Схема дозатора дезинфицирующего средства для рук / Сделай сам [бесконтактный]: 10 шагов

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:47

Автор Хесам Мошири, [email protected]

Функции

1. Высокая стабильность и отсутствие чувствительности к окружающему свету
2. Корпус из акрила (оргстекла) с лазерной резкой
3. Экономически эффективным
4. Возможность регулирования потока дезинфицирующего средства для рук / спирта (эффективность)
5. Компоненты со сквозным отверстием (легко паять)
6. Однослойная печатная плата (легко изготовить)
7. Единый и дешевый микроконтроллер ATTiny13
8. Низкое потребление тока в режиме ожидания

-

Как все мы знаем, вспышка COVID-19 поразила мир и изменила наш образ жизни. В этом состоянии спирт и дезинфицирующие средства для рук жизненно важны, дороги и в некоторых районах трудно найти жидкости, поэтому их необходимо использовать правильно и эффективно. Во второй версии устройства для дозирования дезинфицирующего средства для рук я решил предыдущие проблемы дизайна и представил устройство, не чувствительное к окружающему свету и способное регулировать поток спирта / дезинфицирующего средства. Поэтому по каждому запросу будет наливаться ровно достаточное количество жидкости. В конструкции использован дешевый микроконтроллер ATTiny13.

[A] Анализ цепей

На рисунке 1 представлена принципиальная схема устройства. Эту задачу можно было выполнить с помощью различных датчиков и методов проектирования, однако я сосредоточился на разработке эффективной, дешевой и простой схемы.

Шаг 1. Рисунок 1, принципиальная схема автоматического дозатора дезинфицирующего средства для рук

P2 - это 2-контактный штекер XH. Он используется для подключения 5-миллиметрового синего светодиода, который должен быть установлен на корпусе, и емкости для дезинфицирующего средства для рук / спирта. R5 ограничивает ток светодиода. U1 - это модуль ИК-приемника TSOP1738 [1] или HS0038. Это законченный блок, который используется для обнаружения и декодирования ИК-сигналов. На рисунке 2 показана блок-схема этого компонента.

Шаг 2: Рисунок 2, Блок-схема модуля ИК-приемника TSOP1738 (HS0038)

Модуль может принимать 5 В на шине питания и потребляет около 5 мА. Низкое потребление тока компонентом позволяет нам использовать простой RC-фильтр (C1 и R3) для устранения возможных нестабильностей (обнаружение ложного ИК-сигнала), которые могут быть вызваны шумом источника питания.

Частоту среза вышеупомянутого RC-фильтра можно моделировать (например, LTSpice) или проверять на практике. Чтобы проверить поведение фильтра на практике, я использовал осциллограф Siglent SDS1104X-E и генератор сигналов Siglent SDG1025. Эти два устройства должны быть подключены с помощью кабеля USB. На рисунке 3 показан график Боде поведения фильтра. Расчеты подтверждают, что на практике частота среза фильтра составляет около 112 Гц. Подробности смотрите в видео.

Шаг 3. Рисунок 3. Проверка работы RC-фильтра на практике с помощью графика Боде и осциллографа SDS1104X-E

R4 - это подтягивающий резистор, а C2 снижает выходные шумы U1. D1 - это 5-миллиметровый диод ИК-передатчика, а R1 ограничивает ток на диоде. Значение R1 может находиться в диапазоне от 150 до 220 рублей. Более низкое сопротивление означает более высокий диапазон обнаружения и наоборот. Я использовал резистор 180R для R1. Q1 - это N-канальный полевой МОП-транзистор 2N7000 [2], который используется для включения / выключения ИК-диода D1. R2 ограничивает ток затвора.

IC1 - это микроконтроллер ATTiny13 [3]. Это известный и дешевый микроконтроллер, который предоставляет адекватные периферийные устройства для этого приложения. PORTB.4 генерирует прямоугольный импульс для диода ИК-передатчика, а PORTB.3 воспринимает сигнал низкого уровня активации. PORTB.1 используется для отправки сигнала активации на насос. Рабочий цикл этого одиночного импульса определяет поток спирта или дезинфицирующего средства для рук. Q2 - это NPN-транзистор BD139 [4], который используется для включения / выключения насоса. D3 устраняет обратные токи индуктора (двигатель постоянного тока насоса), а C5 снижает шумы насоса. D2 указывает на активацию насоса. R7 ограничивает ток светодиода. C3, C4 и C6 используются для уменьшения шума питания.

[B] Схема печатной платы

На рис. 4 показана компоновка печатной платы автоматического дозатора дезинфицирующего средства для рук. Это однослойная печатная плата, и все комплекты компонентов имеют сквозные отверстия.

Шаг 4: Рисунок 4, Схема печатной платы автоматического дозатора дезинфицирующего средства для рук

Я использовал библиотеки компонентов SamacSys для Q1 [5], Q2 [6] и IC1 [7]. Библиотеки SamacSys всегда помогают мне избежать нежелательных ошибок и избежать трудоемкого процесса разработки библиотек компонентов с нуля. Есть два варианта установки и использования библиотек. Во-первых, загрузив и установив их с componentsearchengine.com, или, во-вторых, установив их напрямую с помощью предоставленных подключаемых модулей САПР [8]. SamacSys предоставляет плагины почти для всего программного обеспечения САПР для электронного проектирования. В моем случае я использовал плагин Altium Designer (рис. 5).

Шаг 5: Рисунок 5, выбранные компоненты в плагине SamacSys Altium Designer

На рисунке 6 показано изображение первого рабочего прототипа платы дозатора дезинфицирующего средства для рук. Вы видите вырез в печатной плате? Это необходимо для предотвращения приема нежелательного ИК-сигнала модулем U1. Этот зазор заполняется частью корпуса.

Шаг 6: Рисунок 6, первая рабочая плата прототипа дозатора дезинфицирующего средства для рук

[C] Исходный код микроконтроллера

Код был написан на C. Важной частью кода, который вам «может потребоваться» изменить, является процедура прерывания переполнения Таймера-0.:

Шаг 7:

«Case 15» определяет задержку предварительной активации. Небольшая задержка необходима пользователю, чтобы зафиксировать руку под датчиком и соплом. «Case 23» определяет время активации насоса, а «case 372» определяет задержку перед следующей возможной активацией. Эта задержка дает пользователю достаточно времени, чтобы собрать все дезинфицирующее средство для рук / спиртосодержащие капли. Кроме того, это предотвращает неправильное использование устройства и трату дорогой жидкости детьми или некоторыми людьми. Блоки предохранителей должны быть установлены на внутреннем источнике тактовой частоты 9,6 МГц без разделения тактовой частоты.

[D] Дизайн корпуса для чертежей Corel, вырезанный лазером

На рисунке 7 показан корпус, спроектированный в Corel Draw. Вам просто нужно отправить файл «sanitizer.cdr» в мастерскую / компанию по лазерной резке и заказать лазерную резку для 2-миллиметрового матового черного оргстекла (акрила). Тонкая фанера тоже подойдет.

Шаг 8: Рисунок 7, конструкция корпуса дозатора дезинфицирующего средства для рук в Corel Draw

На Рисунке 8 показан полный автоматический дозатор дезинфицирующего средства для рук. Вы можете установить корпус на желаемый контейнер. Я использовал стеклянную тару.

Шаг 9. Рисунок 8. Автоматический дозатор дезинфицирующего средства для рук со стеклянным контейнером

[E] Спецификация материалов

Шаг 10: Спецификация материалов

[F] Ссылки

Источник:

[1]: Техническое описание TSOP1738:

[2]: Лист данных 2N7000:

[3]: Таблица данных ATTiny13:

[4]: Таблица данных BD139:

[5]: схематическое обозначение 2N7000 и посадочное место на печатной плате:

[6]: схематический символ BD139 и посадочное место на печатной плате:

[7]: схематический символ ATTiny13 и посадочное место печатной платы:

[8]: Плагины САПР: