DIY bezkontaktný dávkovač dezinfekcie rúk bez Arduina alebo mikrokontroléra: 17 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:56

Ako všetci vieme, vypuknutie ochorenia COVID-19 zasiahlo svet a zmenilo náš životný štýl. V tomto stave sú alkohol a dezinfekčné prostriedky na ruky životne dôležité tekutiny, musia sa však používať správne. Dotýkanie sa nádob s alkoholom alebo dezinfekčných prostriedkov na ruky infikovanými rukami môže prenášať vírus na ďalšiu osobu. V tomto článku zostrojíme automatický dávkovač dezinfekcie rúk, ktorý pomocou IR senzorov zisťuje prítomnosť ruky a aktivuje čerpadlo, ktoré nalieva tekutinu na ruku. Zámerom bolo nájsť najlacnejšie a najľahšie riešenie a navrhnúť obvod. Preto nebol použitý žiadny mikrokontrolér ani Arduino. Boli predstavené dva prevedenia a vy si môžete ľubovoľne vybrať a postaviť ktorýkoľvek z nich. Prvý návrh používa komponenty SMD a druhý dizajn je ešte jednoduchší. Využíva komponenty DIP na malej jednovrstvovej doske plošných spojov.

I. Prvý návrh:

[A] Analýza obvodu

Môžete zvážiť schematický diagram na obrázku 1. Konektor P1 sa používa na pripojenie napájania 6 V až 12 V k obvodu. Kondenzátor C6 bol použitý na zníženie možných šumov pri napájaní. REG-1 je známy LDO regulátor AMS1117 [1], ktorý stabilizuje napätie na 5V.

Krok 1: Obrázok 1: Schematický diagram automatického dávkovača dezinfekčného prostriedku na ruky (prvý návrh)

D2 označuje správne pripojenie napájania a R5 obmedzuje prúd LED. D1 je dióda IR vysielača a R1 obmedzuje prúd D1, inými slovami, určuje citlivosť snímača. U1 je slávny integrovaný obvod 555 [2] s časovačom, ktorý bol nakonfigurovaný na vstrekovanie 38KHz impulzu do diódy D1 (vysielač). Otáčaním potenciometra R4 môžete nastaviť frekvenciu. Na zníženie hluku sa používajú C1 a C2. U2 je IR prijímač TSOP1738 [3]. Podľa údajového listu TSOP17XX: „Séria TSOP17XX sú miniaturizované prijímače pre systémy infračerveného diaľkového ovládania. PIN dióda a predzosilňovač sú zostavené na olovenom ráme, epoxidový obal je navrhnutý ako IR filter. Demodulovaný výstupný signál je možné priamo dekódovať mikroprocesorom. TSOP17.. je štandardná séria prijímačov diaľkového ovládania IR, ktorá podporuje všetky hlavné prenosové kódy. “TSOP1738 predstavuje aktívny nízky výkon. To znamená, že výstupný kolík U2 je v prítomnosti infračerveného svetla 38 KHz nízky. Na pohon jednosmerného motora (kvapalinové čerpadlo) som preto použil lacný P-Channel NDS356 MOSFET [4]. D4 je ochranná dióda proti spätným prúdom motora a C8 znižuje indukčné zvuky motora. D3 je LED dióda, ktorá indikuje IR príjem a aktiváciu kvapalinového čerpadla. C4 a C5 boli použité na zníženie hluku pri dodávkach.

[B] Rozloženie DPS

Obrázok 2 zobrazuje rozloženie DPS. Ako je zrejmé, všetky súčasti okrem diódy IR vysielača a IR prijímača TSOP sú SMD.

Krok 2: Obrázok-2: Rozloženie DPS v automatickom dezinfekčnom zariadení na ruky (prvý návrh)

Na AMS1117-5.0 [5], LM555 [6], TSOP1738 [7] a NDS536AP [8] som použil knižnice komponentov SamacSys (schematické symboly a stopy plošných spojov). Knižnice SamacSys sú bezplatné a dodržujú štandardy IPC. Použitie týchto knižníc výrazne skracuje čas návrhu a predchádza chybám pri návrhu. Na nainštalovanie knižníc môžete použiť doplnok CAD [9] (obrázok 3) alebo ich stiahnuť z vyhľadávacieho nástroja komponentov. Použil som Altium Designer, takže som radšej použil doplnok Altium.

Krok 3: Obrázok 3: Doplnky CAD podporované SamacSys a použité komponenty v doplnku Altium Designer

Obrázky 4 a 5 ukazujú 3D pohľady na hornú a dolnú časť dosky plošných spojov

Krok 4: Obrázok-4: 3D pohľad z dosky plošných spojov (hore)

Krok 5: Obrázok-5: 3D pohľad z dosky plošných spojov (dole)

[C] Montáž a test Nič nie je špeciálne v procese montáže dielov. Všetky komponenty okrem senzorov TR a RE sú SMD. Mal som v úmysle rýchlo otestovať obvod, a tak som použil polodomácu dosku PCB bez spájkovacích masiek a sieťotlače. S profesionálne vyrobenou doskou s plošnými spojmi je vaša úloha oveľa jednoduchšia:-). Na obrázku 6 je prototyp.

Krok 6: Obrázok-6: Prototyp dávkovača dezinfekčného prostriedku na ruky (prvý návrh) na doske DPS z polotovaru

Po montáži sa pokúste upraviť R1 a R4, aby ste našli najvhodnejší rozsah a rozsah detekcie. R1 definuje IR výkon (rozsah) a R4 definuje vysielaciu frekvenciu.

Krok 7: [D] kusovník

II. Druhý dizajn

[A] Analýza obvodu

Obrázok 7 zobrazuje schematický diagram zariadenia. Konektor P3 slúži na pripojenie napájania +5V k obvodu. Na zníženie šumu vstupného napájania sa používajú kondenzátory C4 a C5. IC1 je srdcom obvodu. Je to známy komparátor LM393 [10].

Krok 8: Obrázok 7: Schematický diagram automatu na dezinfekciu rúk (druhý dizajn)

Podľa údajového listu LM393: „Séria LM393 je duálny nezávislý presný porovnávač napätia schopný prevádzky s jedným alebo rozdeleným napájaním. Tieto zariadenia sú navrhnuté tak, aby umožňovali bežný režim rozsahu od „po“úroveň terénu do prevádzky s jedným napájaním. Špecifikácie vstupného ofsetového napätia až 2,0 mV robia z tohto zariadenia vynikajúci výber pre mnoho aplikácií v spotrebnej, automobilovej a priemyselnej elektronike. “

Jedná sa o lacný a šikovný IC. Vo všeobecnosti vám navrhujem, ak je vaša aplikácia komparátorom, namiesto OPAMPov jednoducho použite komparačné čipy. Použili sme prvý komparátor čipu a potenciometer R3 definuje prah aktivácie. C2 redukuje možné zvuky na strednom kolíku potenciometra. D1 je IR vysielač a D2 je IR prijímacia dióda. D2 je pripojený k zápornému kolíku (-) komparátora, ktorý sa má porovnať s kladným kolíkovým (+) napätím. Výstupný kolík komparátora je aktívny-nízky, je však lepšie ho vytiahnuť pomocou R4.

Q1 je známy tranzistor BD140 PNP [11], ktorý poháňa čerpadlo (jednosmerný motor) a LED D3. D4 je reverzná ochranná dióda a C3 redukuje indukčné zvuky čerpadla tak, aby neovplyvňoval stabilitu obvodu. Nakoniec sa P1 používa na pripojenie modrej 5 mm diódy LED, ktorá indikuje správne napájanie.

[B] Rozloženie DPS

Obrázok 8 zobrazuje rozloženie DPS druhého návrhu. Jedná sa o jednovrstvovú dosku s plošnými spojmi a všetky komponenty sú DIP. Pre každého je veľmi jednoduché postaviť si tento DIY doma rýchlo.

Krok 9: Obrázok 8: Rozloženie PCB v automatickom dezinfekčnom zariadení na ruky (druhý dizajn)

Rovnako ako v prvom návrhu som použil knižnice komponentov SamacSys (schematické symboly a stopy PCB) pre LM393 [12] a BD140 [13]. Knižnice SamacSys sú bezplatné a dodržiavajú štandardy IPC. Na nainštalovanie knižníc môžete použiť doplnok CAD [9] (obrázok 9) alebo ich stiahnuť z vyhľadávacieho nástroja komponentov. Použitie týchto knižníc výrazne skracuje čas návrhu a predchádza chybám pri návrhu. Použil som CAD softvér Altium Designer, a tak som radšej nainštaloval doplnok Altium.

Krok 10: Obrázok 9: Doplnky CAD podporované SamacSys a použité komponenty v doplnku Altium Designer

Obrázok 10 zobrazuje 3D pohľad na zostavenú dosku plošných spojov.

Krok 11: Obrázok-10: 3D pohľad z dosky plošných spojov (hore)

[C] Montáž a test

Obrázok 11 zobrazuje zostavenú dosku plošných spojov. Je to polodomáca doska s plošnými spojmi, ktorú som použil na rýchle otestovanie konceptu. Môžete si ho objednať na výrobu. Na spájkovaní nie je nič zvláštne. Všetky komponenty sú DIP. Docela ľahké. Len to urob:-). Tento dizajn je jednoduchší a dokonca lacnejší ako prvý dizajn. Sledoval som teda tento a dokončil zariadenie na dávkovanie dezinfekčného prostriedku na ruky.

Krok 12: Obrázok 11: Prototyp dávkovača dezinfekčného prostriedku (druhý dizajn) na polodomácej doske s plošnými spojmi

Obrázok 12 zobrazuje vybrané kvapalinové čerpadlo. Toto je pravdepodobne najlacnejší na trhu, ale s jeho fungovaním som spokojný.

Krok 13: Obrázok-12: Vybrané kvapalinové čerpadlo na prietok tekutinou na dezinfekciu rúk

Nakoniec obrázok 13 zobrazuje kompletný dávkovač dezinfekčného prostriedku na ruky. Môžete si vybrať akúkoľvek podobnú sklenenú alebo plastovú nádobu, napríklad plastovú nádobu na kávu. Môj vybraný je nádoba na sklenenú omáčku:-). Na ohnutie a držanie hadice som použil jednoduchý medený drôt. Otočte potenciometer R3 z najnižšej citlivosti a mierne ho zvyšujte, aby ste dosiahli požadovaný rozsah detekcie. Nerobte to príliš citlivým, pretože čerpadlo môže pôsobiť spontánne bez akéhokoľvek spustenia!

Krok 14: Obrázok-13: Kompletné DIY dávkovač dezinfekčného prostriedku na ruky

Obrázok 14 zobrazuje dávkovač v tme. Modré svetlo LED (P1) poskytuje atraktívny výhľad, ktorý by mal byť namontovaný na veku nádoby.

Krok 15: Obrázok-14: Pohľad na dávkovač ručného dezinfekčného prostriedku v tme

Krok 16: [D] Kusovník

Krok 17: Referencie

Hlavný článok:

[1]: AMS1117-5.0 Datasheet:

[2]: Technický list LM555:

[3]: Technický list TSOP1738:

[4]: Technický list NDS356:

[5]: AMS1117-5.0 schematický symbol a stopa plošných spojov:

[6]: Schematický symbol LM555 a stopa plošných spojov:

[7]: TSOP1738 schematický symbol a stopa plošných spojov:

[8]: Schématický symbol NDS356 a stopa plošných spojov:

[9]: Doplnky CAD:

[10]: Technický list LM393:

[11]: BD140 Datasheet:

[12]: Schematický symbol LM393 a stopa plošných spojov:

[13]: Schematický symbol BD140 a stopa plošných spojov: