Circuit dispensador de desinfectant de mans / bricolatge [sense contacte]: 10 passos

2025 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2025-01-13 06:57

Per Hesam Moshiri, [email protected]

Característiques

1. Alta estabilitat i sense sensibilitat a la llum ambiental
2. Tancament acrílic (plexiglàs) tallat amb làser
3. Econòmic
4. Capacitat de control de cabal del desinfectant de mans / alcohol (eficiència)
5. Components del forat passant (fàcils de soldar)
6. Tauler de PCB d'una sola capa (fàcil de fabricar)
7. Microcontrolador ATTiny13 senzill i econòmic
8. Baix consum de corrent en espera

-

Com tots sabem, el brot de COVID-19 va colpejar el món i va canviar el nostre estil de vida. En aquesta condició, l’alcohol i els desinfectants de mans són vitals, cars i en algunes zones difícils de trobar líquids, per tant, s’han d’utilitzar de forma adequada i eficient. A la segona versió del dispositiu dispensador de desinfectant de mans, he abordat els problemes de disseny anteriors i he introduït un dispositiu sense sensibilitat a la llum ambiental i la capacitat de control de cabal de l'alcohol / desinfectant. Per tant, s'abocarà la quantitat suficient de líquid a cada sol·licitud. El disseny utilitza un microcontrolador econòmic ATTiny13.

[A] Anàlisi de circuits

la figura 1 mostra l’esquema esquemàtic del dispositiu. La tasca es podria complir amb diversos sensors i mètodes de disseny, però el meu objectiu era dissenyar un circuit eficient, barat i senzill.

Pas 1: figura 1, diagrama esquemàtic del dispensador automàtic de desinfectant de mans

P2 és un connector XH mascle de 2 pins. S'utilitza per connectar un LED blau de 5 mm que s'hauria de muntar al recinte i al contenidor de desinfectant per a mans / alcohol. R5 limita el corrent del LED. U1 és el mòdul receptor IR TSOP1738 [1] o HS0038. És una unitat completa que s’utilitza per detectar i descodificar senyals IR. La figura 2 mostra el diagrama de blocs d’aquest component.

Pas 2: Figura 2, diagrama de blocs del mòdul de receptor IR TSOP1738 (HS0038)

El mòdul pot acceptar 5V al rail d’alimentació i consumeix uns 5mA. El baix consum de corrent del component ens permet utilitzar un senzill filtre RC (C1 i R3) per eliminar les possibles inestabilitats (falsa detecció de senyal IR) que el soroll de subministrament podria introduir.

La freqüència de tall del filtre RC esmentat es pot simular (com LTSpice) o examinar-se a la pràctica. Per provar el comportament del filtre a la pràctica, he utilitzat un oscil·loscopi Siglent SDS1104X-E i un generador de formes d’ona Siglent SDG1025. Aquests dos dispositius s’han de connectar mitjançant un cable USB. La figura 3 mostra la representació del comportament del filtre. Els càlculs confirmen que la freqüència de tall del filtre ronda els 112Hz a la pràctica. Per obtenir més informació, vegeu el vídeo.

Pas 3: Figura 3, Prova del comportament del filtre RC a la pràctica per Bode Plot i l'oscil·loscopi SDS1104X-E

R4 és una resistència de tracció i C2 redueix els sorolls de sortida U1. D1 és un díode transmissor IR de 5 mm i R1 limita el corrent al díode. El valor R1 podria estar entre 150R i 220R. Una resistència més baixa significa un rang de detecció més alt i viceversa. Vaig utilitzar una resistència de 180R per al R1. Q1 és el 2N7000 [2] MOSFET de canal N que s'utilitzava per encendre / apagar el díode IR D1. R2 limita el corrent de la porta.

IC1 és el microcontrolador ATTiny13 [3]. És un microcontrolador conegut i econòmic que proporciona perifèrics adequats per a aquesta aplicació. PORTB.4 genera un pols d'ona quadrada per al díode del transmissor IR i PORTB.3 detecta el senyal d'activació-baix. PORTB.1 que s’utilitza per enviar el senyal d’activació a la bomba. El cicle de treball d’aquest pols únic defineix el flux d’alcohol o desinfectant de mans. Q2 és el transistor NPN BD139 [4] que solia encendre / apagar la bomba. D3 elimina els corrents d’inductor invers (motor de corrent continu de la bomba) i C5 redueix els sorolls de la bomba. D2 indica l’activació de la bomba. R7 limita el corrent del LED. C3, C4 i C6 s’utilitzen per reduir els sorolls de subministrament.

[B] Disseny de PCB

La figura 4 mostra el disseny de PCB del dispensador automàtic de desinfectant de mans. És una placa de PCB d'una sola capa i tots els paquets de components són forats passants.

Pas 4: Figura 4, Disseny de PCB del dispositiu dispensador automàtic de desinfectant de mans

He utilitzat les biblioteques de components SamacSys per a Q1 [5], Q2 [6] i IC1 [7]. Les biblioteques SamacSys sempre m’ajuden a evitar errors no desitjats i evitar el procés que requereix temps de dissenyar les biblioteques de components des de zero. Hi ha dues opcions per instal·lar i utilitzar les biblioteques. En primer lloc, descarregueu-los i instal·leu-los des de componentsearchengine.com o, en segon lloc, instal·leu-los directament mitjançant els connectors CAD proporcionats [8]. SamacSys ha proporcionat connectors per a gairebé tots els programes CAD de disseny electrònic. En el meu cas, he utilitzat el connector Altium Designer (Figura 5).

Pas 5: Figura 5, els components seleccionats al connector SamacSys Altium Designer

La figura 6 mostra una imatge del primer prototip de treball del tauler dispensador de desinfectant de mans. Veieu el retallable a la placa PCB? Cal evitar qualsevol recepció de senyal IR no desitjada pel mòdul U1. Aquest buit s’omple amb un tros del recinte.

Pas 6: figura 6, la primera placa de prototipus de treball del dispensador de desinfectant de mans

[C] Codi font del microcontrolador

El codi s'ha escrit en C. La part important del codi que "potser" necessiteu modificar és la rutina d'interrupció de desbordament del temporitzador-0:

Pas 7:

"Cas 15" defineix el retard de preactivació. Cal un petit retard perquè l'usuari pugui fixar la mà per sota del sensor i el broquet. "Cas 23" defineix el temps d'activació de la bomba i "cas 372" defineix el retard abans de la propera activació possible. Aquest retard permet a l’usuari prou temps per recollir totes les gotes de desinfectant de mans / alcohol. A més, evita el mal ús del dispositiu i el malbaratament del costós líquid per part de nens o algunes persones. Els fusibles s'han de configurar a la font de rellotge interna de 9,6 MHz sense divisió de rellotge.

[D] Disseny de tancament Corel Draw tallat amb làser

La figura 7 mostra el recinte dissenyat a Corel Draw. Només heu d’enviar el fitxer “sanitizer.cdr” a un taller / empresa de tall per làser i demanar el tall per làser de 2 mm de plexiglàs negre mat (acrílic). La fusta contraxapada fina també està bé.

Pas 8: figura 7, disseny del recinte del dispensador de desinfectant de mans a Corel Draw

La figura 8 mostra la unitat dispensadora automàtica completa de desinfectant de mans. Podeu muntar el recinte al contenidor desitjat. He utilitzat un recipient de vidre.

Pas 9: figura 8, dispensador automàtic de desinfectant de mans amb contenidor de vidre

[E] Declaració de materials

Pas 10: llista de materials

[F] Referències

Font:

[1]: full de dades TSOP1738:

[2]: full de dades 2N7000:

[3]: Full de dades ATTiny13:

[4]: full de dades BD139:

[5]: símbol esquemàtic 2N7000 i petjada del PCB:

[6]: símbol esquemàtic BD139 i petjada del PCB:

[7]: símbol esquemàtic ATTiny13 i petjada de PCB:

[8]: Connectors CAD: