Дозатор за дезинфектант за ръце/Направи си сам [без контакт]: 10 стъпки

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:49

От Hesam Moshiri, [email protected]

Характеристика

1. Висока стабилност и липса на чувствителност към околната светлина
2. Лазерно изрязан акрилен (плексигласов) корпус
3. Рентабилен
4. Възможност за контрол на потока на дезинфектанта за ръце/алкохол (ефективност)
5. Компоненти през отвори (лесни за запояване)
6. Еднослойна печатна платка (лесна за изработка)
7. Единичен и евтин микроконтролер ATTiny13
8. Ниска консумация на ток в режим на готовност

-

Както всички знаем, епидемията от COVID-19 удари света и промени начина ни на живот. При това състояние дезинфектантите за алкохол и ръцете са жизненоважни, скъпи и в някои области трудно се намират течности, така че те трябва да се използват правилно и ефикасно. Във втората версия на устройството за дозиране на дезинфектант за ръце, аз се справих с предишните проблеми с дизайна и въведох устройство без чувствителност към околната светлина и способността за контрол на потока на алкохол/дезинфектант. Следователно при всяко искане ще се излива достатъчно количество течност. Дизайнът използва евтин микроконтролер ATTiny13.

[A] Анализ на веригата

фигура 1 показва схематичната диаграма на устройството. Задачата може да бъде изпълнена чрез различни сензори и методи за проектиране, но фокусът ми беше да проектирам ефективна, евтина и проста схема.

Стъпка 1: Фигура 1, Схематична диаграма на автоматичния дозатор за дезинфекция на ръце

P2 е 2-пинов мъжки XH конектор. Използва се за свързване на 5 мм син светодиод, който трябва да се монтира върху корпуса и дезинфектанта за ръце/контейнера за алкохол. R5 ограничава тока на светодиода. U1 е IR приемник TSOP1738 [1] или HS0038. Това е цялостно устройство, което се използва за откриване и декодиране на IR сигнали. Фигура 2 показва блоковата диаграма на този компонент.

Стъпка 2: Фигура 2, Блокова диаграма на TSOP1738 (HS0038) IR приемник модул

Модулът може да приема 5V на захранващата шина и консумира около 5mA. Ниската консумация на ток на компонента ни позволява да използваме обикновен RC филтър (C1 и R3), за да елиминираме възможните нестабилности (откриване на фалшив IR сигнал), които могат да бъдат причинени от шума на захранването.

Пределната честота на гореспоменатия RC филтър може да бъде както симулирана (като LTSpice), така и проверена на практика. За да тествам поведението на филтъра на практика, използвах осцилоскоп Siglent SDS1104X-E и генератор на вълни Siglent SDG1025. Тези две устройства трябва да бъдат свързани чрез USB кабел. Фигура 3 показва графиката на поведението на поведението на филтъра. Изчисленията потвърждават, че граничната честота на филтъра на практика е около 112Hz. За повече подробности, моля, гледайте видеото.

Стъпка 3: Фигура 3, Тестване на поведението на RC филтъра на практика чрез Bode Plot и осцилоскопа SDS1104X-E

R4 е издърпващ резистор и C2 намалява изходните шумове на U1. D1 е 5 мм IR предавател диод и R1 ограничава тока до диода. Стойността на R1 може да бъде в диапазона от 150R до 220R. По -ниското съпротивление означава по -висок обхват на откриване и обратно. Използвах резистор 180R за R1. Q1 е 2N7000 [2] N-канален MOSFET, който се използва за включване/изключване на D1 IR диода. R2 ограничава тока на портата.

IC1 е микроконтролерът ATTiny13 [3]. Това е известен и евтин микроконтролер, който осигурява подходящи периферни устройства за това приложение. PORTB.4 генерира импулс с квадратна вълна за IR диода на предавателя и PORTB.3 усеща сигнала за ниско активиране. PORTB.1 се използва за изпращане на сигнал за активиране към помпата. Работният цикъл на този единичен импулс определя потока алкохол или дезинфектант за ръце. Q2 е BD139 [4] NPN транзистор, който използва за включване/изключване на помпата. D3 елиминира обратните токове на индуктора (DC двигател на помпата), а C5 намалява шумовете на помпата. D2 показва активирането на помпата. R7 ограничава тока на светодиода. C3, C4 и C6, използвани за намаляване на шумовете на захранването.

[B] Разположение на печатни платки

Фигура 4 показва разпределението на печатната платка на автоматичния дозатор за дезинфекция на ръце. Това е еднослойна печатна платка и всички компонентни пакети са с отвор.

Стъпка 4: Фигура 4, Разположение на печатни платки на устройството за автоматична дезинфекция на ръце

Използвах библиотеките на компонентите на SamacSys за Q1 [5], Q2 [6] и IC1 [7]. Библиотеките на SamacSys винаги ми помагат да избегна нежелани грешки и да заобиколя отнемащия време процес на проектиране на компонентните библиотеки от нулата. Има две възможности за инсталиране и използване на библиотеките. Първо, изтеглянето и инсталирането им от componentsearchengine.com или второ чрез директно инсталиране с помощта на предоставените CAD плъгини [8]. SamacSys е предоставил плъгини за почти целия CAD софтуер за електронно проектиране. В моя случай използвах приставката Altium Designer (Фигура 5).

Стъпка 5: Фигура 5, Избраните компоненти в приставката SamacSys Altium Designer

Фигура 6 показва снимка на първия работещ прототип на дъската за дозиране на дезинфектант за ръце. Виждате ли изреза в печатната платка? Необходимо е да се предотврати всяко нежелано приемане на IR сигнал от модула U1. Тази празнина се запълва с парче от корпуса.

Стъпка 6: Фигура 6, първата работеща прототипна дъска на дозатора за дезинфекция на ръце

[C] Изходен код на микроконтролера

Кодът е написан на C. Важната част от кода, който „може“да се наложи да промените, е рутината за прекъсване на таймер-0:

Стъпка 7:

„Случай 15“определя закъснението за предварително активиране. Необходимо е кратко закъснение, за да може потребителят да фиксира ръката си под сензора и дюзата. „Случай 23“определя времето за активиране на помпата, а „случай 372“определя закъснението преди следващото възможно активиране. Това забавяне позволява на потребителя достатъчно време да събере всички дезинфектанти за ръце/капки алкохол. Освен това предотвратява злоупотребата с устройството и разхищаването на скъпата течност от деца или някои хора. Предпазителите трябва да бъдат настроени на 9.6MHz вътрешен източник на часовник без разделяне на часовника.

[D] Лазерно изрязан дизайн на корпуса Corel Draw

Фигура 7 показва проектирания корпус в Corel Draw. Просто трябва да изпратите файла „sanitizer.cdr“в цех/фирма за лазерно рязане и да поръчате лазерно изрязване за 2 мм матов черен плексиглас (акрил). Тънкият шперплат също е наред.

Стъпка 8: Фигура 7, Дизайн на корпуса на дозатора за дезинфектант за ръце в Corel Draw

Фигура 8 показва пълния автоматичен дозатор за дезинфекция на ръце. Можете да монтирате заграждението върху желания от вас контейнер. Използвах стъклен съд.

Стъпка 9: Фигура 8, Автоматичен дозатор за дезинфекция на ръце със стъклен контейнер

[E] Сметка за материалите

Стъпка 10: Сметка на материалите

[F] Препратки

Източник:

[1]: TSOP1738 лист с данни:

[2]: лист с данни 2N7000:

[3]: Информационен лист на ATTiny13:

[4]: Информационен лист за BD139:

[5]: 2N7000 схематичен символ и печатна платка:

[6]: Схематичен символ на BD139 и отпечатък на печатни платки:

[7]: Схематичен символ на ATTiny13 и печатна платка:

[8]: CAD плъгини: