Бесконтактный дозатор дезинфицирующего средства для рук своими руками без Arduino или микроконтроллера: 17 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:48

Как все мы знаем, вспышка COVID-19 поразила мир и изменила наш образ жизни. В этом состоянии спирт и дезинфицирующие средства для рук являются жизненно важными жидкостями, однако их необходимо использовать должным образом. Прикосновение инфицированных рук к контейнерам со спиртом или дезинфицирующим средством для рук может передать вирус следующему человеку. В этой статье мы создадим автоматический дозатор дезинфицирующего средства для рук, который использует ИК-датчики для определения присутствия руки и активирует насос, чтобы налить жидкость на руку. Намерение состояло в том, чтобы найти самое дешевое и простое решение и спроектировать схему. Поэтому микроконтроллер или Arduino не использовались. Были представлены два дизайна, и вы можете выбрать и построить любой из них. В первом варианте используются SMD-компоненты, а во втором еще проще. Он использует компоненты DIP на небольшой однослойной печатной плате.

I. Первый дизайн:

[A] Анализ цепей

Вы можете рассмотреть принципиальную схему на рисунке 1. Разъем P1 используется для подключения питания от 6 до 12 В. Конденсатор C6 был использован для уменьшения возможных шумов питания. REG-1 - это знаменитый стабилизатор LDO AMS1117 [1], который стабилизирует напряжение на уровне 5В.

Шаг 1: Рисунок-1: Принципиальная схема автоматического дозатора дезинфицирующего средства для рук (первый вариант)

D2 указывает на правильное подключение питания, а R5 ограничивает ток светодиода. D1 - это диод ИК-передатчика, а R1 ограничивает ток D1, другими словами, он определяет чувствительность датчика. U1 - это знаменитая микросхема таймера 555 [2], которая была настроена для подачи импульса 38 кГц на диод D1 (передатчик). Поворачивая потенциометр R4, вы можете регулировать частоту. C1 и C2 используются для уменьшения шума. U2 - ИК-приемник TSOP1738 [3]. Согласно техническому описанию TSOP17XX: «Серия TSOP17XX - это миниатюрные приемники для инфракрасных систем дистанционного управления. PIN-диод и предусилитель собраны на выводной рамке, эпоксидный корпус выполнен в виде ИК-фильтра. Демодулированный выходной сигнал может быть напрямую декодирован микропроцессором. TSOP17.. - это стандартная серия ИК-приемников дистанционного управления, поддерживающая все основные коды передачи ». TSOP1738 имеет выход с активным низким уровнем. Это означает, что выходной контакт U2 переходит в низкий уровень в присутствии ИК-излучения 38 кГц. Поэтому я использовал дешевый МОП-транзистор NDS356 с P-каналом [4] для управления двигателем постоянного тока (жидкостный насос). D4 - это защитный диод от обратных токов двигателя, а C8 снижает индуктивные шумы двигателя. D3 - это светодиод, который показывает ИК-прием и активацию жидкостного насоса. C4 и C5 использовались для уменьшения шума питания.

[B] Схема печатной платы

На рисунке 2 показана компоновка печатной платы. Как видно, все компоненты, кроме диода ИК-передатчика и ИК-приемника TSOP, являются SMD.

Шаг 2: Рисунок 2: Схема печатной платы автоматического дозатора дезинфицирующего средства для рук (первая конструкция)

Я использовал библиотеки компонентов SamacSys (символы схемы и посадочные места на печатной плате) для AMS1117-5.0 [5], LM555 [6], TSOP1738 [7] и NDS536AP [8]. Библиотеки SamacSys бесплатны и соответствуют стандартам IPC. Использование этих библиотек значительно сокращает время разработки и предотвращает ошибки проектирования. Для установки библиотек вы можете использовать плагин САПР [9] (рисунок 3) или загрузить их из поисковой системы компонентов. Я использовал Altium Designer, поэтому я предпочел использовать плагин Altium.

Шаг 3: Рисунок-3: Поддерживаемые SamacSys подключаемые модули САПР и используемые компоненты в подключаемом модуле Altium Designer

На рисунках 4 и 5 показаны трехмерные изображения верхней и нижней части печатной платы.

Шаг 4: Рисунок-4: 3D-вид с печатной платы (вверху)

Шаг 5: Рисунок 5: 3D-вид с печатной платы (внизу)

[C] Сборка и тестирование В процессе сборки деталей нет ничего особенного. Все компоненты, кроме датчиков TR и RE, являются SMD. У меня было намерение быстро протестировать схему, поэтому я использовал полу самодельную печатную плату без паяльных масок и шелкографии. Ваша задача намного проще с профессиональной печатной платой:-). На рисунке 6 показан прототип.

Шаг 6: Рисунок 6: Прототип дозатора дезинфицирующего средства для рук (первая конструкция) на самодельной печатной плате

После сборки попробуйте отрегулировать R1 и R4, чтобы найти наилучшую подгонку и диапазон обнаружения. R1 определяет мощность (дальность) ИК-излучения, а R4 определяет частоту передачи.

Шаг 7: [D] Спецификация материалов

II. Второй дизайн

[A] Анализ цепей

На рисунке 7 представлена принципиальная схема устройства. Разъем P3 используется для подключения питания + 5V к цепи. Конденсаторы C4 и C5 используются для уменьшения шумов входного источника питания. IC1 - это сердце схемы. Это знаменитый компаратор LM393 [10].

Шаг 8: Рисунок 7: Принципиальная схема автоматического дозатора дезинфицирующего средства для рук (второй вариант)

Согласно спецификации LM393: «Серия LM393 - это двойные независимые прецизионные компараторы напряжения, способные работать с одиночным или раздельным питанием. Эти устройства спроектированы так, чтобы допускать диапазон синфазных помех от уровня до уровня земли при работе с однополярным питанием. Технические характеристики входного напряжения смещения всего 2,0 мВ делают это устройство отличным выбором для многих приложений в бытовой, автомобильной и промышленной электронике ».

Это дешевая и удобная микросхема. Как правило, я предлагаю вам, если ваше приложение является компаратором, просто используйте чипы компаратора вместо OPAMP. Мы использовали первый компаратор микросхемы, а потенциометр R3 определяет порог срабатывания. C2 снижает возможные шумы на среднем штыре потенциометра. D1 - это ИК-передатчик, а D2 - это ИК-приемный диод. D2 подключается к отрицательному выводу (-) компаратора, чтобы сравнивать напряжение с положительным выводом (+). На выходном контакте компаратора активный низкий уровень, однако его лучше подтянуть с помощью R4.

Q1 - это знаменитый PNP-транзистор BD140 [11], который приводит в действие насос (двигатель постоянного тока) и светодиод D3. D4 - это диод обратной защиты, а C3 снижает индуктивные шумы насоса, чтобы не повлиять на стабильность цепи. Наконец, P1 используется для подключения синего 5-миллиметрового светодиода, чтобы указать правильное подключение к источнику питания.

[B] Схема печатной платы

На рисунке 8 показана компоновка печатной платы второй конструкции. Это однослойная печатная плата, и все компоненты DIP. Сделать это своими руками дома довольно легко для всех.

Шаг 9: Рисунок 8: Схема печатной платы автоматического дозатора дезинфицирующего средства для рук (второй вариант)

Как и в первом проекте, я использовал библиотеки компонентов SamacSys (символы схемы и посадочные места печатной платы) для LM393 [12] и BD140 [13]. Библиотеки SamacSys бесплатны и соответствуют стандартам IPC. Для установки библиотек вы можете использовать плагин САПР [9] (рисунок 9) или загрузить их из поисковой системы компонентов. Использование этих библиотек значительно сокращает время разработки и предотвращает ошибки проектирования. Я использовал программное обеспечение САПР Altium Designer, поэтому я предпочел установить подключаемый модуль Altium.

Шаг 10: Рисунок 9: Поддерживаемые SamacSys плагины САПР и используемые компоненты в плагине Altium Designer

На рисунке 10 показан трехмерный вид собранной печатной платы.

Шаг 11: Рисунок 10: 3D-вид с печатной платы (вверху)

[C] Сборка и тестирование

На рисунке 11 показана собранная печатная плата. Это наполовину самодельная печатная плата, которую я использовал, чтобы быстро протестировать концепцию. Вы можете заказать его на изготовление. В пайке ничего особенного нет. Все компоненты DIP. Очень легко. Просто сделай это:-). Эта конструкция проще и даже дешевле первой. Итак, я последовал этому и закончил дозатор дезинфицирующего средства для рук.

Шаг 12: Рисунок 11: Прототип дозатора дезинфицирующего средства (второй вариант) на самодельной печатной плате

На рисунке 12 показан выбранный жидкостный насос. Это, наверное, самый дешевый на рынке, однако я доволен его работой.

Шаг 13: Рисунок 12: Выбранный жидкостный насос для подачи дезинфицирующего средства для рук

Наконец, на рис. 13 показан полный дозатор дезинфицирующего средства для рук. Вы можете выбрать любую похожую стеклянную или пластиковую емкость, например, пластиковую емкость для хранения кофе. Мой выбор - стеклянный контейнер для соуса:-). Я использовал простую медную проволоку, чтобы согнуть и удерживать шланг. Поверните потенциометр R3 от самого низкого уровня чувствительности и немного увеличьте его, чтобы достичь желаемого диапазона обнаружения. НЕ делайте его слишком чувствительным, потому что насос может сработать самопроизвольно без какого-либо спускового механизма!

Шаг 14: Рисунок 13: Полный набор дозатора дезинфицирующего средства для рук своими руками

На рисунке 14 показан диспенсер в темноте. Синий светодиод (P1) обеспечивает привлекательный вид, который должен быть установлен на крышке контейнера.

Шаг 15: Рисунок 14: Вид дозатора дезинфицирующего средства для рук в темноте

Шаг 16: [D] Спецификация материалов

Шаг 17: ссылки

Основная статья:

[1]: Техническое описание AMS1117-5.0:

[2]: Лист данных LM555:

[3]: Лист данных TSOP1738:

[4]: Лист данных NDS356:

[5]: Схематический символ AMS1117-5.0 и посадочное место на печатной плате:

[6]: Схематический символ LM555 и посадочное место на печатной плате:

[7]: Схематический символ TSOP1738 и посадочное место на печатной плате:

[8]: Схематический символ NDS356 и посадочное место на печатной плате:

[9]: Плагины САПР:

[10]: Лист данных LM393:

[11]: Лист данных BD140:

[12]: Схематический символ LM393 и посадочное место на печатной плате:

[13]: Схематический символ BD140 и посадочное место на печатной плате: