Hand Sanitizer Dispenser Circuit/DIY [Non Contact]: 10 steg

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:36

Av Hesam Moshiri, [email protected]

Funktioner

1. Hög stabilitet och ingen känslighet för omgivande ljus
2. Laserskuren akryl (plexiglas) kapsling
3. Kostnadseffektiv
4. Flödeskontrollförmåga för handsprit/alkohol (effektivitet)
5. Genomgående hålskomponenter (lätta att löda)
6. Enskikts kretskort (lätt att tillverka)
7. Enkel och billig ATTiny13 mikrokontroller
8. Låg strömförbrukning i standby

-

Som vi alla vet drabbade COVID-19-utbrottet världen och förändrade vår livsstil. I detta tillstånd är alkohol och handdesinfektionsmedel livsviktiga, dyra och i vissa områden svåra att hitta vätskor, så de måste användas korrekt och effektivt. I den andra versionen av handspritdispenseringsanordningen har jag tagit upp de tidigare designproblemen och introducerat en enhet utan känslighet för omgivande ljus och flödeskontrollförmåga hos alkoholen/desinfektionsmedlet. Därför kommer bara tillräckligt med vätska att hällas på varje begäran. Designen använder en billig ATTiny13 mikrokontroller.

[A] Kretsanalys

figur 1 visar schematisk anordning. Uppgiften kan uppfyllas med en mängd olika sensorer och designmetoder, men mitt fokus var att designa en effektiv, billig och enkel krets.

Steg 1: Figur 1, schematisk diagram över den automatiska handdesinfektionsdispensern

P2 är en 2-polig XH-kontakt. Den används för att ansluta en 5 mm blå lysdiod som ska monteras på höljet och handsprit-/spritbehållaren. R5 begränsar lysdiodens ström. U1 är TSOP1738 [1] eller HS0038 IR -mottagarmodul. Det är en komplett enhet som används för att detektera och avkoda IR -signaler. Figur 2 visar blockschemat för denna komponent.

Steg 2: Figur 2, blockdiagram för TSOP1738 (HS0038) IR -mottagarmodul

Modulen kan acceptera 5V på matningsskenan och den förbrukar cirka 5mA. Låg strömförbrukning av komponenten gör att vi kan använda ett enkelt RC -filter (C1 och R3) för att eliminera eventuella instabiliteter (falsk IR -signaldetektering) som kan introduceras av matningsbruset.

Gränsfrekvensen för ovannämnda RC-filter kan både simuleras (t.ex. LTSpice) eller undersökas i praktiken. För att testa filterets beteende i praktiken använde jag ett Siglent SDS1104X-E-oscilloskop och ett Siglent SDG1025-vågformsgenerator. Dessa två enheter måste anslutas med en USB -kabel. Figur 3 visar buddiagram över filterets beteende. Beräkningarna bekräftar att filterfrekvensen i praktiken är cirka 112 Hz. För mer information, se videon.

Steg 3: Figur 3, Testa RC-filterets beteende i praktiken med Bode Plot och SDS1104X-E-oscilloskopet

R4 är ett pull-up-motstånd och C2 reducerar U1-utgångsljuden. D1 är en 5 mm IR -sändardiod och R1 begränsar strömmen till dioden. R1 -värdet kan ligga i intervallet 150R till 220R. Lägre motstånd betyder högre detektionsområde och vice versa. Jag använde ett 180R -motstånd för R1. Q1 är 2N7000 [2] N-Channel MOSFET som används för att slå på/av D1 IR-dioden. R2 begränsar portens ström.

IC1 är ATTiny13 [3] mikrokontroller. Det är en känd och billig mikrokontroller som tillhandahåller tillräckliga kringutrustning för denna applikation. PORTB.4 genererar en fyrkantvågspuls för IR-sändardioden och PORTB.3 känner av aktiverings-låg-signalen. PORTB.1 används för att skicka aktiveringssignalen till pumpen. Driftscykeln för denna enda puls definierar flödet av alkohol eller handsprit. Q2 är BD139 [4] NPN -transistorn som används för att slå på/stänga av pumpen. D3 eliminerar omvända induktorströmmar (DC -motor i pumpen) och C5 minskar pumpljuden. D2 anger pumpens aktivering. R7 begränsar lysdiodens ström. C3, C4 och C6 används för att minska tillförselljuden.

[B] PCB -layout

Figur 4 visar PCB -layouten för den automatiska handdesinfektionsdispensern. Det är ett enkelsidig PCB-kort och alla komponentpaket är genomgående.

Steg 4: Figur 4, PCB -layout för den automatiska handdesinfektionsenheten

Jag använde SamacSys komponentbibliotek för Q1 [5], Q2 [6] och IC1 [7]. SamacSys bibliotek hjälper mig alltid att undvika oönskade misstag och kringgå den tidskrävande processen att designa komponentbiblioteken från grunden. Det finns två alternativ för att installera och använda biblioteken. För det första, ladda ner och installera dem från componentsearchengine.com eller för det andra genom att installera dem direkt med de medföljande CAD -pluginsna [8]. SamacSys har tillhandahållit plugins för nästan all elektronisk design av CAD -programvara. I mitt fall använde jag Altium Designer -pluginet (figur 5).

Steg 5: Figur 5, de utvalda komponenterna i SamacSys Altium Designer Plugin

Figur 6 visar en bild av den första fungerande prototypen av handdesinfektionsdoseringsbrädan. Ser du utskärningen i kretskortet? Det är nödvändigt att förhindra oönskad IR -mottagning av U1 -modulen. Detta gap fylls med en bit av höljet.

Steg 6: Figur 6, den första arbetsprototypbrädan för handdesinfektionsdispensern

[C] Mikrokontrollerns källkod

Koden har skrivits i C. Den viktiga delen av koden som du "kan" behöva ändra är Timer-0-flödesavbrott:

Steg 7:

”Fall 15” definierar föraktiveringsfördröjningen. En kort fördröjning är nödvändig för användaren att fästa handen under sensorn och munstycket. "Fall 23" definierar pumpens aktiveringstid och "fall 372" definierar fördröjningen innan nästa möjliga aktivering. Denna fördröjning tillåter tillräckligt med tid för användaren att samla alla handsprit-/spritdroppar. Det förhindrar också att enheten missbrukas och slösar bort den dyra vätskan av barn eller vissa individer. Fusebits måste ställas in på 9,6 MHz intern klocka utan klockindelning.

[D] Laserskuren Corel Draw-höljesdesign

Figur 7 visar det utformade höljet i Corel Draw. Du behöver bara skicka filen "sanitizer.cdr" till en laserskärverkstad/företag och beställa laserskärningen för 2 mm matt svart plexiglas (akryl). Tunn plywood är också okej.

Steg 8: Figur 7, designen för handdesinfektionsdispenser i Corel Draw

Figur 8 visar den automatiska dispenseringsenheten för handsprit. Du kan montera höljet på önskad behållare. Jag använde en glasbehållare.

Steg 9: Figur 8, Automatisk handdesinfektionsdispenser med en glasbehållare

[E] Materialförteckning

Steg 10: Materialförteckning

[F] Referenser

Källa:

[1]: TSOP1738 datablad:

[2]: 2N7000 datablad:

[3]: ATTiny13 -datablad:

[4]: BD139 -datablad:

[5]: 2N7000 schematisk symbol och PCB -fotavtryck:

[6]: BD139 schematisk symbol och PCB -fotavtryck:

[7]: ATTiny13 schematisk symbol och PCB -fotavtryck:

[8]: CAD-plugins: