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

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:04

Autor Hesam Moshiri, [email protected]

Karakteristike

1. Visoka stabilnost i bez osjetljivosti na okolno svjetlo
2. Akrilno kućište izrezano laserom (pleksiglas)
3. Isplativo
4. Sposobnost kontrole protoka sredstva za dezinfekciju ruku/alkohola (efikasnost)
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, epidemija COVID-19 pogodila je svijet i promijenila naš način života. U tom su stanju alkohol i sredstva za dezinfekciju ruku vitalni, skupi i u nekim područjima je teško pronaći tekućine, pa se moraju koristiti pravilno i efikasno. U drugoj verziji uređaja za doziranje sredstava za dezinfekciju ruku, rješavao sam prethodne probleme s dizajnom i predstavio uređaj koji nije osjetljiv na sposobnost ambijentalnog svjetla i kontrolu protoka alkohola/sredstva za dezinfekciju. Zbog toga će se na svaki zahtjev uliti samo dovoljna količina tekućine. Dizajn koristi jeftini mikrokontroler ATTiny13.

[A] Analiza kola

slika 1 prikazuje shematski dijagram uređaja. Zadatak se mogao ispuniti različitim senzorima i metodama projektiranja, međutim moj fokus je bio dizajnirati učinkovito, jeftino i jednostavno kolo.

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

P2 je 2-pinski muški XH konektor. Koristi se za povezivanje plave LED diode od 5 mm koju treba postaviti na kućište i posudu za dezinfekciju ruku/alkohol. R5 ograničava struju LED -a. U1 je IC prijemnički modul TSOP1738 [1] ili HS0038. To je potpuna 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 filtera može se simulirati (poput LTSpice) ili ispitati u praksi. Da bih testirao ponašanje filtera u praksi, upotrijebio sam osciloskop Siglent SDS1104X-E i generator talasa 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 filtera u praksi pomoću Bode Plot-a i osciloskopa SDS1104X-E

R4 je pull-up otpornik, a C2 smanjuje izlazne šumove U1. D1 je IC predajna dioda od 5 mm, a R1 ograničava struju na diodu. Vrijednost R1 može 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 kapije.

IC1 je mikrokontroler ATTiny13 [3]. Poznati je i jeftin mikrokontroler koji pruža odgovarajuće periferne uređaje za ovu aplikaciju. PORTB.4 generira kvadratni valni impuls za diodu IC odašiljača, a PORTB.3 osjeća signal niskog aktiviranja. PORTB.1 se koristi za slanje aktivacijskog signala pumpi. 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 pumpe. D3 eliminira obrnute struje induktora (istosmjerni motor pumpe), a C5 smanjuje buku pumpe. D2 označava aktiviranje pumpe. 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 paketi komponenti su kroz rupu.

Korak 4: Slika 4, Raspored PCB -a uređaja za automatsko doziranje sredstava za dezinfekciju ruku

Koristio sam biblioteke komponenti SamacSys za Q1 [5], Q2 [6] i IC1 [7]. Biblioteke SamacSys uvijek mi pomažu da izbjegnem neželjene greške i zaobiđem dugotrajan proces dizajniranja biblioteka komponenti od nule. Postoje dvije mogućnosti za instaliranje i korištenje biblioteka. Prvo, preuzimanjem i instaliranjem sa komponentesearchengine.com ili drugo direktnom instalacijom pomoću isporučenih CAD dodataka [8]. SamacSys je pružio dodatke za gotovo sav CAD softver za elektronsko dizajniranje. 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 sredstava za dezinfekciju ruku. Vidite li izrez na PCB ploči? Potrebno je spriječiti neželjeni prijem IC signala od strane U1 modula. 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" trebali 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 pumpe, a “slučaj 372” definira kašnjenje prije sljedeće moguće aktivacije. Ovo kašnjenje daje korisniku dovoljno vremena da prikupi sve kapi za dezinfekciju ruku/alkohol. Također, sprječava zloupotrebu uređaja i trošenje skupe tekućine od strane djece ili nekih pojedinaca. Bitovi osigurača moraju biti postavljeni na internom izvoru takta 9,6 MHz bez podjele takta.

[D] Corel Draw kućište za lasersko izrezivanje

Slika 7 prikazuje dizajnirano kućište u Corel Draw -u. Samo trebate poslati datoteku “sanitizer.cdr” u radionicu/kompaniju za lasersko rezanje i naručiti lasersko rezanje za mat crni pleksiglas od 2 mm (akril). Tanka šperploča je takođe u redu.

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

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

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

[E] Zbirka materijala

Korak 10: Opis materijala

[F] Reference

Izvor:

[1]: Tehnički list TSOP1738:

[2]: Tehnički list 2N7000:

[3]: Tehnički list ATTiny13:

[4]: Tehnički list BD139:

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

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

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

[8]: CAD dodaci: