Hand Sanitizer Dispenser Circuit/DIY [Non Contact]: 10 trinn

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:20

Av Hesam Moshiri, [email protected]

Funksjoner

1. Høy stabilitet og ingen følsomhet for omgivelseslyset
2. Laserskåret akryl (plexiglass) kabinett
3. Kostnadseffektiv
4. Flow control evne til håndsprit/alkohol (effektivitet)
5. Komponenter gjennom hull (enkle å lodde)
6. Enkeltlags kretskort (enkelt å lage)
7. Enkelt og billig ATTiny13 mikrokontroller
8. Lavt strømforbruk i standby

-

Som vi alle vet, rammet COVID-19-utbruddet verden og endret livsstilen vår. I denne tilstanden er alkohol og hånddesinfeksjonsmidler viktige, dyre og i noen områder vanskelig å finne væske, så de må brukes riktig og effektivt. I den andre versjonen av hånddesinfiseringsenheten har jeg tatt opp de tidligere designproblemene og introdusert en enhet uten følsomhet for omgivelseslys og strømningskontroll for alkoholen/desinfeksjonsmidlet. Derfor vil akkurat nok mengde væske helles på hver forespørsel. Designet bruker en billig ATTiny13 mikrokontroller.

[A] Kretsanalyse

figur 1 viser det skjematiske diagrammet for enheten. Oppgaven kan utføres av en rekke sensorer og designmetoder, men fokuset mitt var å designe en effektiv, billig og enkel krets.

Trinn 1: Figur 1, skjematisk diagram av den automatiske dispenseren for håndrensere

P2 er en 2-pinners XH-kontakt. Den brukes til å koble til en 5 mm blå LED som skal monteres på kabinettet og håndsprit-/spritbeholderen. R5 begrenser LED -strømmen. U1 er TSOP1738 [1] eller HS0038 IR -mottakermodul. Det er en komplett enhet som brukes til å detektere og dekode IR -signaler. Figur 2 viser blokkdiagrammet for denne komponenten.

Trinn 2: Figur 2, blokkdiagram for TSOP1738 (HS0038) IR -mottakermodul

Modulen kan godta 5V på forsyningsskinnen og den bruker rundt 5mA. Lavt strømforbruk av komponenten tillater oss å bruke et enkelt RC -filter (C1 og R3) for å eliminere mulige ustabilitet (falsk IR -signaldeteksjon) som kan innføres av forsyningsstøyen.

Skjæringsfrekvensen til det ovennevnte RC-filteret kan både simuleres (for eksempel LTSpice) eller undersøkes i praksis. For å teste filterets oppførsel i praksis brukte jeg et Siglent SDS1104X-E oscilloskop og et Siglent SDG1025 bølgeformgenerator. Disse to enhetene må kobles til med en USB -kabel. Figur 3 viser budplottet for filterets oppførsel. Beregningene bekrefter at filterets cut-off frekvens er rundt 112Hz i praksis. For mer informasjon vennligst se videoen.

Trinn 3: Figur 3, Testing av RC-filterets oppførsel i praksis av Bode Plot og SDS1104X-E-oscilloskopet

R4 er en pull-up-motstand og C2 reduserer U1-utgangsstøyene. D1 er en 5 mm IR -senderdiode og R1 begrenser strømmen til dioden. R1 -verdien kan være i området 150R til 220R. Lavere motstand betyr høyere deteksjonsområde og omvendt. Jeg brukte en 180R -motstand for R1. Q1 er 2N7000 [2] N-Channel MOSFET som pleide å slå på/av D1 IR-dioden. R2 begrenser portens strøm.

IC1 er ATTiny13 [3] mikrokontroller. Det er en kjent og billig mikrokontroller som gir tilstrekkelige eksterne enheter for denne applikasjonen. PORTB.4 genererer en firkantet bølge-puls for IR-senderdioden, og PORTB.3 registrerer signalet aktiver-lavt. PORTB.1 brukes til å sende aktiveringssignalet til pumpen. Driftssyklusen til denne enkeltpulsen definerer strømmen av alkohol eller håndsprit. Q2 er BD139 [4] NPN -transistoren som pleide å slå på/av pumpen. D3 eliminerer omvendte induktorstrømmer (DC -motor til pumpen) og C5 reduserer pumpestøyene. D2 angir pumpens aktivering. R7 begrenser LED -strømmen. C3, C4 og C6 brukes til å redusere forsyningsstøyene.

[B] PCB -oppsett

Figur 4 viser PCB -oppsettet til den automatiske hånddesinfiseringsdispenseren. Det er et enkeltlags PCB-kort og alle komponentpakker er gjennomgående hull.

Trinn 4: Figur 4, PCB -oppsett for den automatiske håndrenserenhet

Jeg brukte SamacSys komponentbibliotek for Q1 [5], Q2 [6] og IC1 [7]. SamacSys-bibliotekene hjelper meg alltid med å unngå uønskede feil og omgå den tidkrevende prosessen med å designe komponentbibliotekene fra bunnen av. Det er to alternativer for å installere og bruke bibliotekene. Først laster du ned og installerer dem fra componentsearchengine.com eller for det andre ved å installere dem direkte ved hjelp av de medfølgende CAD -pluginene [8]. SamacSys har levert plugins for nesten all elektronisk design av CAD -programvare. I mitt tilfelle brukte jeg Altium Designer -pluginet (figur 5).

Trinn 5: Figur 5, de utvalgte komponentene i SamacSys Altium Designer -programtillegget

Figur 6 viser et bilde av den første fungerende prototypen til hånddesinfeksjonsbrettet. Ser du kuttet i kretskortet? Det er nødvendig å forhindre uønsket mottak av IR -signal fra U1 -modulen. Dette gapet blir fylt med et stykke av kabinettet.

Trinn 6: Figur 6, det første prototypekortet for håndrensemiddel

[C] Kildekode til mikrokontrolleren

Koden er skrevet i C. Den viktige delen av koden som du "kanskje" trenger å endre er Timer-0 overløpsavbruddsrutinen.:

Trinn 7:

"Sak 15" definerer forsinkelsen før aktivering. En kort forsinkelse er nødvendig for brukeren å feste hånden under sensoren og munnstykket. “Case 23” definerer pumpens aktiveringstid og “case 372” definerer forsinkelsen før neste mulige aktivering. Denne forsinkelsen gir brukeren nok tid til å samle alle hånddesinfeksjons-/spritdråper. Det forhindrer også misbruk av enheten og sløsing med dyre væsker av barn eller noen enkeltpersoner. Fusebits må settes på 9,6 MHz intern klokkekilde uten klokkedeling.

[D] Laser-Cut Corel Draw Enclosure Design

Figur 7 viser det utformede kabinettet i Corel Draw. Du trenger bare å sende “sanitizer.cdr” -filen til et laserskjæringsverksted/selskap og bestille laserskåret for 2 mm matt svart plexiglass (akryl). Tynn kryssfiner er også greit.

Trinn 8: Figur 7, hånddesinfeksjonsdispenserens kabinettdesign i Corel Draw

Figur 8 viser den komplette automatiske dispenserenheten for hånddesinfeksjonsmiddel. Du kan montere kabinettet på ønsket beholder. Jeg brukte en glassbeholder.

Trinn 9: Figur 8, Automatisk håndrensemiddel med glassbeholder

[E] Materialliste

Trinn 10: Materialregning

[F] Referanser

Kilde:

[1]: TSOP1738 datablad:

[2]: 2N7000 datablad:

[3]: ATTiny13 datablad:

[4]: BD139 datablad:

[5]: 2N7000 skjematisk symbol og PCB -fotavtrykk:

[6]: BD139 skjematisk symbol og PCB -fotavtrykk:

[7]: ATTiny13 skjematisk symbol og PCB -fotavtrykk:

[8]: CAD-plugins: