Käsidesin annostelijapiiri/DIY [koskettamaton]: 10 vaihetta

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 08:59

Kirjoittanut Hesam Moshiri, [email protected]

ominaisuudet

1. Korkea vakaus ja ei herkkyyttä ympäristön valolle
2. Laserleikattu akryyli (pleksilasi) kotelo
3. Kustannustehokas
4. Käsidesin/alkoholin virtauksen säätömahdollisuus (tehokkuus)
5. Läpireikäkomponentit (helppo juottaa)
6. Yksikerroksinen piirilevy (helppo valmistaa)
7. Yksi ja halpa ATTiny13 -mikrokontrolleri
8. Alhainen virrankulutus valmiustilassa

-

Kuten me kaikki tiedämme, COVID-19-epidemia iski maailmaan ja muutti elämäntapamme. Tässä tilassa alkoholi ja käsidesit ovat elintärkeitä, kalliita ja joillakin alueilla on vaikea löytää nesteitä, joten niitä on käytettävä oikein ja tehokkaasti. Käsidesin annostelulaitteen toisessa versiossa olen käsitellyt aiempia suunnitteluongelmia ja esitellyt laitteen, joka ei ole herkkä alkoholin/desinfiointiaineen ympäristön valolle ja virtauksen säätökyvylle. Siksi jokaiseen pyyntöön kaadetaan juuri riittävä määrä nestettä. Suunnittelu käyttää halpaa ATTiny13 -mikrokontrolleria.

[A] Piirien analyysi

Kuva 1 esittää laitteen kaaviokuvaa. Tehtävä voitaisiin täyttää monilla antureilla ja suunnittelumenetelmillä, mutta keskityin tehokkaan, halvan ja yksinkertaisen piirin suunnitteluun.

Vaihe 1: Kuva 1, automaattisen käsidesin annostelijan kaavio

P2 on 2-nastainen urospuolinen XH-liitin. Sitä käytetään liittämään 5 mm: n sininen LED, joka on asennettava koteloon ja käsidesin/alkoholin säiliöön. R5 rajoittaa LEDin virtaa. U1 on TSOP1738 [1] tai HS0038 IR -vastaanotinmoduuli. Se on täydellinen yksikkö, jota käytetään IR -signaalien havaitsemiseen ja dekoodaamiseen. Kuva 2 esittää tämän komponentin lohkokaaviota.

Vaihe 2: Kuva 2, TSOP1738 (HS0038) IR -vastaanotinmoduulin lohkokaavio

Moduuli voi vastaanottaa 5 V syöttöraiteella ja kuluttaa noin 5 mA. Komponentin alhaisen virrankulutuksen ansiosta voimme käyttää yksinkertaista RC -suodatinta (C1 ja R3) poistamaan mahdolliset epävakaudet (väärän IR -signaalin havaitseminen), joita syöttökohina saattaa aiheuttaa.

Edellä mainitun RC-suodattimen rajataajuus voidaan joko simuloida (kuten LTSpice) tai tarkastella käytännössä. Testatakseni suodattimen käyttäytymistä käytännössä, käytin Siglent SDS1104X-E-oskilloskooppia ja Siglent SDG1025 -muotogeneraattoria. Nämä kaksi laitetta on liitettävä USB -kaapelilla. Kuva 3 esittää suodattimen käyttäytymisen bodekaaviota. Laskelmat vahvistavat, että suodattimen rajataajuus on käytännössä noin 112 Hz. Katso lisätietoja videolta.

Vaihe 3: Kuva 3, RC-suodattimen käyttäytymisen testaaminen käytännössä Bode Plotilla ja SDS1104X-E-oskilloskoopilla

R4 on vetovastus ja C2 vähentää U1-lähtöääntä. D1 on 5 mm: n IR -lähettimen diodi ja R1 rajoittaa diodin virran. R1 -arvo voi olla välillä 150R - 220R. Pienempi vastus tarkoittaa suurempaa havaintoaluetta ja päinvastoin. Käytin 180R -vastusta R1: lle. Q1 on 2N7000 [2] N-kanavainen MOSFET, jota käytettiin D1 IR-diodin kytkemiseen päälle/pois. R2 rajoittaa portin virtaa.

IC1 on ATTiny13 [3] -kontrolleri. Se on tunnettu ja halpa mikrokontrolleri, joka tarjoaa riittävät oheislaitteet tähän sovellukseen. PORTB.4 muodostaa neliöaaltopulssin IR-lähettimen diodille ja PORTB.3 havaitsee aktivoivan-matalan signaalin. PORTB.1 käytetään aktivointisignaalin lähettämiseen pumppuun. Tämän yhden pulssin käyttöjakso määrittää alkoholin tai käsidesin virtauksen. Q2 on BD139 [4] NPN -transistori, jota käytettiin pumpun kytkemiseen päälle/pois. D3 eliminoi käänteiset induktorivirrat (pumpun tasavirtamoottori) ja C5 vähentää pumpun melua. D2 osoittaa pumpun aktivoinnin. R7 rajoittaa LEDin virtaa. C3, C4 ja C6 käyttivät syöttöäänen vähentämistä.

[B] Piirilevyasettelu

Kuva 4 esittää automaattisen käsidesin annostelijan piirilevyasettelua. Se on yksikerroksinen piirilevy ja kaikki komponenttipakkaukset ovat läpireikiä.

Vaihe 4: Kuva 4, Automaattisen käsidesin annostelulaitteen piirilevyasettelu

Käytin SamacSys -komponenttikirjastoja Q1 [5], Q2 [6] ja IC1 [7]. SamacSys-kirjastot auttavat minua aina välttämään ei-toivottuja virheitä ja ohittamaan aikaa vievän komponenttikirjastojen suunnitteluprosessin. Kirjastojen asentamiseen ja käyttöön on kaksi vaihtoehtoa. Ensinnäkin, lataa ja asenna ne osoitteesta componentsearchengine.com tai toiseksi asentamalla ne suoraan mukana toimitetuilla CAD -laajennuksilla [8]. SamacSys on toimittanut laajennuksia lähes kaikkiin elektronisen suunnittelun CAD -ohjelmistoihin. Minun tapauksessani käytin Altium Designer -laajennusta (kuva 5).

Vaihe 5: Kuva 5, SamacSys Altium Designer -laajennuksen valitut komponentit

Kuvio 6 esittää kuvaa käsidesin annostelulaudan ensimmäisestä toimivasta prototyypistä. Näetkö aukon piirilevyssä? On välttämätöntä estää U1 -moduulin ei -toivottu IR -signaalin vastaanotto. Tämä aukko täytetään kotelon palalla.

Vaihe 6: Kuva 6, käsidesin annostelijan ensimmäinen toimiva prototyyppikortti

[C] Mikrokontrollerin lähdekoodi

Koodi on kirjoitettu C. Tärkeä osa koodia, jota "saatat" joutua muokkaamaan, on Timer-0-ylivuotokeskeytysrutiini:

Vaihe 7:

"Tapaus 15" määrittää esiaktivoinnin viiveen. Lyhyt viive on tarpeen, jotta käyttäjä voi kiinnittää kätensä anturin ja suuttimen alle. "Tapaus 23" määrittää pumpun aktivointiajan ja "tapaus 372" määrittää viiveen ennen seuraavaa mahdollista aktivointia. Tämä viive antaa käyttäjälle riittävästi aikaa kerätä kaikki käsidesit/alkoholipisarat. Lisäksi se estää laitteen väärinkäytön ja kalliin nesteen tuhlaamisen lasten tai joidenkin henkilöiden toimesta. Sulakebitit on asetettava 9,6 MHz: n sisäiseen kellolähteeseen ilman kellojakoa.

[D] Laserleikattu Corel Draw -kotelon muotoilu

Kuva 7 esittää suunnitellun kotelon Corel Draw -sovelluksessa. Sinun tarvitsee vain lähettää “sanitizer.cdr” -tiedosto laserleikkauspajalle/-yritykselle ja tilata laserleikkaus 2 mm: n mattamustalle pleksille (akryyli). Ohut vaneri on myös kunnossa.

Vaihe 8: Kuva 7, käsidesin annostelijan kotelon muotoilu Corel Draw -sovelluksessa

Kuva 8 esittää täydellisen automaattisen käsidesin annostelulaitteen. Voit asentaa kotelon haluamaasi säiliöön. Käytin lasiastiaa.

Vaihe 9: Kuva 8, Automaattinen käsidesin annostelija lasisäiliöllä

[E] Materiaalikirja

Vaihe 10: Materiaaliluettelo

[F] Viitteet

Lähde:

[1]: TSOP1738 -tietolomake:

[2]: 2N7000-tietolomake:

[3]: ATTiny13 -tietolomake:

[4]: BD139 -tietolomake:

[5]: 2N7000 kaavamainen symboli ja piirilevyn jalanjälki:

[6]: BD139: n kaavamainen symboli ja piirilevyn jalanjälki:

[7]: ATTiny13 -kaavamainen symboli ja piirilevyn jalanjälki:

[8]: CAD-laajennukset: