DIY håndfri desinfektionsdispenser uden kontakt uden en Arduino eller en mikrokontroller: 17 trin (med billeder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:26

Som vi alle ved, ramte COVID-19-udbruddet verden og ændrede vores livsstil. I denne tilstand er alkohol og hånddesinfektionsmidler vitale væsker, men de skal bruges korrekt. Berøring af alkoholbeholdere eller håndsprit med inficerede hænder kan sprede virussen til den næste person. I denne artikel vil vi bygge en automatisk hånddesinfektionsdispenser, der bruger IR -sensorer til at registrere tilstedeværelsen af en hånd og aktiverer en pumpe til at hælde væsken på hånden. Hensigten var at finde den billigste og letteste løsning og designe et kredsløb. Derfor er ingen Microcontroller eller Arduino blevet brugt. To designs er blevet introduceret, og du kan frit vælge og bygge dem. Det første design bruger SMD -komponenter, og det andet design er endnu enklere. Det bruger DIP -komponenter på et lille enkeltlags printkort.

I. Første design:

[A] Kredsløbsanalyse

Du kan overveje det skematiske diagram i figur 1. P1 -stikket bruges til at forbinde 6V til 12V forsyning til kredsløbet. C6 -kondensatoren er blevet brugt til at reducere de mulige forsyningslyde. REG-1 er den berømte AMS1117 [1] LDO-regulator, der stabiliserer spændingen ved 5V.

Trin 1: Figur-1: Skematisk diagram over den automatiske håndrensemiddel (første design)

D2 angiver den korrekte strømtilslutning, og R5 begrænser LED -strømmen. D1 er en IR -transmitterdiode og R1 begrænser D1 -strømmen, med andre ord bestemmer den sensorens følsomhed. U1 er den berømte 555 [2] timer IC, der er konfigureret til at injicere en 38KHz puls til D1 (sender) dioden. Ved at dreje på R4 -potentiometeret kan du justere frekvensen. C1 og C2 bruges til at reducere støj. U2 er en TSOP1738 IR -modtager [3]. Ifølge TSOP17XX -databladet: “TSOP17XX -serien er miniaturiserede modtagere til infrarøde fjernbetjeningssystemer. PIN -diode og forforstærker er samlet på ledningsrammen, epoxypakken er designet som et IR -filter. Det demodulerede udgangssignal kan direkte afkodes af en mikroprocessor. TSOP17.. er standard IR -fjernbetjeningsmodtagerserien, der understøtter alle større transmissionskoder.” TSOP1738 introducerer et aktivt lavt output. Det betyder, at udgangsstiften på U2 bliver lav i nærvær af 38KHz IR -lyset. Derfor brugte jeg en billig P-kanal NDS356 MOSFET [4] til at drive DC-motoren (væskepumpe). D4 er en beskyttelsesdiode mod motorens omvendte strømme, og C8 reducerer motorens induktive lyde. D3 er en LED, der angiver IR -modtagelse og aktivering af væskepumpen. C4 og C5 er blevet brugt til at reducere forsyningslyde.

[B] PCB -layout

Figur 2 viser PCB -layoutet. Som det er klart, er alle komponenter undtagen IR -transmitterdioden og TSOP IR -modtageren SMD.

Trin 2: Figur-2: PCB-layout af den automatiske håndrensemiddel (første design)

Jeg brugte SamacSys komponentbiblioteker (skematiske symboler og PCB-fodaftryk) til AMS1117-5.0 [5], LM555 [6], TSOP1738 [7] og NDS536AP [8]. SamacSys -bibliotekerne er gratis og følger IPC -fodaftrykstandarder. Brug af disse biblioteker reducerer designtiden betydeligt og forhindrer designfejl. For at installere bibliotekerne kan du enten bruge et CAD-plugin [9] (figur 3) eller downloade dem fra komponentsøgemaskinen. Jeg brugte Altium Designer, så jeg foretrak at bruge Altium -pluginet.

Trin 3: Figur 3: SamacSys understøttede CAD-plugins og de brugte komponenter i Altium Designer's plugin

Figur 4 og figur 5 viser 3D -visninger af toppen og bunden af printkortet

Trin 4: Figur-4: en 3D-visning fra printkortet (øverst)

Trin 5: Figur-5: en 3D-visning fra printkortet (nederst)

[C] Montering og test Intet er specielt i montageprocessen. Alle komponenter undtagen TR- og RE -sensorer er SMD. Jeg havde til hensigt hurtigt at teste kredsløbet, så jeg brugte et halvhjemmelavet printkort uden loddemasker og silketryk. Din opgave er meget lettere med et professionelt fremstillet printkort:-). Figur 6 viser prototypen.

Trin 6: Figur-6: en prototype af dispenser til håndrensning (første design) på et halvhjemmelavet printkort

Efter montering skal du prøve at justere R1 og R4 for at finde den bedste pasform og detekteringsområde. R1 definerer IR -effekten (område) og R4 definerer transmissionsfrekvensen.

Trin 7: [D] Bill of Materials

II. Andet design

[A] Kredsløbsanalyse

Figur 7 viser det skematiske diagram over enheden. P3 -stikket bruges til at tilslutte +5V forsyningen til kredsløbet. C4 og C5 kondensatorer bruges til at reducere inputforsyningslyde. IC1 er kredsløbets hjerte. Det er den berømte LM393 -komparator [10].

Trin 8: Figur-7: Skematisk diagram over den automatiske håndrensemiddel (andet design)

Ifølge LM393 -databladet: “LM393 -serien er dobbelte uafhængige præcisionsspændingskomparatorer, der er i stand til enkelt eller delt forsyning. Disse enheder er designet til at tillade et fælles tilstandsområde-til? Jordniveau med single-supply-operationen. Indgangsspændingsspecifikationer så lave som 2,0 mV gør denne enhed til et glimrende valg til mange applikationer inden for forbruger-, bil- og industriel elektronik.”

Det er en billig og praktisk IC. Generelt foreslår jeg dig, at hvis din applikation er en komparator, skal du blot bruge komparatorchips i stedet for OPAMP'er. Vi brugte den første komparator af chippen, og R3 -potentiometeret definerer aktiveringstærsklen. C2 reducerer de mulige lyde på potentiometerets midterstift. D1 er en IR -sender, og D2 er en IR -modtagerdiode. D2 er forbundet til komparatorens negative pin (-) for at blive sammenlignet med den positive pin (+) spænding. Udgangsstiften på komparatoren er aktiv-lav, men det er bedre at blive trukket op ved hjælp af R4.

Q1 er den berømte BD140 PNP transistor [11], der driver pumpen (DC motor) og D3 LED. D4 er en omvendt beskyttelsesdiode, og C3 reducerer pumpens induktive lyde for ikke at påvirke kredsløbets stabilitet. Endelig bruges P1 til at tilslutte en blå 5 mm LED for at angive en korrekt strømforbindelse.

[B] PCB -layout

Figur 8 viser PCB -layoutet for det andet design. Det er et enkeltlags printkort, og alle komponenter er DIP. Ret let for alle at bygge denne DIY hjemme hurtigt.

Trin 9: Figur-8: PCB-layout af den automatiske dispenser til håndrensning (andet design)

Det samme som det første design, jeg brugte SamacSys komponentbiblioteker (skematiske symboler og printkort) til LM393 [12] og BD140 [13]. SamacSys biblioteker er gratis og følger IPC -fodaftrykstandarder. For at installere bibliotekerne kan du enten bruge et CAD-plugin [9] (figur 9) eller downloade dem fra komponentsøgemaskinen. Brug af disse biblioteker reducerer designtiden betydeligt og forhindrer designfejl. Jeg brugte Altium Designer CAD -softwaren, så jeg foretrak at installere Altium -pluginet.

Trin 10: Figur-9: SamacSys understøttede CAD-plugins og de brugte komponenter i Altium Designer's plugin

Figur 10 viser en 3D -visning fra det samlede printkort.

Trin 11: Figur-10: en 3D-visning fra printkortet (øverst)

[C] Montering og test

Figur 11 viser det samlede printkort. Det er et semi-hjemmelavet printkort, som jeg brugte til hurtigt at teste konceptet. Du kan bestille det til fremstilling. Intet er specielt i lodning. Alle komponenter er DIP. Ret let. Bare gør det:-). Dette design er lettere og endda billigere end det første design. Så jeg fulgte denne og færdiggjorde dispenseringsenheden til håndsprit.

Trin 12: Figur-11: en prototype af desinfektionsdispenseren (andet design) på et semi-hjemmelavet printkort

Figur 12 viser den valgte væskepumpe. Dette er nok den billigste på markedet, men jeg er tilfreds med dens drift.

Trin 13: Figur-12: Udvalgt væskepumpe til at flyde håndrensemidlet

Endelig viser figur 13 den komplette dispenser til håndsprit. Du kan vælge en hvilken som helst lignende glas- eller plastbeholder, f.eks. En opbevaringsbeholder i plastik. Min udvalgte er en glassausbeholder:-). Jeg brugte en simpel kobbertråd til at bøje og holde på slangen. Drej R3 -potentiometeret fra det laveste følsomhedsniveau, og øg det let for at opnå det ønskede registreringsområde. Gør det IKKE for følsomt, fordi pumpen kan virke spontant uden nogen udløser!

Trin 14: Figur-13: En komplet gør-det-selv af dispenser til håndsprit

Figur 14 viser dispenseren i mørket. Den blå LED -lampe (P1) giver en attraktiv udsigt, der skal monteres på beholderlåget.

Trin 15: Figur-14: Visning af håndrensemiddel i mørket

Trin 16: [D] Bill of Materials

Trin 17: Referencer

Hovedartikel:

[1]: AMS1117-5.0 Datablad:

[2]: LM555 Datablad:

[3]: TSOP1738 Datablad:

[4]: NDS356 Datablad:

[5]: AMS1117-5.0 skematisk symbol og PCB-fodaftryk:

[6]: LM555 skematisk symbol og PCB -fodaftryk:

[7]: TSOP1738 skematisk symbol og PCB -fodaftryk:

[8]: NDS356 skematisk symbol og PCB -fodaftryk:

[9]: CAD-plugins:

[10]: LM393 Datablad:

[11]: BD140 Datablad:

[12]: LM393 skematisk symbol og PCB -fodaftryk:

[13]: BD140 skematisk symbol og PCB -fodaftryk: