מעגל מתקן לחיטוי ידיים/עשה זאת בעצמך [ללא מגע]: 10 שלבים

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:11

מאת חסאם מושירי, [email protected]

מאפיינים

1. יציבות גבוהה וללא רגישות לאור הסביבה
2. מארז אקרילי (פרספקס) בחיתוך לייזר
3. עלות תועלת
4. יכולת בקרת זרימה של חומר החיטוי ביד/אלכוהול (יעילות)
5. רכיבי חור (קל להלחמה)
6. לוח PCB בשכבה אחת (קל לייצור)
7. מיקרו -בקר ATTiny13 יחיד וזול
8. צריכת זרם המתנה נמוכה

-

כפי שכולנו יודעים, התפרצות COVID-19 פגעה בעולם ושינתה את אורח חיינו. במצב זה, אלכוהול וחיטוי ידיים הם חיוניים, יקרים ובאזורים מסוימים שקשה למצוא נוזלים, ולכן יש להשתמש בהם בצורה נכונה ויעילה. בגרסה השנייה של מכשיר הניקוי ידיים, התייחסתי לבעיות העיצוב הקודמות והצגתי מכשיר ללא רגישות לאור הסביבה ויכולת בקרת הזרימה של האלכוהול/חומר החיטוי. לכן רק כמות נוזלים מספיקה תישפך על כל בקשה. העיצוב משתמש במיקרו -בקר ATTiny13 זול.

[א] ניתוח מעגלים

איור 1 מציג את התרשים הסכימטי של המכשיר. ניתן למלא את המשימה על ידי מגוון חיישנים ושיטות עיצוב, אולם המיקוד שלי היה לתכנן מעגל יעיל, זול ופשוט.

שלב 1: איור 1, תרשים סכמטי של מתקן חיטוי הידיים האוטומטי

P2 הוא מחבר XH זכר בעל 2 פינים. הוא משמש לחיבור LED כחול בגודל 5 מ"מ שצריך להיות מותקן על המארז ומכל החיטוי/אלכוהול. R5 מגביל את הנוכחי של ה- LED. U1 הוא מודול מקלט ה- IR TSOP1738 [1] או HS0038. זוהי יחידה שלמה המשמשת לאיתור ופענוח אותות IR. איור 2 מציג את תרשים הבלוק של רכיב זה.

שלב 2: איור 2, תרשים בלוק של מודול מקלט ה- IR TSOP1738 (HS0038)

המודול יכול לקבל 5V במסילת האספקה והוא צורך בערך 5mA. צריכת זרם נמוכה של הרכיב מאפשרת לנו להשתמש במסנן RC פשוט (C1 ו- R3) כדי לחסל את חוסר היציבות האפשרי (זיהוי אותות IR כוזבים) שעלולים להופיע על ידי רעש האספקה.

ניתן לדמות את תדירות הניתוק של מסנן RC המוזכר לעיל (כגון LTSpice) או לבחון בפועל. כדי לבדוק את התנהגות המסנן בפועל, השתמשתי באוסילוסקופ Siglent SDS1104X-E ובמחולל צורות גל Siglent SDG1025. יש לחבר את שני המכשירים הללו באמצעות כבל USB. איור 3 מציג את עלילת הבוד של התנהגות המסנן. החישובים מאשרים שתדירות הניתוק של המסנן היא בסביבות 112 הרץ בפועל. לפרטים נוספים אנא צפו בסרטון.

שלב 3: איור 3, בדיקת התנהגות מסנן RC בפועל על ידי Bode Plot ואוסילוסקופ SDS1104X-E

R4 הוא נגד משיכה ו- C2 מפחית את רעשי הפלט U1. D1 היא דיודת משדר IR 5 מ"מ ו- R1 מגבילה את הזרם לדיודה. ערך ה- R1 יכול להיות בטווח של 150R עד 220R. התנגדות נמוכה יותר פירושה טווח זיהוי גבוה יותר ולהיפך. השתמשתי בנגד 180R עבור ה- R1. Q1 הוא ה- MOSFET N-Channel 2N7000 [2] המשמש להפעלת/כיבוי דיודת ה- D1 IR. R2 מגביל את זרם השער.

IC1 הוא המיקרו -בקר ATTiny13 [3]. זהו מיקרו -בקר ידוע וזול המספק ציוד היקפי מתאים ליישום זה. PORTB.4 יוצר דופק של גל מרובע עבור דיודת משדר ה- IR ו- PORTB.3 מרגיש את האות ההפעלה-נמוכה. PORTB.1 משמש לשליחת אות ההפעלה למשאבה. מחזור הפעולה של הדופק היחיד הזה מגדיר את זרימת האלכוהול או חיטוי ידיים. Q2 הוא טרנזיסטור NPN BD139 [4] ששימש להפעלת/כיבוי המשאבה. D3 מבטל את זרמי המשרן ההפוך (מנוע DC של המשאבה) ו- C5 מפחית את רעשי המשאבה. D2 מציין את הפעלת המשאבה. R7 מגביל את זרם ה- LED. C3, C4 ו- C6 משמשים להפחתת רעשי האספקה.

[B] פריסת PCB

איור 4 מציג את פריסת ה- PCB של מתקן חיטוי הידיים האוטומטי. זהו לוח PCB חד שכבתי וכל חבילות הרכיבים הן דרך חור.

שלב 4: איור 4, פריסת PCB של מכשיר מתקן החיטוי הידני האוטומטי

השתמשתי בספריות רכיבי SamacSys עבור Q1 [5], Q2 [6] ו- IC1 [7]. ספריות SamacSys תמיד עוזרות לי להימנע מטעויות לא רצויות ולעקוף את התהליך הגוזל זמן של עיצוב ספריות הרכיבים מאפס. ישנן שתי אפשרויות להתקנה ולשימוש בספריות. ראשית, הורדה והתקנתם מ- componentearchengine.com או שנית על -ידי התקנתם ישירות באמצעות תוספי ה- CAD המסופקים [8]. SamacSys סיפקה תוספים כמעט לכל תוכנות ה- CAD בעיצוב אלקטרוני. במקרה שלי, השתמשתי בתוסף Altium Designer (איור 5).

שלב 5: איור 5, הרכיבים הנבחרים בתוסף מעצב Altac של SamacSys

איור 6 מציג תמונה של אב הטיפוס הראשון של לוח המחלקים לחיטוי ידיים. האם אתה רואה את החיתוך בלוח ה- PCB? יש צורך למנוע כל קליטה של אותות IR לא רצויים על ידי מודול U1. פער זה מתמלא בחתיכה מהמארז.

שלב 6: איור 6, לוח האב טיפוס הראשון של מתקן חיטוי הידיים

[C] קוד המקור של הבקר

הקוד נכתב ב- C. החלק החשוב בקוד ש ייתכן שתצטרך לשנות הוא שגרת הפסקת הצפה של טיימר 0:

שלב 7:

"מקרה 15" מגדיר את עיכוב ההפעלה מחדש. למשתמש יש צורך בעיכוב קצר כדי לתקן את ידו מתחת לחיישן ולזרבובית. "מקרה 23" מגדיר את זמן הפעלת המשאבה ו- "מקרה 372" מגדיר את העיכוב לפני ההפעלה האפשרית הבאה. עיכוב זה מאפשר למשתמש מספיק זמן לאסוף את כל טיפות הטיהור/אלכוהול. כמו כן, הוא מונע שימוש לרעה במכשיר ובזבוז הנוזל היקר על ידי ילדים או אנשים מסוימים. יש להגדיר Fusebits על מקור השעון הפנימי של 9.6MHz ללא חלוקת שעון.

[D] עיצוב מארז ציור קורל בחיתוך לייזר

איור 7 מציג את המתחם המעוצב ב- Corel Draw. אתה רק צריך לשלוח את קובץ "sanitizer.cdr" לסדנה/לחיתוך לייזר ולהזמין את חיתוך הלייזר לפרספקס שחור מאט 2 מ"מ (אקריליק). דיקט דק זה גם בסדר.

שלב 8: איור 7, עיצוב מארז מתקן לחיטוי הידיים ב- Corel Draw

איור 8 מציג את יחידת מתקן החיטוי הידנית המלאה. אתה יכול להרכיב את המארז על המיכל הרצוי. השתמשתי במיכל זכוכית.

שלב 9: איור 8, מתקן חיטוי ידני אוטומטי עם מיכל זכוכית

[ה] כתב החומרים

שלב 10: כתב חומרים

[ו] הפניות

מקור:

[1]: גיליון נתונים של TSOP1738:

[2]: גליון נתונים 2N7000:

[3]: גליון נתונים של ATTiny13:

[4]: גליון נתונים BD139:

[5]: סמל סכמטי 2N7000 וטביעת רגל PCB:

[6]: סמל סכמטי BD139 וטביעת רגל PCB:

[7]: סמל סכמטי של ATTiny13 וטביעת רגל PCB:

[8]: תוספי CAD: