Направи си сам безконтактен дезинфектант за ръце без Arduino или микроконтролер: 17 стъпки (със снимки)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:50

Както всички знаем, епидемията от COVID-19 удари света и промени начина ни на живот. При това състояние алкохолът и дезинфектантите за ръце са жизненоважни течности, но те трябва да се използват правилно. Докосването на контейнери за алкохол или дезинфектанти за ръце със заразени ръце може да разпространи вируса на следващия човек. В тази статия ще изградим автоматичен дозатор за дезинфекция на ръце, който използва IR сензори, за да открие наличието на ръка и активира помпа, за да излее течността върху ръката. Намерението беше да се намери най -евтиното и лесно решение и да се проектира верига. Следователно не е използван микроконтролер или Arduino. Въведени са два дизайна и вие сте свободни да изберете и изградите всеки от тях. Първият дизайн използва SMD компоненти, а вторият дизайн е още по -прост. Той използва DIP компоненти на малка еднослойна печатна платка.

I. Първи дизайн:

[A] Анализ на веригата

Можете да разгледате схематичната диаграма на фигура 1. Конекторът P1 се използва за свързване на захранване от 6V до 12V към веригата. Кондензаторът C6 е използван за намаляване на възможните шумове на захранването. REG-1 е известният AMS1117 [1] LDO регулатор, който стабилизира напрежението при 5V.

Стъпка 1: Фигура-1: Схематична диаграма на автоматичния дозатор за дезинфекция на ръцете (първи дизайн)

D2 показва правилното захранване и R5 ограничава тока на светодиода. D1 е диод за IR предавател и R1 ограничава тока D1, с други думи, той определя чувствителността на сензора. U1 е известният таймер IC 555 [2], който е конфигуриран да инжектира 38KHz импулс към D1 (предавател) диод. Чрез завъртане на потенциометъра R4 можете да регулирате честотата. C1 и C2 се използват за намаляване на шума. U2 е IR приемник TSOP1738 [3]. Според листа с данни TSOP17XX: „Серията TSOP17XX са миниатюрни приемници за инфрачервени системи за дистанционно управление. PIN диодът и предусилвателят са сглобени върху водещата рамка, епоксидният пакет е проектиран като IR филтър. Демодулираният изходен сигнал може директно да се декодира от микропроцесор. TSOP17.. е стандартната серия IR приемници за дистанционно управление, поддържаща всички основни кодове за предаване. " TSOP1738 въвежда активна ниска продукция. Това означава, че изходният щифт на U2 е нисък в присъствието на 38KHz IR светлина. Затова използвах евтин P-Channel NDS356 MOSFET [4] за задвижване на DC двигателя (течна помпа). D4 е защитен диод срещу обратни токове на двигателя, а C8 намалява индуктивните шумове на двигателя. D3 е светодиод, който показва IR приемането и активирането на помпата за течност. C4 и C5 са били използвани за намаляване на шумовете на захранването.

[B] Разположение на печатни платки

Фигура 2 показва оформлението на печатната платка. Както е ясно, всички компоненти с изключение на IR диода на предавателя и TSOP IR приемника са SMD.

Стъпка 2: Фигура-2: Разположение на печатни платки на автоматичния дозатор за дезинфекция на ръцете (първи дизайн)

Използвах библиотеките на компонентите на SamacSys (схематични символи и печатни платки) за AMS1117-5.0 [5], LM555 [6], TSOP1738 [7] и NDS536AP [8]. Библиотеките на SamacSys са безплатни и следват стандартите на IPC. Използването на тези библиотеки значително намалява времето за проектиране и предотвратява грешки при проектирането. За да инсталирате библиотеките, можете или да използвате CAD плъгин [9] (фигура 3), или да ги изтеглите от машината за търсене на компоненти. Използвах Altium Designer, затова предпочетох да използвам приставката Altium.

Стъпка 3: Фигура-3: Поддържани CAD плъгини, поддържани от SamacSys и използваните компоненти в приставката на Altium Designer

Фигура 4 и фигура 5 демонстрират 3D изгледи на горната и долната част на печатната платка

Стъпка 4: Фигура-4: 3D изглед от платката за печатни платки (отгоре)

Стъпка 5: Фигура-5: 3D изглед от платката за печатни платки (отдолу)

[C] Сглобяване и изпитване Нищо не е специално в процеса на сглобяване на части. Всички компоненти с изключение на сензорите TR и RE са SMD. Имах намерението бързо да тествам схемата, затова използвах полу-домашно изработена платка за печатни платки без маски за запояване и копринен печат. Вашата задача е много по-лесна с професионално изработена печатна платка:-). Фигура 6 показва прототипа.

Стъпка 6: Фигура-6: Прототип на дозатора за дезинфекция на ръце (първи дизайн) на полу-домашно изработена платка за печатни платки

След сглобяването се опитайте да регулирате R1 и R4, за да намерите най -подходящия обхват и откриване. R1 определя IR мощността (обхват), а R4 определя честотата на предаване.

Стъпка 7: [D] Сметка за материалите

II. Втори дизайн

[A] Анализ на веригата

Фигура 7 показва схематичната диаграма на устройството. Конекторът P3 се използва за свързване на +5V захранването към веригата. Кондензаторите C4 и C5 се използват за намаляване на шумовете на входното захранване. IC1 е сърцето на веригата. Това е известният сравнител LM393 [10].

Стъпка 8: Фигура-7: Схематична диаграма на автоматичния дозатор за дезинфекция на ръцете (втори дизайн)

Според листа с данни LM393: „Серията LM393 са двойни независими прецизни сравнители на напрежението, способни да работят с единично или разделено захранване. Тези устройства са проектирани така, че да позволяват общ диапазон на режими от до нивото на земята при работа с едно захранване. Спецификациите на напрежението на входното компенсиране от 2.0 mV правят това устройство отличен избор за много приложения в потребителската, автомобилната и индустриалната електроника.

Това е евтина и удобна IC. Като цяло ви предлагам, ако вашето приложение е за сравнение, просто използвайте сравнителни чипове вместо OPAMP. Използвахме първия компаратор на чипа и потенциометърът R3 определя прага на активиране. C2 намалява възможните шумове върху средния щифт на потенциометъра. D1 е IR предавател, а D2 е IR диод на приемника. D2 е свързан към отрицателния щифт (-) на компаратора, за да се сравни с напрежението на положителния щифт (+). Изходният щифт на компаратора е активен-нисък, но е по-добре да се изтегли с помощта на R4.

Q1 е известният BD140 PNP транзистор [11], който задвижва помпата (DC двигател) и светодиода D3. D4 е защитен диод за обратно движение и C3 намалява индуктивните шумове на помпата, за да не повлияе на стабилността на веригата. И накрая, P1 се използва за свързване на син 5 мм светодиод, за да се посочи правилното свързване на захранването.

[B] Разположение на печатни платки

Фигура 8 показва оформлението на печатната платка на втория дизайн. Това е еднослойна печатна платка и всички компоненти са DIP. Доста лесно за всеки бързо да изгради този DIY у дома.

Стъпка 9: Фигура-8: Разположение на печатни платки на автоматичния дозатор за дезинфекция на ръце (втори дизайн)

Подобно на първия дизайн, използвах библиотеките на компонентите на SamacSys (схематични символи и печатни платки) за LM393 [12] и BD140 [13]. Библиотеките на SamacSys са безплатни и спазват стандартите на IPC. За да инсталирате библиотеките, можете или да използвате CAD плъгин [9] (фигура 9), или да ги изтеглите от машината за търсене на компоненти. Използването на тези библиотеки значително намалява времето за проектиране и предотвратява грешки при проектирането. Използвах софтуера Altium Designer CAD, затова предпочетох да инсталирам приставката Altium.

Стъпка 10: Фигура-9: Поддържани от SamacSys CAD плъгини и използваните компоненти в приставката на Altium Designer

Фигура 10 показва 3D изглед от сглобената PCB платка.

Стъпка 11: Фигура-10: 3D изглед от платката за печатни платки (отгоре)

[C] Монтаж и тест

Фигура 11 показва сглобената PCB платка. Това е полу-домашна печатна платка, която използвах за бързо тестване на концепцията. Можете да го поръчате за производство. В запояването няма нищо особено. Всички компоненти са DIP. Доста лесно. Просто го направи:-). Този дизайн е по -лесен и дори по -евтин от първия дизайн. Затова последвах това и завърших устройството за дезинфекция на ръцете.

Стъпка 12: Фигура-11: Прототип на дозатора за дезинфекция (втори дизайн) на полу-домашно изработена платка за печатни платки

Фигура 12 показва избраната течна помпа. Това е може би най -евтиният на пазара, но съм доволен от работата му.

Стъпка 13: Фигура-12: Избрана течна помпа за изтичане на течността за дезинфектант за ръце

И накрая, фигура 13 показва пълния дозатор за дезинфектанти за ръце. Можете да изберете всеки подобен стъклен или пластмасов контейнер, като пластмасов контейнер за съхранение на кафе. Избраният от мен е контейнер за стъклен сос:-). Използвах обикновен меден проводник за огъване и задържане на маркуча. Завъртете потенциометъра R3 от най -ниското ниво на чувствителност и леко го увеличете, за да постигнете желания от вас диапазон на откриване. НЕ го правете прекалено чувствителен, защото помпата може да действа спонтанно без никакъв спусък!

Стъпка 14: Фигура-13: Пълно „Направи си сам“дозатора за дезинфекция на ръце

Фигура 14 показва дозатора на тъмно. Светлината на синия светодиод (P1) дава атрактивна гледка, която трябва да се монтира върху капака на контейнера.

Стъпка 15: Фигура-14: Изглед на дозатора за дезинфекция на ръце в тъмното

Стъпка 16: [D] Сметка за материалите

Стъпка 17: Препратки

Основна статия:

[1]: Информационен лист на AMS1117-5.0:

[2]: Лист с данни LM555:

[3]: Информационен лист TSOP1738:

[4]: Лист с данни NDS356:

[5]: AMS1117-5.0 Схематичен символ и печатна платка:

[6]: Схематичен символ LM555 и печат на печатни платки:

[7]: TSOP1738 Схематичен символ и печатна платка:

[8]: Схематичен символ на NDS356 и печат на печатни платки:

[9]: CAD плъгини:

[10]: Лист с данни LM393:

[11]: Информационен лист за BD140:

[12]: LM393 Схематичен символ и печатна платка:

[13]: Схематичен символ на BD140 и печат на печатни платки: