מתקן לחיטוי ידיים ללא מגע ללא ארדואינו או מיקרו -בקר: 17 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:12

כפי שכולנו יודעים, התפרצות COVID-19 פגעה בעולם ושינתה את אורח חיינו. במצב זה, אלכוהול וחיטוי ידיים הם נוזלים חיוניים, אולם יש להשתמש בהם כראוי. נגיעה במיכלי אלכוהול או חיטוי ידיים בידיים נגועות עלולה להפיץ את הנגיף לאדם הבא. במאמר זה נבנה מתקן חיטוי ידני אוטומטי העושה שימוש בחיישני IR לאיתור נוכחות של יד ומפעיל משאבה לשפוך את הנוזל על היד. הכוונה הייתה למצוא את הפתרון הזול והקל ביותר ולעצב מעגל. לכן לא נעשה שימוש בבקרת מיקרו או בארדואינו. הוכנסו שני עיצובים ואתם חופשיים לבחור ולבנות כל אחד מהם. העיצוב הראשון משתמש ברכיבי SMD והעיצוב השני פשוט עוד יותר. הוא משתמש ברכיבי DIP על לוח PCB קטן שכבה אחת.

I. עיצוב ראשון:

[א] ניתוח מעגלים

אתה יכול לשקול את התרשים הסכימטי באיור 1. מחבר P1 משמש לחיבור אספקת 6V עד 12V למעגל. קבל C6 שימש להפחתת רעשי האספקה האפשריים. REG-1 הוא ווסת LDO המפורסם AMS1117 [1] המייצב את המתח ב 5V.

שלב 1: איור 1: תרשים סכמטי של מתקן חיטוי הידיים האוטומטי (עיצוב ראשון)

D2 מציין את חיבור החשמל המתאים ו- R5 מגביל את זרם ה- LED. D1 היא דיודת משדר IR ו- R1 מגביל את זרם D1, במילים אחרות, הוא קובע את רגישות החיישן. U1 הוא ה- 555 [2] טיימר IC המפורסם שהוגדר להזריק דופק של 38KHz לדודה D1 (משדר). על ידי סיבוב פוטנציומטר R4, אתה יכול להתאים את התדירות. C1 ו- C2 משמשים להפחתת רעש. U2 הוא מקלט IR TSOP1738 [3]. על פי גיליון הנתונים של TSOP17XX: "סדרת TSOP17XX הינם מקלטים ממוזערים למערכות שלט רחוק אינפרא אדום. דיודת PIN ומגבר קדם מורכבים על מסגרת העופרת, חבילת האפוקסי מעוצבת כמסנן IR. ניתן לפענח את אות הפלט המופחת ישירות על ידי מעבד מיקרו. TSOP17.. היא סדרת מקלטי השלט הרחוק של IR, התומכת בכל קודי השידור העיקריים. ה- TSOP1738 מציג תפוקה פעילה-נמוכה. זה אומר שסיכת הפלט של U2 יורדת נמוך בנוכחות אור 38KHz IR. לכן השתמשתי ב- MDSFET NDS356 P-Channel זול [4] להנעת מנוע DC (משאבת נוזלים). D4 היא דיודת הגנה מפני זרמים הפוכים של המנוע ו- C8 מפחית את רעשי האינדוקטיביות של המנוע. D3 הוא נורית המצביעה על קליטת IR והפעלת משאבת הנוזל. C4 ו- C5 שימשו להפחתת רעשי האספקה.

[B] פריסת PCB

איור 2 מציג את פריסת ה- PCB. כפי שזה ברור, כל הרכיבים למעט דיודת משדר ה- IR ומקלט ה- TSOP IR הם SMD.

שלב 2: איור 2: פריסת PCB של מתקן חיטוי הידיים האוטומטי (עיצוב ראשון)

השתמשתי בספריות רכיבי SamacSys (סמלים סכמטיים וטביעות רגל PCB) עבור AMS1117-5.0 [5], LM555 [6], TSOP1738 [7] ו- NDS536AP [8]. ספריות SamacSys הינן בחינם ועומדות בתקני IPC. שימוש בספריות אלה מקטין משמעותית את זמן העיצוב ומונע טעויות בעיצוב. כדי להתקין את הספריות תוכל להשתמש בתוסף CAD [9] (איור 3) או להוריד אותן ממנוע חיפוש הרכיבים. השתמשתי ב- Altium Designer, אז העדפתי להשתמש בתוסף Altium.

שלב 3: איור 3: תוספי CAD הנתמכים של SamacSys והרכיבים המשומשים בתוסף של מעצב אלטיום

איור 4 ואיור 5 מדגימים תצוגות תלת -ממדיות של החלק העליון והתחתון של לוח ה- PCB

שלב 4: איור 4: תצוגה תלת-ממדית מלוח הלוח (למעלה)

שלב 5: איור 5: תצוגה תלת-ממדית מלוח הלוח (למטה)

[C] הרכבה ובדיקה שום דבר אינו מיוחד בתהליך הרכבת החלקים. כל הרכיבים למעט חיישני TR ו- RE הם SMD. הייתה לי הכוונה לבדוק במהירות את המעגל, אז השתמשתי בלוח PCB חצי תוצרת בית ללא מסכות הלחמה ומסך משי. המשימה שלך הרבה יותר קלה עם לוח PCB מפוברק:-). איור 6 מציג את אב הטיפוס.

שלב 6: איור 6: אב טיפוס של מכשיר לחיטוי הידיים (עיצוב ראשון) על לוח PCB חצי תוצרת בית

לאחר ההרכבה, נסה להתאים את R1 ו- R4 כדי למצוא את טווח ההתאמה והגילוי הטוב ביותר. R1 מגדיר את עוצמת ה- IR (טווח) ו- R4 הגדיר את תדר השידור.

שלב 7: [D] כתב החומרים

II. עיצוב שני

[א] ניתוח מעגלים

איור 7 מציג את התרשים הסכימטי של המכשיר. מחבר P3 משמש לחיבור אספקת 5V למעגל. קבלים C4 ו- C5 משמשים להפחתת רעשי אספקת הכניסה. IC1 הוא לב המעגל. זהו משווה LM393 המפורסם [10].

שלב 8: איור 7: תרשים סכמטי של מתקן חיטוי הידיים האוטומטי (עיצוב שני)

על פי גיליון הנתונים של LM393: "סדרת LM393 הינה משוואות מתח דיוק עצמאי כפול המסוגלות לפעולת אספקה יחידה או מפוצלת. מכשירים אלה נועדו לאפשר טווח מצבים משותף-עד? מפלס הקרקע עם פעולת האספקה היחידה. מפרטי מתח קיזוז הכניסה הנמוכים עד 2.0 mV הופכים מכשיר זה לבחירה מצוינת עבור יישומים רבים בתחום האלקטרוניקה הצרכנית, הרכב והתעשייה."

זהו IC זול ויעיל. באופן כללי, אני מציע לך אם היישום שלך הוא משווה, פשוט השתמש בשבבי השוואה במקום ב- OPAMP. השתמשנו במשווה הראשון של השבב והפוטנטיומטר R3 מגדיר את סף ההפעלה. C2 מפחית את הרעשים האפשריים בסיכה האמצעית של הפוטנטיומטר. D1 הוא משדר IR ו- D2 הוא דיודת מקלט IR. D2 מחובר לסיכה השלילית (-) של המשווה שיש להשוות למתח הפין החיובי (+). סיכת הפלט של המשווה היא פעילה-נמוכה, עם זאת, עדיף להימשך באמצעות R4.

Q1 הוא הטרנזיסטור BD140 PNP המפורסם [11] המניע את המשאבה (מנוע DC) ואת ה- D3 LED. D4 היא דיודת הגנה הפוכה ו- C3 מפחיתה את רעשי האינדוקציה של המשאבה כדי לא להשפיע על יציבות המעגל. לבסוף, P1 משמש לחיבור LED כחול 5 מ"מ כדי להצביע על חיבור חשמל תקין.

[B] פריסת PCB

איור 8 מציג את פריסת ה- PCB של העיצוב השני. זהו לוח PCB בשכבה אחת וכל הרכיבים הם DIP. די קל לכולם לבנות את ה- DIY הזה בבית במהירות.

שלב 9: איור 8: פריסת PCB של מתקן חיטוי הידיים האוטומטי (עיצוב שני)

כמו בעיצוב הראשון, השתמשתי בספריות רכיבי SamacSys (סמלים סכמטיים וטביעות רגל PCB) עבור LM393 [12] ו- BD140 [13]. ספריות SamacSys הינן בחינם ועוקבות אחר תקני טביעת רגל IPC. כדי להתקין את הספריות תוכל להשתמש בתוסף CAD [9] (איור 9) או להוריד אותן ממנוע חיפוש הרכיבים. שימוש בספריות אלה מקטין משמעותית את זמן העיצוב ומונע טעויות בעיצוב. השתמשתי בתוכנת CAD של Altium Designer, אז העדפתי להתקין את התוסף Altium.

שלב 10: איור 9: תוספי CAD הנתמכים של SamacSys והרכיבים המשומשים בתוסף של מעצב אלטיום

איור 10 מציג מבט תלת -ממדי מלוח הלוח המורכב.

שלב 11: איור 10: תצוגה תלת-ממדית מלוח הלוח (למעלה)

[C] הרכבה ובדיקה

איור 11 מציג את לוח ה- PCB המורכב. זהו לוח PCB חצי תוצרת בית שבו השתמשתי כדי לבדוק במהירות את הרעיון. אתה יכול להזמין אותו לייצור. שום דבר אינו מיוחד בהלחמה. כל הרכיבים הם DIP. די קל. פשוט עשה זאת:-). עיצוב זה קל ואף זול יותר מהעיצוב הראשון. אז עקבתי אחרי זה והשלמתי את מכשיר מתקן לחיטוי הידיים.

שלב 12: איור 11: אב טיפוס של מתקן החיטוי (עיצוב שני) על לוח PCB חצי תוצרת בית

איור 12 מציג את משאבת הנוזל שנבחרה. זה כנראה הזול ביותר בשוק, אולם אני מרוצה מהפעולה שלו.

שלב 13: איור 12: משאבת נוזלים שנבחרה להזרמת נוזל חיטוי הידיים

לבסוף, איור 13 מציג את מתקן חיטוי הידיים המלא. אתה יכול לבחור כל מיכל זכוכית או פלסטיק דומה, כגון מיכל אחסון קפה מפלסטיק. הנבחר שלי הוא מיכל רוטב זכוכית:-). השתמשתי בחוט נחושת פשוט כדי לכופף ולהחזיק את הצינור. סובב את פוטנציומטר R3 מרמת הרגישות הנמוכה ביותר, והגדל אותו מעט כדי להשיג את טווח הגילוי הרצוי. אל תעשה את זה רגיש מדי מכיוון שהמשאבה עלולה לפעול באופן ספונטני ללא כל טריגר!

שלב 14: איור 13: עשה זאת בעצמך מלא של מתקן חיטוי הידיים

איור 14 מראה את המתקן בחושך. אור הנורית הכחולה (P1) נותן מבט אטרקטיבי שצריך להיות מותקן על מכסה המיכל.

שלב 15: איור 14: תצוגת מתקן לחיטוי ידיים בחושך

שלב 16: [D] כתב החומרים

שלב 17: הפניות

המאמר הראשי:

[1]: AMS1117-5.0 גליון נתונים:

[2]: LM555 גליון נתונים:

[3]: TSOP1738 גליון נתונים:

[4]: NDS356 גליון נתונים:

[5]: AMS1117-5.0 סמל סכמטי וטביעת רגל PCB:

[6]: LM555 סמל סכמטי וטביעת רגל PCB:

[7]: TSOP1738 סמל סכמטי וטביעת רגל PCB:

[8]: NDS356 סמל סכמטי וטביעת רגל PCB:

[9]: תוספי CAD:

[10]: LM393 גליון נתונים:

[11]: גיליון נתונים BD140:

[12]: LM393 סמל סכמטי וטביעת רגל PCB:

[13]: סמל סכמטי BD140 וטביעת רגל PCB: