DIY kontaktfri håndrensemiddel uten en Arduino eller en mikrokontroller: 17 trinn (med bilder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:21

Som vi alle vet, rammet COVID-19-utbruddet verden og endret livsstilen vår. I denne tilstanden er alkohol og hånddesinfeksjonsmidler viktige væsker, men de må brukes på riktig måte. Berøring av alkoholbeholdere eller håndrensere med infiserte hender kan spre viruset til neste person. I denne artikkelen vil vi bygge en automatisk hånddesinfiseringsdispenser som bruker IR -sensorer for å oppdage tilstedeværelse av en hånd og aktiverer en pumpe for å helle væsken på hånden. Intensjonen var å finne den billigste og enkleste løsningen og designe en krets. Derfor har ingen mikrokontroller eller Arduino blitt brukt. To design har blitt introdusert, og du står fritt til å velge og bygge noen av dem. Den første designen bruker SMD -komponenter, og den andre designen er enda enklere. Den bruker DIP -komponenter på et lite enkeltlags PCB -kort.

I. Første design:

[A] Kretsanalyse

Du kan vurdere det skjematiske diagrammet i figur 1. P1 -kontakten brukes til å koble 6V til 12V forsyning til kretsen. C6 -kondensatoren har blitt brukt til å redusere mulige forsyningslyder. REG-1 er den berømte AMS1117 [1] LDO-regulatoren som stabiliserer spenningen ved 5V.

Trinn 1: Figur 1: Skjematisk diagram over den automatiske håndrenseren (første design)

D2 angir riktig strømtilkobling og R5 begrenser LED -strømmen. D1 er en IR -senderdiode og R1 begrenser D1 -strømmen, med andre ord, den bestemmer sensorens følsomhet. U1 er den berømte 555 [2] timer IC som er konfigurert til å injisere en 38KHz puls til D1 (sender) dioden. Ved å dreie potensiometeret R4 kan du justere frekvensen. C1 og C2 brukes til å redusere støy. U2 er en TSOP1738 IR -mottaker [3]. I følge TSOP17XX -databladet: “TSOP17XX -serien er miniatyriserte mottakere for infrarøde fjernkontrollsystemer. PIN -diode og forforsterker er montert på ledningsrammen, epoksypakken er designet som et IR -filter. Det demodulerte utgangssignalet kan direkte dekodes av en mikroprosessor. TSOP17.. er standard IR -fjernkontrollmottakerserie, som støtter alle store overføringskoder.” TSOP1738 introduserer en aktiv-lav utgang. Det betyr at utgangspinnen til U2 blir lav i nærvær av 38KHz IR -lys. Derfor brukte jeg en billig P-Channel NDS356 MOSFET [4] for å drive likestrømsmotoren (væskepumpe). D4 er en beskyttelsesdiode mot motorens motstrøm og C8 reduserer motorens induktive lyder. D3 er en LED som indikerer IR -mottak og aktivering av væskepumpen. C4 og C5 har blitt brukt for å redusere forsyningslydene.

[B] PCB -oppsett

Figur 2 viser PCB -oppsettet. Som det er klart, er alle komponenter unntatt IR -senderdioden og TSOP IR -mottakeren SMD.

Trinn 2: Figur 2: PCB-oppsett for den automatiske håndrensemiddeldispenseren (første design)

Jeg brukte SamacSys komponentbibliotek (skjematiske symboler og PCB-fotavtrykk) for AMS1117-5.0 [5], LM555 [6], TSOP1738 [7] og NDS536AP [8]. SamacSys -bibliotekene er gratis og følger IPC -fotavtrykksstandarder. Bruk av disse bibliotekene reduserer designtiden betydelig og forhindrer designfeil. For å installere bibliotekene kan du enten bruke en CAD-plugin [9] (figur 3) eller laste dem ned fra komponentsøkemotoren. Jeg brukte Altium Designer, så jeg foretrakk å bruke Altium -pluginet.

Trinn 3: Figur 3: SamacSys støttede CAD-plugins og de brukte komponentene i Altium Designer's plugin

Figur 4 og figur 5 viser 3D -visninger av toppen og bunnen av kretskortet

Trinn 4: Figur 4: en 3D-visning fra kretskortet (øverst)

Trinn 5: Figur 5: en 3D-visning fra kretskortet (nederst)

[C] Montering og test Ingenting er spesielt i delmonteringsprosessen. Alle komponenter unntatt TR- og RE -sensorer er SMD. Jeg hadde til hensikt å teste kretsen raskt, så jeg brukte et halvlags PCB-kort uten loddemasker og silketrykk. Oppgaven din er mye lettere med et profesjonelt produsert kretskort:-). Figur 6 viser prototypen.

Trinn 6: Figur-6: en prototype av håndrensemiddeldispenseren (første design) på et halvlags PCB-kort

Etter montering, prøv å justere R1 og R4 for å finne det beste passform- og deteksjonsområdet. R1 definerer IR -effekten (område) og R4 definerer overføringsfrekvensen.

Trinn 7: [D] Materialliste

II. Andre design

[A] Kretsanalyse

Figur 7 viser det skjematiske diagrammet for enheten. P3 -kontakten brukes til å koble +5V -forsyningen til kretsen. C4 og C5 kondensatorer brukes til å redusere inngangstilførselsstøyene. IC1 er hjertet i kretsen. Det er den berømte LM393 -komparatoren [10].

Trinn 8: Figur-7: Skjematisk diagram av den automatiske håndrensemiddeldispenseren (andre design)

I følge LM393 -databladet: “LM393 -serien er dobbel uavhengige presisjonsspenningskomparatorer som kan enkelt eller delt forsyning. Disse enhetene er designet for å tillate et felles modusområde-til? Bakkenivå med enforsyningsoperasjonen. Spesifikasjoner for inngangsspenningsspenning så lave som 2,0 mV gjør denne enheten til et utmerket valg for mange bruksområder innen forbruker-, bil- og industrielektronikk.”

Det er en billig og praktisk IC. Vanligvis foreslår jeg at hvis søknaden din er en komparator, bare bruk komparatorbrikker i stedet for OPAMPer. Vi brukte den første komparatoren til brikken, og R3 -potensiometeret definerer aktiveringsterskelen. C2 reduserer de mulige støyene på midtstiften på potensiometeret. D1 er en IR -sender og D2 er en IR -mottaker. D2 er koblet til den negative pinnen (-) til komparatoren som skal sammenlignes med den positive pinnen (+) spenning. Utgangspinnen til komparatoren er aktiv-lav, men det er bedre å trekkes opp med R4.

Q1 er den berømte BD140 PNP -transistoren [11] som driver pumpen (likestrømsmotor) og D3 LED. D4 er en omvendt beskyttelsesdiode og C3 reduserer pumpens induktive lyder for ikke å påvirke kretsstabiliteten. Til slutt brukes P1 til å koble til en blå 5 mm LED for å indikere en riktig strømtilkobling.

[B] PCB -oppsett

Figur 8 viser PCB -oppsettet for det andre designet. Det er et enkeltlags PCB -kort og alle komponenter er DIP. Ganske enkelt for alle å bygge denne DIY hjemme raskt.

Trinn 9: Figur-8: PCB-oppsett for den automatiske håndrensemiddeldispenseren (andre design)

Det samme som det første designet, jeg brukte SamacSys komponentbibliotek (skjematiske symboler og PCB -fotavtrykk) for LM393 [12] og BD140 [13]. SamacSys biblioteker er gratis og følger IPC -fotavtrykksstandarder. For å installere bibliotekene kan du enten bruke en CAD-plugin [9] (figur 9) eller laste dem ned fra komponentsøkemotoren. Bruk av disse bibliotekene reduserer designtiden betydelig og forhindrer designfeil. Jeg brukte Altium Designer CAD -programvaren, så jeg foretrakk å installere Altium -pluginet.

Trinn 10: Figur 9: SamacSys støttede CAD-plugins og de brukte komponentene i Altium Designer's plugin

Figur 10 viser en 3D -visning fra det monterte kretskortet.

Trinn 11: Figur-10: en 3D-visning fra kretskortet (øverst)

[C] Montering og test

Figur 11 viser det monterte kretskortet. Det er et semi-hjemmelaget PCB-kort som jeg brukte til å teste konseptet raskt. Du kan bestille den for fabrikasjon. Ingenting er spesielt i lodding. Alle komponenter er DIP. Ganske enkelt. Bare gjør det:-). Denne designen er enklere og enda billigere enn den første designen. Så jeg fulgte denne og fullførte håndrenseren.

Trinn 12: Figur-11: en prototype av desinfeksjonsdispenseren (andre design) på et semi-hjemmelaget kretskort

Figur 12 viser den valgte væskepumpen. Dette er trolig den billigste på markedet, men jeg er fornøyd med driften.

Trinn 13: Figur-12: Valgt væskepumpe for å flyte håndrensemiddel

Til slutt viser figur 13 hele dispenseren for hånddesinfeksjonsmiddel. Du kan velge en hvilken som helst lignende glass- eller plastbeholder, for eksempel en oppbevaringsbeholder i plast. Min utvalgte er en glass sausbeholder:-). Jeg brukte en enkel kobbertråd for å bøye og holde slangen. Drei R3 -potensiometeret fra det laveste følsomhetsnivået, og øk det litt for å oppnå ønsket deteksjonsområde. IKKE gjør den for sensitiv fordi pumpen kan virke spontant uten noen utløser!

Trinn 14: Figur-13: En komplett gjør-det-selv-dispenser for håndrensere

Figur 14 viser dispenseren i mørket. Den blå LED -lampen (P1) gir en attraktiv utsikt som bør monteres på beholderlokket.

Trinn 15: Figur 14: Hånddesinfeksjonsdispenser i mørket

Trinn 16: [D] Materialliste

Trinn 17: Referanser

Hovedartikkel:

[1]: AMS1117-5.0 Datablad:

[2]: LM555 Datablad:

[3]: TSOP1738 Dataark:

[4]: NDS356 Dataark:

[5]: AMS1117-5.0 Skjematisk symbol og PCB-fotavtrykk:

[6]: LM555 skjematisk symbol og PCB -fotavtrykk:

[7]: TSOP1738 skjematisk symbol og PCB -fotavtrykk:

[8]: NDS356 skjematisk symbol og PCB -fotavtrykk:

[9]: CAD-plugins:

[10]: LM393 Dataark:

[11]: BD140 Dataark:

[12]: LM393 skjematisk symbol og PCB -fotavtrykk:

[13]: BD140 skjematisk symbol og PCB -fotavtrykk: