Roku dezinfekcijas līdzekļa dozatora ķēde/DIY [bez kontakta]: 10 soļi

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:51

Autors Hesams Moshiri, [email protected]

Iespējas

1. Augsta stabilitāte un nav jutības pret apkārtējo gaismu
2. Lāzera griezuma akrila (organiskā stikla) korpuss
3. Rentabls
4. Roku dezinfekcijas līdzekļa/spirta plūsmas kontroles spēja (efektivitāte)
5. Caurplūdes detaļas (viegli lodējamas)
6. Viena slāņa PCB plāksne (viegli izgatavojama)
7. Viens un lēts mikrokontrolleris ATTiny13
8. Zems strāvas patēriņš gaidīšanas režīmā

-

Kā mēs visi zinām, COVID-19 uzliesmojums skāra pasauli un mainīja mūsu dzīvesveidu. Šajā stāvoklī alkohols un roku dezinfekcijas līdzekļi ir ļoti svarīgi, dārgi un dažās vietās ir grūti atrast šķidrumus, tāpēc tie ir jāizmanto pareizi un efektīvi. Roku dezinfekcijas līdzekļa dozatora ierīces otrajā versijā esmu risinājis iepriekšējās dizaina problēmas un ieviesis ierīci, kas nav jutīga pret apkārtējās gaismas un spirta/dezinfekcijas līdzekļa plūsmas kontroles iespējām. Tāpēc katram pieprasījumam tiks izliets pietiekami daudz šķidruma. Dizains izmanto lētu mikrokontrolleri ATTiny13.

[A] Ķēdes analīze

1. attēlā parādīta ierīces shematiskā shēma. Uzdevumu varēja izpildīt ar dažādiem sensoriem un projektēšanas metodēm, tomēr es koncentrējos uz efektīvas, lētas un vienkāršas shēmas izstrādi.

1. darbība: 1. attēls, automātiskās roku dezinfekcijas līdzekļa dozatoru shematiska shēma

P2 ir divu kontaktu XH savienotājs. To izmanto, lai savienotu 5 mm zilu gaismas diodi, kas jāuzstāda uz korpusa un roku dezinfekcijas/spirta trauka. R5 ierobežo gaismas diodes strāvu. U1 ir TSOP1738 [1] vai HS0038 IR uztvērēja modulis. Tā ir pilnīga vienība, ko izmanto IR signālu noteikšanai un dekodēšanai. 2. attēlā parādīta šī komponenta blokshēma.

2. darbība: 2. attēls, TSOP1738 (HS0038) IR uztvērēja moduļa bloka diagramma

Modulis var pieņemt 5 V pie barošanas sliedes, un tas patērē aptuveni 5 mA. Komponenta zemais strāvas patēriņš ļauj izmantot vienkāršu RC filtru (C1 un R3), lai novērstu iespējamās nestabilitātes (viltus IR signāla noteikšana), ko varētu radīt barošanas troksnis.

Iepriekš minētā RC filtra izslēgšanas frekvenci var simulēt (piemēram, LTSpice) vai pārbaudīt praksē. Lai praksē pārbaudītu filtra uzvedību, es izmantoju Siglent SDS1104X-E osciloskopu un Siglent SDG1025 viļņu formas ģeneratoru. Abām ierīcēm jābūt savienotām, izmantojot USB kabeli. 3. attēlā parādīts filtra uzvedības kods. Aprēķini apstiprina, ka filtra izslēgšanas frekvence praksē ir aptuveni 112 Hz. Lai iegūtu sīkāku informāciju, lūdzu, skatieties videoklipu.

3. darbība: 3. attēls. RC filtra uzvedības pārbaude praksē, izmantojot Bode Plot un SDS1104X-E osciloskopu

R4 ir pievilkšanas rezistors, un C2 samazina U1 izejas trokšņus. D1 ir 5 mm IR raidītāja diode, un R1 ierobežo diodes strāvu. R1 vērtība varētu būt robežās no 150R līdz 220R. Zemāka pretestība nozīmē lielāku noteikšanas diapazonu un otrādi. R1 es izmantoju 180R rezistoru. Q1 ir 2N7000 [2] N-kanālu MOSFET, ko izmantoja, lai ieslēgtu/izslēgtu D1 IR diodi. R2 ierobežo vārtu strāvu.

IC1 ir mikrokontrolleris ATTiny13 [3]. Tas ir zināms un lēts mikrokontrolleris, kas nodrošina atbilstošas perifērijas ierīces šim lietojumam. PORTB.4 ģenerē kvadrātveida viļņu impulsu IR raidītāja diodei, un PORTB.3 uztver zemas aktivizācijas signālu. PORTB.1 izmanto, lai aktivizācijas signālu nosūtītu sūknim. Šī viena impulsa darbības cikls nosaka alkohola vai roku dezinfekcijas līdzekļa plūsmu. Q2 ir BD139 [4] NPN tranzistors, ko izmantoja sūkņa ieslēgšanai/izslēgšanai. D3 novērš reversās indukcijas strāvas (sūkņa līdzstrāvas motors), un C5 samazina sūkņa trokšņus. D2 norāda sūkņa aktivizēšanu. R7 ierobežo gaismas diodes strāvu. C3, C4 un C6 izmantoja, lai samazinātu piegādes trokšņus.

[B] PCB izkārtojums

4. attēlā parādīts automātiskā roku dezinfekcijas līdzekļa dozatora PCB izkārtojums. Tā ir viena slāņa PCB plāksne, un visi komponentu iepakojumi ir caurumi.

4. solis: 4. attēls, automātiskās roku dezinfekcijas līdzekļa dozatoru PCB izkārtojums

Q1 [5], Q2 [6] un IC1 [7] izmantoju SamacSys komponentu bibliotēkas. SamacSys bibliotēkas man vienmēr palīdz izvairīties no nevēlamām kļūdām un apiet laikietilpīgo komponentu bibliotēku izstrādes procesu no nulles. Bibliotēku instalēšanai un lietošanai ir divas iespējas. Pirmkārt, lejupielādējiet un instalējiet tos no komponentiemearchengine.com vai, otrkārt, instalējot tos tieši, izmantojot komplektā esošos CAD spraudņus [8]. SamacSys ir nodrošinājis spraudņus gandrīz visai elektroniskās projektēšanas CAD programmatūrai. Manā gadījumā es izmantoju Altium Designer spraudni (5. attēls).

5. solis: 5. attēls, atlasītie komponenti SamacSys Altium Designer spraudnī

6. attēlā parādīts pirmais roku dezinfekcijas līdzekļa dozatora darba prototipa attēls. Vai jūs redzat PCB plates izgriezumu? Nepieciešams novērst nevēlamu IS signāla uztveršanu, izmantojot U1 moduli. Šī sprauga tiek aizpildīta ar korpusa gabalu.

6. darbība: 6. attēls, roku dezinfekcijas līdzekļa pirmās darba prototipa dēlis

[C] Mikrokontrollera avota kods

Kods ir rakstīts C. Svarīga koda daļa, kas jums, iespējams, būs jāmaina, ir taimeris-0 pārpildes pārtraukšanas rutīna:

7. darbība:

“15. gadījums” definē pirmsaktivizācijas aizkavi. Ir nepieciešama neliela aizkave, lai lietotājs nostiprinātu roku zem sensora un sprauslas. “Gadījums 23” nosaka sūkņa aktivizācijas laiku un “korpuss 372” nosaka aizkavi pirms nākamās iespējamās aktivizēšanas. Šī aizkave dod pietiekami daudz laika, lai lietotājs varētu savākt visus roku dezinfekcijas/alkohola pilienus. Turklāt tas novērš ierīces ļaunprātīgu izmantošanu un dārga šķidruma izšķiešanu bērniem vai dažiem cilvēkiem. Drošinātāju biti jāiestata 9,6 MHz iekšējā pulksteņa avotā bez pulksteņa sadalījuma.

[D] Lāzera griezuma Corel Draw korpusa dizains

7. attēlā parādīts izstrādātais korpuss Corel Draw. Jums vienkārši jānosūta fails “sanitizer.cdr” lāzera griešanas darbnīcai/uzņēmumam un jāpasūta lāzera griešana 2 mm matēta melnajam plexiglass (akrilam). Arī plāns saplāksnis ir kārtībā.

8. darbība: 7. attēls, roku dezinfekcijas līdzekļa korpusa dizains Corel Draw

8. attēlā parādīta pilnīga automātiskā roku dezinfekcijas līdzekļa dozatora vienība. Jūs varat uzstādīt korpusu uz vēlamā konteinera. Es izmantoju stikla trauku.

9. solis: 8. attēls, automātiskais roku dezinfekcijas līdzekļa dozators ar stikla trauku

[E] Materiālu saraksts

10. solis: materiālu saraksts

[F] Atsauces

Avots:

[1]: TSOP1738 datu lapa:

[2]: 2N7000 datu lapa:

[3]: ATTiny13 datu lapa:

[4]: BD139 datu lapa:

[5]: 2N7000 shematisks simbols un PCB nospiedums:

[6]: BD139 shematisks simbols un PCB nospiedums:

[7]: ATTiny13 shematisks simbols un PCB nospiedums:

[8]: CAD spraudņi: