Krug dozatora za dezinfekciju ruku/uradi sam [bez kontakta]: 10 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:32

Napisao Hesam Moshiri, [email protected]

Značajke

1. Visoka stabilnost i bez osjetljivosti na svjetlo okoline
2. Akrilno kućište izrezano laserom (pleksiglas)
3. Isplativ
4. Sposobnost kontrole protoka sredstva za dezinfekciju ruku/alkohola (učinkovitost)
5. Komponente kroz rupe (lako lemljenje)
6. Jednoslojna PCB ploča (lako se izrađuje)
7. Pojedinačni i jeftini mikrokontroler ATTiny13
8. Mala potrošnja struje u stanju pripravnosti

-

Kao što svi znamo, izbijanje COVID-19 pogodilo je svijet i promijenilo naš način života. U tom su stanju alkohol i dezinfekcijska sredstva za ruke vitalni, skupi i u nekim područjima teško je pronaći tekućine, pa se moraju koristiti pravilno i učinkovito. U drugoj verziji uređaja za raspršivanje sredstava za dezinfekciju ruku rješavao sam prethodne probleme s dizajnom i predstavio uređaj koji nije osjetljiv na sposobnost svjetla i protoka alkohola/sredstva za dezinfekciju. Stoga će se pri svakom zahtjevu uliti dovoljna količina tekućine. Dizajn koristi jeftini mikrokontroler ATTiny13.

[A] Analiza kruga

slika 1 prikazuje shematski dijagram uređaja. Zadatak se mogao ispuniti različitim senzorima i metodama projektiranja, međutim moj fokus je bio dizajnirati učinkovit, jeftin i jednostavan sklop.

Korak 1: Slika 1, Shematski dijagram dozatora za automatsko dezinfekciju ruku

P2 je 2-pinski muški XH konektor. Koristi se za spajanje plave LED diode od 5 mm koju treba postaviti na kućište i spremnik za dezinfekciju ruku/alkohol. R5 ograničava struju LED -a. U1 je IC prijemnički modul TSOP1738 [1] ili HS0038. To je cjelovita jedinica koja se koristi za otkrivanje i dekodiranje IC signala. Slika 2 prikazuje blok dijagram ove komponente.

Korak 2: Slika 2, Blok dijagram modula IC prijemnika TSOP1738 (HS0038)

Modul može prihvatiti 5V na opskrbnoj tračnici i troši oko 5mA. Mala potrošnja struje komponente omogućuje nam korištenje jednostavnog RC filtra (C1 i R3) za uklanjanje mogućih nestabilnosti (otkrivanje lažnog IC signala) koje bi mogle uzrokovati šum napajanja.

Granična frekvencija gore spomenutog RC filtra može se simulirati (poput LTSpice) ili ispitati u praksi. Da bih testirao ponašanje filtera u praksi, upotrijebio sam osciloskop Siglent SDS1104X-E i generator valova Siglent SDG1025. Ova dva uređaja moraju biti povezana pomoću USB kabela. Slika 3 prikazuje grafikon ponašanja filtera. Izračuni potvrđuju da je granična frekvencija filtera u praksi oko 112Hz. Za više detalja pogledajte video.

Korak 3: Slika 3, Testiranje ponašanja RC filtra u praksi pomoću Bodeovog grafikona i SDS1104X-E osciloskopa

R4 je vučni otpornik, a C2 smanjuje izlazne šumove U1. D1 je IC predajna dioda od 5 mm, a R1 ograničava struju na diodu. Vrijednost R1 mogla bi biti u rasponu od 150R do 220R. Manji otpor znači veći domet detekcije i obrnuto. Za R1 sam koristio otpornik od 180R. Q1 je 2N7000 [2] N-kanalni MOSFET koji se koristio za uključivanje/isključivanje D1 IR diode. R2 ograničava struju vrata.

IC1 je mikrokontroler ATTiny13 [3]. Poznati je i jeftin mikrokontroler koji pruža odgovarajuću perifernu opremu za ovu aplikaciju. PORTB.4 generira kvadratni valni impuls za diodu IC odašiljača, a PORTB.3 osjeća signal niskog aktiviranja. PORTB.1 služi za slanje aktivacijskog signala crpki. Radni ciklus ovog pojedinačnog impulsa definira protok alkohola ili sredstva za dezinfekciju ruku. Q2 je BD139 [4] NPN tranzistor koji je koristio za uključivanje/isključivanje crpke. D3 uklanja povratne struje induktora (istosmjerni motor crpke), a C5 smanjuje buku crpke. D2 označava aktiviranje crpke. R7 ograničava struju LED diode. C3, C4 i C6 koriste se za smanjenje šumova napajanja.

[B] Raspored PCB -a

Slika 4 prikazuje izgled PCB -a automatskog dozatora za dezinfekciju ruku. To je jednoslojna PCB ploča i svi su paketi komponenti probušeni.

Korak 4: Slika 4, Raspored PCB -a uređaja za automatsko raspršivanje ruku

Koristio sam biblioteke komponenti SamacSys za Q1 [5], Q2 [6] i IC1 [7]. Knjižnice SamacSys uvijek mi pomažu da izbjegnem neželjene pogreške i zaobiđem dugotrajan proces projektiranja biblioteka komponenti od nule. Postoje dvije mogućnosti za instaliranje i korištenje knjižnica. Prvo, preuzimanje i instaliranje s komponentesearchengine.com ili drugo instaliranjem izravno pomoću isporučenih CAD dodataka [8]. SamacSys je osigurao dodatke za gotovo sav CAD softver za elektroničko projektiranje. U mom slučaju koristio sam dodatak Altium Designer (slika 5).

Korak 5: Slika 5, Odabrane komponente u SamacSys Altium Designer dodatku

Slika 6 prikazuje sliku prvog radnog prototipa ploče za doziranje sredstva za dezinfekciju ruku. Vidite li izrez na PCB ploči? Potrebno je spriječiti neželjeni prijem IR signala od strane modula U1. Ova praznina se popunjava komadom kućišta.

Korak 6: Slika 6, prva radna prototipna ploča dozatora za dezinfekciju ruku

[C] Izvorni kod mikrokontrolera

Kôd je napisan na C. Važan dio koda koji biste "možda" morali promijeniti je rutina prekida Timer-0 prelijevanja.:

Korak 7:

“Slučaj 15” definira kašnjenje predaktivacije. Kratko odlaganje potrebno je kako bi korisnik fiksirao ruku ispod senzora i mlaznice. “Slučaj 23” definira vrijeme aktiviranja crpke, a “slučaj 372” definira kašnjenje prije sljedećeg mogućeg uključivanja. Ovo kašnjenje omogućuje korisniku dovoljno vremena da prikupi sve dezinfekcijske ruke/kapljice alkohola. Također, sprječava zloupotrebu uređaja i rasipanje skupe tekućine od strane djece ili nekih pojedinaca. Bitovi osigurača moraju biti postavljeni na unutarnjem izvoru takta 9,6 MHz bez podjele takta.

[D] Laserski izrezano kućište za crtanje Corel Draw

Slika 7 prikazuje projektirano kućište u Corel Drawu. Samo trebate poslati datoteku “sanitizer.cdr” u radionicu/tvrtku za lasersko rezanje i naručiti laserski rez za mat crni pleksiglas od 2 mm (akril). Tanka šperploča je također u redu.

Korak 8: Slika 7, Dizajn kućišta raspršivača za dezinfekciju ruku u Corel Drawu

Slika 8 prikazuje kompletnu automatsku jedinicu za doziranje sredstava za dezinfekciju ruku. Kućište možete montirati na željeni spremnik. Koristio sam staklenu posudu.

Korak 9: Slika 8, Automatski dozator za dezinfekciju ruku sa staklenim spremnikom

[E] Predmet materijala

Korak 10: Opis materijala

[F] Reference

Izvor:

[1]: podatkovni list TSOP1738:

[2]: podatkovni list 2N7000:

[3]: Tehnički list ATTiny13:

[4]: podatkovni list BD139:

[5]: shematski simbol 2N7000 i otisak PCB -a:

[6]: BD139 shematski simbol i otisak PCB -a:

[7]: ATTiny13 shematski simbol i otisak PCB -a:

[8]: CAD dodaci: