DIY handkontaktdispenser utan kontakt utan en Arduino eller en mikrokontroller: 17 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:38

Som vi alla vet drabbade COVID-19-utbrottet världen och förändrade vår livsstil. I detta tillstånd är alkohol och handdesinfektionsmedel viktiga vätskor, men de måste användas på rätt sätt. Att röra alkoholbehållare eller handdesinfektionsmedel med infekterade händer kan sprida viruset till nästa person. I den här artikeln kommer vi att bygga en automatisk handdesinfektionsdispenser som använder IR -sensorer för att upptäcka närvaron av en hand och aktiverar en pump för att hälla vätskan på handen. Avsikten var att hitta den billigaste och enklaste lösningen och designa en krets. Därför har ingen mikrokontroller eller Arduino använts. Två mönster har introducerats och du är fri att välja och bygga någon av dem. Den första designen använder SMD -komponenter och den andra designen är ännu enklare. Den använder DIP -komponenter på ett litet enkelskiktskort.

I. Första designen:

[A] Kretsanalys

Du kan betrakta det schematiska diagrammet i figur 1. P1 -kontakten används för att ansluta 6V till 12V matning till kretsen. C6 -kondensatorn har använts för att minska de möjliga matningsljuden. REG-1 är den berömda AMS1117 [1] LDO-regulatorn som stabiliserar spänningen vid 5V.

Steg 1: Figur 1: Schematisk diagram över den automatiska handdesinfektionsdispensern (första designen)

D2 anger rätt strömanslutning och R5 begränsar LED -strömmen. D1 är en IR -sändardiod och R1 begränsar D1 -strömmen, med andra ord bestämmer den sensorns känslighet. U1 är den berömda 555 [2] timer IC som har konfigurerats för att injicera en 38KHz puls till D1 (sändaren) diod. Genom att vrida på R4 -potentiometern kan du justera frekvensen. C1 och C2 används för att minska buller. U2 är en TSOP1738 IR -mottagare [3]. Enligt TSOP17XX -databladet:”TSOP17XX -serien är miniatyriserade mottagare för infraröda fjärrkontrollsystem. PIN -diod och förförstärkare monteras på ledningsramen, epoxipaketet är utformat som ett IR -filter. Den demodulerade utsignalen kan direkt avkodas av en mikroprocessor. TSOP17.. är standardserien för IR -fjärrkontrollmottagare som stöder alla större överföringskoder.” TSOP1738 introducerar en aktiv-låg effekt. Det betyder att utgångsstiften på U2 blir låg i närvaro av 38KHz IR -ljus. Därför använde jag en billig P-kanal NDS356 MOSFET [4] för att driva likströmsmotorn (vätskepump). D4 är en skyddande diod mot motorns motströmmar och C8 minskar motorns induktiva ljud. D3 är en lysdiod som indikerar IR -mottagning och aktivering av vätskepumpen. C4 och C5 har använts för att minska tillförselljuden.

[B] PCB -layout

Figur 2 visar PCB -layouten. Som det är klart är alla komponenter utom IR -sändardioden och TSOP IR -mottagaren SMD.

Steg 2: Figur 2: PCB-layout för den automatiska handdesinfektionsdispensern (första designen)

Jag använde SamacSys komponentbibliotek (schematiska symboler och PCB-fotavtryck) för AMS1117-5.0 [5], LM555 [6], TSOP1738 [7] och NDS536AP [8]. SamacSys bibliotek är gratis och följer IPC -fotavtrycksstandarder. Genom att använda dessa bibliotek minskar designtiden betydligt och förhindrar designfel. För att installera biblioteken kan du antingen använda ett CAD-plugin [9] (figur 3) eller ladda ner dem från komponentsökmotorn. Jag använde Altium Designer, så jag föredrog att använda Altium -plugin.

Steg 3: Figur 3: SamacSys CAD-plugins som stöds och de använda komponenterna i Altium Designer's plugin

Figur 4 och figur 5 visar 3D -vyer av kretskortets topp och botten

Steg 4: Figur-4: en 3D-vy från kretskortet (upptill)

Steg 5: Figur 5: en 3D-vy från kretskortet (nedtill)

[C] Montering och testNågot är speciellt i delmonteringsprocessen. Alla komponenter utom TR- och RE -sensorer är SMD. Jag hade för avsikt att snabbt testa kretsen, så jag använde ett halvhemmagjort kretskort utan lödmasker och silkscreen. Din uppgift är mycket lättare med ett professionellt tillverkat kretskort:-). Figur 6 visar prototypen.

Steg 6: Figur-6: en prototyp av Dispenser för handdesinfektion (första designen) på ett halvgjord hemmakort

Efter montering, försök att justera R1 och R4 för att hitta det bästa passnings- och detektionsområdet. R1 definierar IR -effekten (intervallet) och R4 definierar överföringsfrekvensen.

Steg 7: [D] Materialförteckning

II. Andra designen

[A] Kretsanalys

Figur 7 visar det schematiska diagrammet över anordningen. P3 -kontakten används för att ansluta +5V -matningen till kretsen. C4- och C5 -kondensatorer används för att minska ingångsljuden. IC1 är kretsens hjärta. Det är den berömda LM393 -jämföraren [10].

Steg 8: Figur-7: Schematisk diagram över den automatiska handdesinfektionsdispensern (andra designen)

Enligt LM393 -databladet:”LM393 -serien är dubbla oberoende precisionsspänningskomparatorer som kan användas för enkel eller delad matning. Dessa enheter är utformade för att möjliggöra ett gemensamt lägesintervall-till? Marknivå med enmatningsenheten. Ingångsspänningsspecifikationer så låga som 2,0 mV gör den här enheten till ett utmärkt val för många applikationer inom konsument-, bil- och industrielektronik.”

Det är en billig och praktisk IC. I allmänhet föreslår jag att om din applikation är en jämförare, helt enkelt använda komparatorchips istället för OPAMP. Vi använde den första jämföraren av chipet och R3 -potentiometern definierar aktiveringströskeln. C2 reducerar eventuella ljud på potentiometerns mittstift. D1 är en IR -sändare och D2 är en IR -mottagardiod. D2 är ansluten till komparatorns negativa stift (-) som ska jämföras med den positiva stiftets (+) spänning. Utgångsstiften på jämförelsen är aktiv-låg, men det är bättre att dras upp med R4.

Q1 är den berömda BD140 PNP -transistorn [11] som driver pumpen (likströmsmotorn) och D3 -lysdioden. D4 är en omvänd skyddsdiod och C3 reducerar pumpens induktiva ljud för att inte påverka kretsstabiliteten. Slutligen används P1 för att ansluta en blå 5 mm LED för att indikera en korrekt strömanslutning.

[B] PCB -layout

Figur 8 visar PCB -layouten för den andra konstruktionen. Det är ett enkelsidig PCB -kort och alla komponenter är DIP. Ganska lätt för alla att bygga denna DIY hemma snabbt.

Steg 9: Figur-8: PCB-layout för automatisk handdesinfektionsdispenser (andra design)

Samma som den första designen använde jag SamacSys komponentbibliotek (schematiska symboler och PCB -fotavtryck) för LM393 [12] och BD140 [13]. SamacSys bibliotek är gratis och följer IPC -fotavtrycksstandarder. För att installera biblioteken kan du antingen använda ett CAD-plugin [9] (figur 9) eller ladda ner dem från komponentsökmotorn. Genom att använda dessa bibliotek minskar designtiden betydligt och förhindrar designfel. Jag använde Altium Designer CAD -programvaran, så jag föredrog att installera Altium -pluginprogrammet.

Steg 10: Figur 9: SamacSys CAD-plugins som stöds och de använda komponenterna i Altium Designer's plugin

Figur 10 visar en 3D -vy från det monterade kretskortet.

Steg 11: Figur-10: en 3D-vy från kretskortet (upptill)

[C] Montering och test

Figur 11 visar det monterade kretskortet. Det är ett halvhemmagjort kretskort som jag använde för att snabbt testa konceptet. Du kan beställa den för tillverkning. Inget är speciellt i lödning. Alla komponenter är DIP. Ganska lätt. Gör det bara:-). Denna design är enklare och till och med billigare än den första designen. Så jag följde den här och slutförde handspritdispensern.

Steg 12: Figur-11: en prototyp av desinfektionsdispensern (andra designen) på ett halvhemmagjort kretskort

Figur 12 visar den valda vätskepumpen. Detta är förmodligen den billigaste på marknaden, men jag är nöjd med dess drift.

Steg 13: Figur-12: Vald vätskepump för att flöda vätskan med handsprit

Slutligen visar figur 13 hela dispensern för handsprit. Du kan välja alla liknande glas- eller plastbehållare, till exempel en förvaringsbehållare i plast. Min utvalda är en glassåsbehållare:-). Jag använde en enkel koppartråd för att böja och hålla i slangen. Vrid R3 -potentiometern från den lägsta känslighetsnivån och öka den något för att uppnå önskat detektionsområde. Gör den INTE för känslig eftersom pumpen kan fungera spontant utan någon utlösare!

Steg 14: Figur-13: en komplett DIY-handbehandlingsdispenser

Figur 14 visar dispensern i mörkret. Den blå LED -lampan (P1) ger en attraktiv vy som bör monteras på behållarlocket.

Steg 15: Figur-14: Hand Sanitizer Dispenser View in the Dark

Steg 16: [D] Materiallista

Steg 17: Referenser

Huvudartikel:

[1]: AMS1117-5.0 Datablad:

[2]: LM555 Datablad:

[3]: TSOP1738 Datablad:

[4]: NDS356 Datablad:

[5]: AMS1117-5.0 Schematisk symbol och PCB-fotavtryck:

[6]: LM555 Schematisk symbol och PCB -fotavtryck:

[7]: TSOP1738 Schematisk symbol och PCB -fotavtryck:

[8]: NDS356 Schematisk symbol och PCB -fotavtryck:

[9]: CAD-insticksprogram:

[10]: LM393 Datablad:

[11]: BD140 Datablad:

[12]: LM393 Schematisk symbol och PCB -fotavtryck:

[13]: BD140 schematisk symbol och PCB -fotavtryck: