DIY bezkontakta roku dezinfekcijas līdzekļa dozators bez Arduino vai mikrokontrollera: 17 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:52

Kā mēs visi zinām, COVID-19 uzliesmojums skāra pasauli un mainīja mūsu dzīvesveidu. Šādā stāvoklī alkohols un roku dezinfekcijas līdzekļi ir ļoti svarīgi šķidrumi, tomēr tie jālieto pareizi. Pieskaroties alkohola traukiem vai roku dezinfekcijas līdzekļiem ar inficētām rokām, vīruss var izplatīties nākamajai personai. Šajā rakstā mēs izveidosim automātisku roku dezinfekcijas līdzekļa dozatoru, kas izmanto IR sensorus, lai noteiktu rokas klātbūtni, un aktivizē sūkni, lai ielej šķidrumu uz rokas. Mērķis bija atrast lētāko un vienkāršāko risinājumu un izveidot ķēdi. Tāpēc nav izmantots nekāds mikrokontrolleris vai Arduino. Ir ieviesti divi dizaini, un jūs varat brīvi izvēlēties un veidot jebkuru no tiem. Pirmajā dizainā tiek izmantoti SMD komponenti, un otrais dizains ir vēl vienkāršāks. Tas izmanto DIP komponentus nelielā viena slāņa PCB plāksnē.

I. Pirmais dizains:

[A] Ķēdes analīze

Jūs varat apsvērt shematisko diagrammu 1. attēlā. P1 savienotāju izmanto, lai ķēdē pievienotu 6V līdz 12V barošanu. C6 kondensators ir izmantots, lai samazinātu iespējamos piegādes trokšņus. REG-1 ir slavenais AMS1117 [1] LDO regulators, kas stabilizē spriegumu pie 5 V.

1. darbība: 1. attēls. Automātiskā roku dezinfekcijas līdzekļa dozatora shematiska shēma (pirmais dizains)

D2 norāda pareizu barošanas savienojumu, un R5 ierobežo LED strāvu. D1 ir IR raidītāja diode, un R1 ierobežo D1 strāvu, citiem vārdiem sakot, tas nosaka sensora jutību. U1 ir slavenais 555 [2] taimera IC, kas ir konfigurēts, lai ievadītu 38KHz impulsu D1 (raidītāja) diodei. Pagriežot potenciometru R4, jūs varat pielāgot frekvenci. C1 un C2 tiek izmantoti, lai samazinātu troksni. U2 ir TSOP1738 IR uztvērējs [3]. Saskaņā ar TSOP17XX datu lapu: “TSOP17XX sērija ir miniatūrizēts uztvērējs infrasarkano staru tālvadības sistēmām. PIN diode un priekšpastiprinātājs ir samontēti uz svina rāmja, epoksīda iepakojums ir veidots kā IR filtrs. Demodulēto izejas signālu var tieši dekodēt ar mikroprocesoru. TSOP17.. ir standarta IR tālvadības pults uztvērēju sērija, kas atbalsta visus galvenos pārraides kodus.” TSOP1738 ievieš aktīvu-zemu izvadi. Tas nozīmē, ka U2 izejas tapa ir zema 38KHz IR gaismas klātbūtnē. Tāpēc es izmantoju lētu P-Channel NDS356 MOSFET [4], lai darbinātu līdzstrāvas motoru (šķidruma sūkni). D4 ir aizsargdiods pret motora reverso strāvu, un C8 samazina motora induktīvo troksni. D3 ir gaismas diode, kas norāda infrasarkano staru uztveršanu un šķidruma sūkņa aktivizēšanu. C4 un C5 ir izmantoti, lai samazinātu piegādes trokšņus.

[B] PCB izkārtojums

2. attēlā parādīts PCB izkārtojums. Kā ir skaidrs, visi komponenti, izņemot IR raidītāja diode un TSOP IR uztvērējs, ir SMD.

2. darbība: 2. attēls. Automātiskā roku dezinfekcijas līdzekļa dozatora PCB izkārtojums (pirmais dizains)

AMS1117-5.0 [5], LM555 [6], TSOP1738 [7] un NDS536AP [8] izmantoju SamacSys komponentu bibliotēkas (shematiskie simboli un PCB pēdas). SamacSys bibliotēkas ir bezmaksas un atbilst IPC pēdas standartiem. Šo bibliotēku izmantošana ievērojami samazina projektēšanas laiku un novērš dizaina kļūdas. Lai instalētu bibliotēkas, varat izmantot CAD spraudni [9] (3. attēls) vai lejupielādēt tās no komponentu meklētājprogrammas. Es izmantoju Altium Designer, tāpēc es labprātāk izmantoju Altium spraudni.

3. darbība: 3. attēls: SamacSys atbalstītie CAD spraudņi un izmantotie komponenti Altium Designer spraudnī

4. un 5. attēlā parādīti PCB plates augšējās un apakšējās daļas 3D skati

4. solis: 4. attēls: 3D skats no PCB plates (augšā)

5. solis: 5. attēls: 3D skats no PCB plates (apakšā)

[C] Montāža un pārbaude Detaļu montāžas procesā nekas nav īpašs. Visas sastāvdaļas, izņemot TR un RE sensorus, ir SMD. Man bija nodoms ātri pārbaudīt ķēdi, tāpēc es izmantoju daļēji mājās gatavotu PCB plāksni bez lodēšanas maskām un sietspiedes. Jūsu uzdevums ir daudz vieglāks ar profesionāli izgatavotu PCB plati:-). 6. attēlā parādīts prototips.

6. solis: 6. attēls: roku dezinfekcijas līdzekļa dozatora prototips (pirmais dizains) uz daļēji mājās gatavotas PCB plāksnes

Pēc montāžas mēģiniet noregulēt R1 un R4, lai atrastu vislabāko atbilstību un noteikšanas diapazonu. R1 nosaka IS jaudu (diapazonu), bet R4 - pārraides frekvenci.

7. solis: [D] Materiālu saraksts

II. Otrais dizains

[A] Ķēdes analīze

7. attēlā parādīta ierīces shematiskā shēma. Savienotājs P3 tiek izmantots, lai pievienotu ķēdi +5V barošanai. C4 un C5 kondensatori tiek izmantoti, lai samazinātu ievades padeves trokšņus. IC1 ir ķēdes sirds. Tas ir slavenais LM393 salīdzinājums [10].

8. darbība: 7. attēls. Automātiskā roku dezinfekcijas līdzekļa dozatora shematiskā shēma (otrais dizains)

Saskaņā ar LM393 datu lapu: “LM393 sērija ir divkārši neatkarīgi precizitātes sprieguma salīdzinātāji, kas spēj darboties ar vienu vai dalītu barošanu. Šīs ierīces ir paredzētas, lai nodrošinātu vienotu režīmu diapazonu no? Līdz zemes līmenim, veicot vienas piegādes darbību. Ieejas nobīdes sprieguma specifikācijas, kas ir pat 2,0 mV, padara šo ierīci par lielisku izvēli daudziem lietojumiem patēriņa, automobiļu un rūpniecības elektronikā.”

Tas ir lēts un ērts IC. Parasti es iesaku jums, ja jūsu lietojumprogramma ir salīdzinātājs, vienkārši izmantojiet salīdzināšanas mikroshēmas, nevis OPAMP. Mēs izmantojām mikroshēmas pirmo salīdzinātāju, un R3 potenciometrs nosaka aktivizācijas slieksni. C2 samazina iespējamos trokšņus potenciometra vidējā tapā. D1 ir IR raidītājs, bet D2 - IR uztvērēja diode. D2 ir savienots ar salīdzināmā ierīces negatīvo tapu (-), lai to salīdzinātu ar pozitīvo tapas (+) spriegumu. Salīdzinātāja izejas tapa ir zema, tomēr labāk to pavilkt uz augšu, izmantojot R4.

Q1 ir slavenais BD140 PNP tranzistors [11], kas darbina sūkni (līdzstrāvas motoru) un D3 gaismas diodi. D4 ir reversās aizsardzības diode, un C3 samazina sūkņa induktīvos trokšņus, lai neietekmētu ķēdes stabilitāti. Visbeidzot, P1 tiek izmantots, lai pievienotu zilu 5 mm gaismas diodi, kas norāda uz pareizu strāvas savienojumu.

[B] PCB izkārtojums

8. attēlā parādīts otrā dizaina PCB izkārtojums. Tā ir viena slāņa PCB plāksne, un visas sastāvdaļas ir DIP. Ikvienam ir diezgan viegli ātri izveidot šo DIY mājās.

9. darbība: 8. attēls. Automātiskā roku dezinfekcijas līdzekļa dozatora PCB izkārtojums (otrais dizains)

Tāpat kā pirmais dizains, es izmantoju SamacSys komponentu bibliotēkas (shematiskie simboli un PCB pēdas) LM393 [12] un BD140 [13]. SamacSys bibliotēkas ir bezmaksas un atbilst IPC pēdas standartiem. Lai instalētu bibliotēkas, varat izmantot CAD spraudni [9] (9. attēls) vai lejupielādēt tās no komponentu meklētājprogrammas. Šo bibliotēku izmantošana ievērojami samazina projektēšanas laiku un novērš dizaina kļūdas. Es izmantoju Altium Designer CAD programmatūru, tāpēc es gribēju instalēt Altium spraudni.

10. darbība: 9. attēls: SamacSys atbalstītie CAD spraudņi un izmantotie komponenti Altium Designer spraudnī

10. attēlā parādīts 3D skats no samontētās PCB plates.

11. solis: 10. attēls: 3D skats no PCB plates (augšā)

[C] Montāža un pārbaude

11. attēlā parādīta samontētā PCB plāksne. Tā ir daļēji mājās izgatavota PCB plāksne, kuru es izmantoju, lai ātri pārbaudītu koncepciju. Jūs varat pasūtīt to izgatavošanai. Lodēšanā nekas nav īpašs. Visas sastāvdaļas ir DIP. Diezgan viegli. Vienkārši dari:-). Šis dizains ir vieglāks un pat lētāks nekā pirmais dizains. Tāpēc es sekoju šim un pabeidzu roku dezinfekcijas līdzekļa dozatoru.

12. solis: 11. attēls: dezinfekcijas līdzekļa dozatora prototips (otrais dizains) daļēji mājās gatavotā PCB plāksnē

12. attēlā parādīts izvēlētais šķidruma sūknis. Šis, iespējams, ir lētākais tirgū, tomēr esmu apmierināts ar tā darbību.

13. solis: 12. attēls: izvēlēts šķidruma sūknis, lai plūstu roku dezinfekcijas šķidrumu

Visbeidzot, 13. attēlā parādīts viss roku dezinfekcijas līdzekļa dozators. Jūs varat izvēlēties jebkuru līdzīgu stikla vai plastmasas trauku, piemēram, plastmasas kafijas uzglabāšanas trauku. Mans izvēlētais ir stikla mērces trauks:-). Šļūtenes saliekšanai un turēšanai es izmantoju vienkāršu vara stiepli. Pagrieziet potenciometru R3 no zemākā jutīguma līmeņa un nedaudz palieliniet to, lai sasniegtu vēlamo noteikšanas diapazonu. NEDRĪKST to padarīt pārāk jutīgu, jo sūknis var darboties spontāni, bez sprūda!

14. solis: 13. attēls: roku dezinfekcijas līdzekļa dozatora pilnīgs DIY

14. attēlā redzams dozators tumsā. Zilā gaismas diode (P1) nodrošina pievilcīgu skatu, kas jāuzstāda uz konteinera vāka.

15. darbība: 14. attēls: roku dezinfekcijas līdzekļa skats tumsā

16. solis: [D] Materiālu saraksts

17. darbība. Atsauces

Galvenais raksts:

[1]: AMS1117-5.0 Datu lapa:

[2]: LM555 datu lapa:

[3]: TSOP1738 datu lapa:

[4]: NDS356 datu lapa:

[5]: AMS1117-5.0 shematisks simbols un PCB pēdas nospiedums:

[6]: LM555 shematisks simbols un PCB pēdas nospiedums:

[7]: TSOP1738 shematisks simbols un PCB pēdas nospiedums:

[8]: NDS356 shematisks simbols un PCB pēdas nospiedums:

[9]: CAD spraudņi:

[10]: LM393 datu lapa:

[11]: BD140 datu lapa:

[12]: LM393 shematiskais simbols un PCB pēdas nospiedums:

[13]: BD140 shematisks simbols un PCB pēdas nospiedums: