili. Sellises olukorras on alkohol ja käte desinfitseerimisvahendid elutähtsad vedelikud, kuid neid tuleb õigesti kasutada. Nakatunud kätega alkoholikonteinerite või käte desinfitseerimisvahendite puudutamine võib viiruse järgmisele inimesele levitada. Selles artiklis ehitame automaatse kätepuhastusvahendi dosaatori, mis kasutab IR -andureid käe olemasolu tuvastamiseks ja aktiveerib pumba, et vedelik käele valada. Eesmärk oli leida odavaim ja lihtsaim lahendus ning konstrueerida vooluring. Seetõttu pole kasutatud mikrokontrollerit ega Arduinot. Tutvustati kahte disainilahendust ja võite vabalt valida ja ehitada ükskõik millise. Esimene disain kasutab SMD komponente ja teine disain on veelgi lihtsam. See kasutab DIP -komponente väikesel ühekihilisel PCB -plaadil.

I. Esimene disain:

[A] Vooluahela analüüs

Võite kaaluda skemaatilist diagrammi joonisel 1. P1 -pistikut kasutatakse vooluahela 6V kuni 12V ühendamiseks. Võimaliku toite müra vähendamiseks on kasutatud kondensaatorit C6. REG-1 on kuulus AMS1117 [1] LDO regulaator, mis stabiliseerib pinget 5 V juures.

1. samm: joonis 1: automaatse kätepuhastusvahendi jaoturi skemaatiline skeem (esimene disain)

D2 näitab õiget toiteühendust ja R5 piirab LED -voolu. D1 on IR -saatja diood ja R1 piirab D1 voolu, teisisõnu, see määrab anduri tundlikkuse. U1 on kuulus 555 [2] taimeriga IC, mis on konfigureeritud süstima 38KHz impulsi D1 (saatja) dioodile. R4 potentsiomeetrit keerates saate sagedust reguleerida. C1 ja C2 kasutatakse müra vähendamiseks. U2 on TSOP1738 IR vastuvõtja [3]. Vastavalt TSOP17XX andmelehele: „TSOP17XX seeria on miniatuursed vastuvõtjad infrapuna kaugjuhtimissüsteemide jaoks. PIN -diood ja eelvõimendi on paigaldatud juhtraamile, epoksüpakett on loodud IR -filtrina. Demoduleeritud väljundsignaali saab mikroprotsessori abil otse dekodeerida. TSOP17.. on standardne IR -kaugjuhtimispuldi vastuvõtuseeria, mis toetab kõiki peamisi edastuskoode.” TSOP1738 tutvustab aktiivset ja madalat väljundit. See tähendab, et U2 väljundnõel läheb 38KHz IR -valguse juures madalaks. Seetõttu kasutasin alalisvoolumootori (vedelpumba) juhtimiseks odavat P-kanaliga NDS356 MOSFET [4]. D4 on kaitsva dioodina mootori tagasivoolu eest ja C8 vähendab mootori induktiivmüra. D3 on LED, mis näitab infrapuna vastuvõtmist ja vedelpumba aktiveerimist. Toite müra vähendamiseks on kasutatud C4 ja C5.

[B] PCB paigutus

Joonis 2 näitab trükkplaadi paigutust. Nagu on selge, on kõik komponendid, välja arvatud IR -saatja diood ja TSOP IR -vastuvõtja, SMD.

2. etapp: joonis 2: automaatse kätepuhastusvahendi jaoturi trükkplaatide paigutus (esimene disain)

AMS1117-5.0 [5], LM555 [6], TSOP1738 [7] ja NDS536AP [8] jaoks kasutasin SamacSys komponenditeeke (skemaatilised sümbolid ja PCB jalajäljed). SamacSys raamatukogud on tasuta ja järgivad IPC jalajälje standardeid. Nende teekide kasutamine vähendab oluliselt projekteerimisaega ja hoiab ära kujundusvead. Teekide installimiseks võite kasutada kas CAD-pistikprogrammi [9] (joonis 3) või alla laadida need komponentide otsingumootorist. Kasutasin Altium Designerit, seega eelistasin kasutada Altium pluginat.

3. samm: joonis 3: SamacSys toetatud CAD-pistikprogrammid ja kasutatud komponendid Altium Designeri pistikprogrammis

Joonis 4 ja joonis 5 näitavad trükkplaadi üla- ja alaosa 3D -vaateid

4. samm: joonis 4: 3D-vaade trükkplaadiplaadilt (üleval)

5. samm: joonis 5: 3D-vaade trükkplaadiplaadilt (alt)

[C] Kokkupanek ja testMiski pole osade kokkupaneku protsessis eriline. Kõik komponendid, välja arvatud TR- ja RE -andurid, on SMD. Mul oli kavatsus vooluringi kiiresti testida, nii et ma kasutasin pooltehtud PCB-plaati ilma jootmismaskide ja siiditrükita. Professionaalse PCB-plaadiga on teie ülesanne palju lihtsam:-). Joonis 6 näitab prototüüpi.

6. samm: joonis 6: käte desinfitseerimisdosaatori prototüüp (esimene disain) pooltehtud PCB-plaadil

Pärast kokkupanekut proovige reguleerida R1 ja R4, et leida parim sobivus ja tuvastusvahemik. R1 määrab IR võimsuse (vahemiku) ja R4 määrab edastussageduse.

Samm 7: [D] Materjalide arve

II. Teine disain

[A] Vooluahela analüüs

Joonis 7 näitab seadme skemaatilist diagrammi. P3 -pistikut kasutatakse vooluahela +5V ühendamiseks vooluringiga. Sisendtoite müra vähendamiseks kasutatakse kondensaatoreid C4 ja C5. IC1 on vooluahela süda. See on kuulus LM393 võrdlus [10].

8. samm: joonis 7: automaatse kätepuhastusvahendi jaoturi skemaatiline skeem (teine disain)

Vastavalt LM393 andmelehele: „LM393 seeria on kaks sõltumatut täppispinge võrdlust, mis on võimelised toimima ühe või mitme toitega. Need seadmed on kavandatud võimaldama ühist režiimi vahemikku a kuni maapinnani ühe toite korral. Alates 2,0 mV sisendpinge spetsifikatsioonid muudavad selle seadme suurepäraseks valikuks paljudele tarbe-, auto- ja tööstuselektroonika rakendustele.”

See on odav ja käepärane IC. Üldiselt soovitan teil, kui teie rakendus on võrdlus, kasutada OPAMP -ide asemel lihtsalt võrdluskiipe. Kasutasime kiibi esimest võrdlejat ja R3 potentsiomeeter määrab aktiveerimisläve. C2 vähendab võimalikke müra potentsiomeetri keskmisel tihvtil. D1 on IR -saatja ja D2 on IR -vastuvõtja diood. D2 on ühendatud võrdlusseadme negatiivse tihvtiga (-), mida võrrelda positiivse tihvti (+) pingega. Võrdleja väljundnõel on aktiivne-madal, kuid parem on see R4 abil üles tõmmata.

Q1 on kuulus BD140 PNP transistor [11], mis juhib pumpa (alalisvoolumootor) ja D3 LED -i. D4 on tagurduskaitse diood ja C3 vähendab pumba induktiivmüra, et mitte mõjutada vooluahela stabiilsust. Lõpuks kasutatakse P1 sinise 5 mm LED -i ühendamiseks, mis näitab õiget toiteühendust.

[B] PCB paigutus

Joonis 8 näitab teise konstruktsiooni trükkplaadi paigutust. See on ühekihiline trükkplaat ja kõik komponendid on DIP. Kõigil on lihtne seda DIY kodus kiiresti ehitada.

9. samm: joonis 8: automaatse kätepuhastusvahendi jaoturi trükkplaatide paigutus (teine disain)

Nagu esimene disain, kasutasin LM393 [12] ja BD140 [13] jaoks SamacSys komponenditeeke (skemaatilised sümbolid ja PCB jalajäljed). SamacSys raamatukogud on tasuta ja järgivad IPC jalajälje standardeid. Teekide installimiseks võite kasutada kas CAD-pistikprogrammi [9] (joonis 9) või alla laadida need komponentide otsingumootorist. Nende teekide kasutamine vähendab oluliselt projekteerimisaega ja hoiab ära kujundusvead. Kasutasin tarkvara Altium Designer CAD, seega eelistasin installida plugina Altium.

10. samm: joonis 9: SamacSys toetatud CAD-pistikprogrammid ja kasutatud komponendid Altium Designeri pistikprogrammis

Joonisel 10 on kujutatud 3D -vaade kokkupandud PCB -plaadilt.

11. samm: joonis 10: 3D-vaade trükkplaadiplaadilt (üleval)

[C] Kokkupanek ja test

Joonis 11 näitab kokkupandud trükkplaati. See on poolkootud PCB-plaat, mida kasutasin kontseptsiooni kiireks testimiseks. Saate selle tellida valmistamiseks. Jootmisel pole midagi erilist. Kõik komponendid on DIP. Päris lihtne. Lihtsalt tee seda:-). See disain on lihtsam ja isegi odavam kui esimene disain. Nii et ma järgisin seda ja lõpetasin käsipuhastusvahendi jaoturi.

12. etapp: joonis 11: desinfitseerimisdosaatori prototüüp (teine disain) pooltehtud PCB-plaadil

Joonis 12 näitab valitud vedeliku pumpa. See on ilmselt odavaim turul, kuid olen selle toimimisega rahul.

Samm 13: Joonis-12: Valitud vedelpump käte desinfitseerimisvedeliku voolamiseks

Lõpuks, joonis 13 näitab täielikku käsipuhastusvahendi jaoturit. Saate valida mis tahes sarnase klaas- või plastmahuti, näiteks plastikust kohvi säilitusanuma. Minu valitud on klaaskastme anum:-). Vooliku painutamiseks ja hoidmiseks kasutasin lihtsat vasktraati. Keerake potentsiomeetrit R3 madalaima tundlikkuse tasemelt ja suurendage seda veidi, et saavutada soovitud tuvastusulatus. ÄRGE muutke seda liiga tundlikuks, sest pump võib toimida spontaanselt ilma päästikuta!

14. samm: joonis 13: Käte desinfitseerimisdosaatori täielik DIY

Joonis 14 näitab jaoturit pimedas. Sinine LED -tuli (P1) annab atraktiivse vaate, mis tuleks paigaldada anuma kaanele.

Samm 15: Joonis-14: Käte desinfitseerimisseadme vaade pimedas

16. samm: [D] Materjalide arve

17. samm: viited

Põhiartikkel:

[1]: AMS1117-5.0 Andmeleht:

[2]: LM555 andmeleht:

[3]: TSOP1738 andmeleht:

[4]: NDS356 andmeleht:

[5]: AMS1117-5.0 skemaatiline sümbol ja trükkplaadi jalajälg:

[6]: LM555 skemaatiline sümbol ja trükkplaadi jalajälg:

[7]: TSOP1738 skemaatiline sümbol ja trükkplaadi jalajälg:

[8]: NDS356 skemaatiline sümbol ja trükkplaadi jalajälg:

[9]: CAD-i pistikprogrammid:

[10]: LM393 andmeleht:

[11]: BD140 andmeleht:

[12]: LM393 skemaatiline sümbol ja trükkplaadi jalajälg:

[13]: BD140 skemaatiline sümbol ja trükkplaadi jalajälg: