DIY Kosketukseton käsidesin annostelija ilman Arduinoa tai mikrokontrolleria: 17 vaihetta (kuvilla)

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

Kuten me kaikki tiedämme, COVID-19-epidemia iski maailmaan ja muutti elämäntapamme. Tässä tilassa alkoholi ja käsidesit ovat elintärkeitä nesteitä, mutta niitä on käytettävä oikein. Koskettamalla alkoholipulloja tai käsidesiä tartunnan saaneilla käsillä voit levittää viruksen seuraavalle henkilölle. Tässä artikkelissa rakennamme automaattisen käsidesin annostelijan, joka käyttää IR -antureita havaitsemaan käden läsnäolon ja aktivoi pumpun kaatamaan nesteen käteen. Tarkoituksena oli löytää halvin ja helpoin ratkaisu ja suunnitella piiri. Siksi mitään mikrokontrolleria tai Arduinoa ei ole käytetty. Kaksi mallia on otettu käyttöön, ja voit vapaasti valita ja rakentaa minkä tahansa niistä. Ensimmäinen malli käyttää SMD -komponentteja ja toinen muotoilu on vieläkin yksinkertaisempi. Se käyttää DIP -komponentteja pienellä yksikerroksisella piirilevyllä.

Ensimmäinen suunnittelu:

[A] Piirien analyysi

Voit tarkastella kaavamaista kaaviota kuvassa 1. P1 -liitintä käytetään 6V -12V -virtalähteen kytkemiseen piiriin. C6 -kondensaattoria on käytetty mahdollisten syöttöäänien vähentämiseen. REG-1 on kuuluisa AMS1117 [1] LDO-säädin, joka vakauttaa jännitteen 5 V.

Vaihe 1: Kuva 1: Kaavio automaattisesta käsidesin annostelijasta (ensimmäinen malli)

D2 osoittaa oikean virtaliitännän ja R5 rajoittaa LED -virtaa. D1 on IR -lähettimen diodi ja R1 rajoittaa D1 -virtaa, toisin sanoen se määrittää anturin herkkyyden. U1 on kuuluisa 555 [2] ajastin -IC, joka on konfiguroitu syöttämään 38 kHz: n pulssi D1 (lähetin) -diodille. Käännä R4 -potentiometriä, voit säätää taajuutta. C1 ja C2 käytetään melun vähentämiseen. U2 on TSOP1738 -IR -vastaanotin [3]. TSOP17XX -tietolomakkeen mukaan:”TSOP17XX -sarja on pienennetty vastaanotin infrapunakauko -ohjausjärjestelmiin. PIN -diodi ja esivahvistin on koottu johtokehykseen, epoksipakkaus on suunniteltu IR -suodattimeksi. Demoduloitu lähtösignaali voidaan dekoodata suoraan mikroprosessorilla. TSOP17.. on vakio IR -kaukosäätimen vastaanotinsarja, joka tukee kaikkia tärkeimpiä lähetyskoodeja.” TSOP1738: ssa on aktiivinen ja alhainen lähtö. Se tarkoittaa, että U2: n ulostulonappi menee matalaksi 38KHz: n IR -valon läsnä ollessa. Siksi käytin halpaa P-kanavaista NDS356 MOSFET [4] tasavirtamoottorin (nestepumpun) ajamiseen. D4 on suojadiodi moottorin paluuvirtoja vastaan ja C8 vähentää moottorin induktiivisia ääniä. D3 on LED, joka ilmaisee infrapunavastaanoton ja nestepumpun aktivoinnin. C4 ja C5 ovat vähentäneet syöttöääntä.

[B] Piirilevyasettelu

Kuva 2 esittää piirilevyasettelua. Kuten on selvää, kaikki komponentit paitsi IR -lähettimen diodi ja TSOP -infrapunavastaanotin ovat SMD.

Vaihe 2: Kuva 2: Automaattisen käsidesin annostelijan piirilevyasettelu (ensimmäinen malli)

Käytin SamacSys-komponenttikirjastoja (Schematic Symbols and PCB Footprints) AMS1117-5.0 [5], LM555 [6], TSOP1738 [7] ja NDS536AP [8]. SamacSys -kirjastot ovat ilmaisia ja noudattavat IPC: n jalanjälkistandardeja. Näiden kirjastojen käyttö lyhentää merkittävästi suunnitteluaikaa ja estää suunnitteluvirheet. Kirjastojen asentamiseen voit käyttää joko CAD-laajennusta [9] (kuva 3) tai ladata ne komponenttihakukoneesta. Käytin Altium Designeria, joten mieluummin käytin Altium -laajennusta.

Vaihe 3: Kuva 3: SamacSys-tuetut CAD-laajennukset ja käytetyt komponentit Altium Designer -laajennuksessa

Kuvio 4 ja kuva 5 esittävät 3D -kuvia piirilevyn ylä- ja alaosasta

Vaihe 4: Kuva-4: 3D-näkymä piirilevystä (ylhäältä)

Vaihe 5: Kuva 5: 3D-näkymä piirilevystä (alhaalta)

[C] Kokoonpano ja testaus Mikään ei ole erityistä osien kokoonpanoprosessissa. Kaikki komponentit paitsi TR- ja RE -antureita ovat SMD. Minulla oli aikomus testata piiri nopeasti, joten käytin puoliksi kotitekoista PCB-levyä ilman juotosmaskeja ja silkkipainoa. Tehtäväsi on paljon helpompaa ammattimaisella PCB-levyllä:-). Kuva 6 esittää prototyypin.

Vaihe 6: Kuva-6: käsidesin annostelijan prototyyppi (ensimmäinen malli) puolivalmistetulla piirilevylle

Kokoonpanon jälkeen yritä säätää R1 ja R4 löytääksesi parhaan istuvuuden ja tunnistusalueen. R1 määrittelee IR -tehon (alueen) ja R4 määrittelee lähetystaajuuden.

Vaihe 7: [D] Materiaalikirja

II. Toinen muotoilu

[A] Piirien analyysi

Kuva 7 esittää laitteen kaaviokuvaa. P3 -liitintä käytetään +5V -virtalähteen kytkemiseen piiriin. C4- ja C5 -kondensaattoreita käytetään vähentämään syöttöääntä. IC1 on piirin sydän. Se on kuuluisa LM393 -vertailija [10].

Vaihe 8: Kuva 7: Kaavio automaattisesta käsidesin annostelijasta (toinen malli)

LM393 -tietolomakkeen mukaan:”LM393 -sarja on kaksi itsenäistä tarkkuusjännitekomparaattoria, jotka kykenevät toimimaan yksittäisellä tai jaetulla teholla. Nämä laitteet on suunniteltu sallimaan yhteinen tila-alue maanpinnasta yhden syöttötoiminnon kanssa. Alle 2,0 mV: n syöttöjännitteen spesifikaatiot tekevät tästä laitteesta erinomaisen valinnan moniin kulutus-, auto- ja teollisuuselektroniikan sovelluksiin.”

Se on halpa ja kätevä IC. Yleensä ehdotan, että jos sovelluksesi on vertailukelpoinen, käytä vain vertailusiruja OPAMPien sijaan. Käytimme sirun ensimmäistä vertailijaa ja R3 -potentiometri määrittää aktivointikynnyksen. C2 vähentää mahdollisia ääniä potentiometrin keskitapista. D1 on IR -lähetin ja D2 on IR -vastaanottodiodi. D2 on kytketty vertailijan negatiiviseen napaan (-), jota verrataan positiiviseen nastajännitteeseen (+). Vertailijan lähtötappi on aktiivinen-alhainen, mutta on parempi vetää ylös R4: llä.

Q1 on kuuluisa BD140 PNP -transistori [11], joka käyttää pumppua (tasavirtamoottoria) ja D3 -LEDiä. D4 on käänteinen suojadiodi ja C3 vähentää pumpun induktiivisia ääniä, jotta se ei vaikuta piirin vakauteen. Lopuksi P1: tä käytetään sinisen 5 mm: n LED -valon kytkemiseen oikean virtaliitännän osoittamiseksi.

[B] Piirilevyasettelu

Kuvio 8 esittää toisen mallin piirilevyasettelua. Se on yksikerroksinen piirilevy ja kaikki komponentit ovat DIP. Kaikkien on helppo rakentaa tämä DIY kotona nopeasti.

Vaihe 9: Kuva 8: Automaattisen käsidesin annostelijan piirilevyasettelu (toinen malli)

Sama kuin ensimmäinen malli, käytin SamacSys -komponenttikirjastoja (Schematic Symbols and PCB Footprints) LM393: lle [12] ja BD140 [13]. SamacSys -kirjastot ovat ilmaisia ja noudattavat IPC: n jalanjälkistandardeja. Kirjastojen asentamiseen voit käyttää joko CAD-laajennusta [9] (kuva 9) tai ladata ne komponenttihakukoneesta. Näiden kirjastojen käyttö lyhentää merkittävästi suunnitteluaikaa ja estää suunnitteluvirheet. Käytin Altium Designer CAD -ohjelmistoa, joten asensin mieluummin Altium -laajennuksen.

Vaihe 10: Kuva 9: SamacSys-tuetut CAD-laajennukset ja käytetyt komponentit Altium Designer -laajennuksessa

Kuva 10 esittää 3D -näkymän kootusta piirilevystä.

Vaihe 11: Kuva-10: 3D-näkymä piirilevystä (ylhäältä)

[C] Kokoonpano ja testaus

Kuva 11 esittää koottua piirilevyä. Se on puoliksi kotitekoinen piirilevy, jolla testasin konseptia nopeasti. Voit tilata sen valmistukseen. Mikään ei ole erikoista juotossa. Kaikki komponentit ovat DIP. Aika helppo. Anna mennä:-). Tämä malli on helpompi ja jopa halvempi kuin ensimmäinen malli. Joten seurasin tätä ja sain valmiiksi käsidesin annostelulaitteen.

Vaihe 12: Kuva-11: Puhdistuslaitteen (toinen malli) prototyyppi puolivalmistetulla piirilevyllä

Kuva 12 esittää valittua nestepumppua. Tämä on luultavasti markkinoiden halvin, mutta olen tyytyväinen sen toimintaan.

Vaihe 13: Kuva-12: Valittu nestepumppu, joka virtaa käsidesin nesteeseen

Lopuksi, kuva 13 esittää koko käsidesin annostelijan. Voit valita minkä tahansa samanlaisen lasi- tai muovisäiliön, kuten muovisen kahvisäiliön. Valitsemaani on lasikastikeastia:-). Taivutin ja pidin letkua yksinkertaisella kuparilangalla. Käännä R3 -potentiometri alimmalta herkkyystasolta ja lisää sitä hieman, jotta saavutat halutun havaintoalueen. ÄLÄ tee siitä liian herkkää, koska pumppu saattaa toimia spontaanisti ilman liipaisinta!

Vaihe 14: Kuva-13: Käsidesi-annostelijan täydellinen DIY

Kuva 14 esittää annostelijaa pimeässä. Sininen LED -valo (P1) tarjoaa houkuttelevan näkymän, joka on asennettava säiliön kannelle.

Vaihe 15: Kuva-14: Käsidesin annostelijan näkymä pimeässä

Vaihe 16: [D] Materiaalikirja

Vaihe 17: Viitteet

Pääartikkeli:

[1]: AMS1117-5.0 Tietolomake:

[2]: LM555 -tietolomake:

[3]: TSOP1738 Tietolomake:

[4]: NDS356-tietolomake:

[5]: AMS1117-5.0 Kaavamainen symboli ja piirilevyn jalanjälki:

[6]: LM555 Kaavamainen symboli ja piirilevyn jalanjälki:

[7]: TSOP1738 Kaavamainen symboli ja piirilevyn jalanjälki:

[8]: NDS356 Kaavamainen symboli ja piirilevyn jalanjälki:

[9]: CAD-laajennukset:

[10]: LM393-tietolomake:

[11]: BD140-tietolomake:

[12]: LM393 Kaavamainen symboli ja piirilevyn jalanjälki:

[13]: BD140 Kaavamainen symboli ja piirilevyn jalanjälki: