Handdesinfecterend Dispenser Circuit/DIY [Non Contact] - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:14

Door Hesam Moshiri, [email protected]

Functies

1. Hoge stabiliteit en geen gevoeligheid voor omgevingslicht
2. Lasergesneden acryl (plexiglas) behuizing
3. Kostenefficiënt
4. Stroomregeling van de handdesinfectie/alcohol (efficiëntie)
5. Through-hole componenten (gemakkelijk te solderen)
6. Enkellaagse printplaat (gemakkelijk te fabriceren)
7. Enkele en goedkope ATtiny13-microcontroller
8. Laag stand-by stroomverbruik

-

Zoals we allemaal weten, heeft de uitbraak van COVID-19 de wereld getroffen en onze levensstijl veranderd. In deze toestand zijn alcohol en handontsmettingsmiddelen van vitaal belang, duur en in sommige gebieden moeilijk te vinden vloeistoffen, dus moeten ze correct en efficiënt worden gebruikt. In de tweede versie van het dispenser-apparaat voor handdesinfecterend middel heb ik de eerdere ontwerpproblemen aangepakt en een apparaat geïntroduceerd zonder gevoeligheid voor het omgevingslicht en de stroomregeling van het alcohol/desinfecterend middel. Daarom wordt er bij elk verzoek precies voldoende vloeistof gegoten. Het ontwerp maakt gebruik van een goedkope ATTiny13-microcontroller.

[A] Circuitanalyse

figuur 1 toont het schematische diagram van het apparaat. De taak kon worden vervuld door een verscheidenheid aan sensoren en ontwerpmethoden, maar mijn focus lag op het ontwerpen van een efficiënt, goedkoop en eenvoudig circuit.

Stap 1: Afbeelding 1, Schematisch diagram van de automatische dispenser voor handdesinfecterend middel

P2 is een 2-pins mannelijke XH-connector. Het wordt gebruikt om een blauwe LED van 5 mm aan te sluiten die op de behuizing en de handdesinfectie-/alcoholcontainer moet worden gemonteerd. R5 beperkt de stroom van de LED. U1 is de TSOP1738 [1] of HS0038 IR-ontvangermodule. Het is een complete unit die wordt gebruikt voor het detecteren en decoderen van IR-signalen. Figuur 2 toont het blokschema van dit onderdeel.

Stap 2: Afbeelding 2, blokschema van de TSOP1738 (HS0038) IR-ontvangermodule

De module kan 5V accepteren op de voedingsrail en verbruikt ongeveer 5mA. Door het lage stroomverbruik van de component kunnen we een eenvoudig RC-filter (C1 en R3) gebruiken om mogelijke instabiliteiten (detectie van valse IR-signalen) die door de voedingsruis kunnen worden veroorzaakt, te elimineren.

De afsnijfrequentie van het bovengenoemde RC-filter kan zowel worden gesimuleerd (zoals LTSpice) als in de praktijk worden onderzocht. Om het gedrag van het filter in de praktijk te testen, heb ik een Siglent SDS1104X-E-oscilloscoop en een Siglent SDG1025-golfvormgenerator gebruikt. Deze twee apparaten moeten worden aangesloten via een USB-kabel. Figuur 3 toont de bode-plot van het filtergedrag. De berekeningen bevestigen dat de afsnijfrequentie van het filter in de praktijk rond de 112Hz ligt. Bekijk de video voor meer details.

Stap 3: Afbeelding 3, het gedrag van het RC-filter in de praktijk testen door Bode Plot en de SDS1104X-E-oscilloscoop

R4 is een pull-up weerstand en C2 dempt de U1-uitgangsgeluiden. D1 is een 5 mm IR-zenderdiode en R1 begrenst de stroom naar de diode. De R1-waarde kan in het bereik van 150R tot 220R liggen. Lagere weerstand betekent hoger detectiebereik en vice versa. Ik gebruikte een 180R weerstand voor de R1. Q1 is de 2N7000 [2] N-Channel MOSFET die vroeger de D1 IR-diode AAN/UIT schakelde. R2 begrenst de stroom van de poort.

IC1 is de ATTiny13 [3] microcontroller. Het is een bekende en goedkope microcontroller die voldoende randapparatuur levert voor deze toepassing. PORTB.4 genereert een blokgolfpuls voor de IR-zenderdiode en PORTB.3 detecteert het active-low-signaal. PORTB.1 wordt gebruikt om het activeringssignaal naar de pomp te sturen. De werkcyclus van deze enkele puls bepaalt de stroom alcohol of handdesinfecterend middel. Q2 is de BD139 [4] NPN-transistor die gebruikt werd om de pomp AAN/UIT te schakelen. D3 elimineert de omgekeerde inductorstromen (DC-motor van de pomp) en C5 vermindert de pompgeluiden. D2 geeft de pompactivering aan. R7 begrenst de stroom van de LED. C3, C4 en C6 worden gebruikt om de toevoergeluiden te verminderen.

[B] PCB-layout

Afbeelding 4 toont de PCB-layout van de automatische dispenser voor handdesinfecterend middel. Het is een enkellaagse printplaat en alle componentpakketten zijn doorlopende gaten.

Stap 4: Afbeelding 4, PCB-lay-out van de automatische dispenser voor handdesinfecterend middel

Ik gebruikte de SamacSys-componentbibliotheken voor Q1 [5], Q2 [6] en IC1 [7]. De SamacSys-bibliotheken helpen me altijd om ongewenste fouten te voorkomen en het tijdrovende proces van het helemaal opnieuw ontwerpen van de componentbibliotheken te omzeilen. Er zijn twee opties om de bibliotheken te installeren en te gebruiken. Ten eerste door ze te downloaden en te installeren vanaf componentsearchengine.com of ten tweede door ze rechtstreeks te installeren met behulp van de meegeleverde CAD-plug-ins [8]. SamacSys heeft plug-ins geleverd voor bijna alle CAD-software voor elektronisch ontwerpen. In mijn geval gebruikte ik de Altium Designer-plug-in (Figuur 5).

Stap 5: Afbeelding 5, de geselecteerde componenten in de SamacSys Altium Designer Plugin

Afbeelding 6 toont een afbeelding van het eerste werkende prototype van het dispenserbord voor handdesinfecterend middel. Zie je de uitsparing in de printplaat? Het is noodzakelijk om ongewenste IR-signaalontvangst door de U1-module te voorkomen. Dit gat wordt opgevuld met een stuk van de behuizing.

Stap 6: Afbeelding 6, het eerste werkende prototypebord van de dispenser voor handdesinfecterend middel

[C] Broncode van de microcontroller

De code is geschreven in C. Het belangrijkste deel van de code dat u "mogelijk" moet wijzigen, is de Timer-0 overlooponderbrekingsroutine.:

Stap 7:

"geval 15" definieert de pre-activeringsvertraging. Een korte vertraging is nodig voor de gebruiker om zijn hand onder de sensor en het mondstuk te fixeren. "geval 23" definieert de activeringstijd van de pomp en "geval 372" definieert de vertraging tot de volgende mogelijke activering. Deze vertraging geeft de gebruiker voldoende tijd om alle druppels handdesinfecterend middel/alcohol te verzamelen. Het voorkomt ook misbruik van het apparaat en het verspillen van de dure vloeistof door kinderen of sommige personen. Fusebits moeten worden ingesteld op de interne klokbron van 9,6 MHz zonder klokverdeling.

[D] Lasergesneden Corel Draw-behuizingsontwerp

Afbeelding 7 toont de ontworpen behuizing in Corel Draw. U hoeft alleen het bestand "sanitizer.cdr" naar een lasersnijwerkplaats/-bedrijf te sturen en het lasergesneden voor 2 mm matzwart plexiglas (acryl) te bestellen. Dun multiplex is ook goed.

Stap 8: Afbeelding 7, het ontwerp van de dispenser voor handdesinfecterend middel in Corel Draw

Afbeelding 8 toont de complete automatische dispenser voor handdesinfecterend middel. U kunt de behuizing op uw gewenste container monteren. Ik heb een glazen pot gebruikt.

Stap 9: Afbeelding 8, Automatische dispenser voor handdesinfecterend middel met een glazen container

[E] Stuklijst

Stap 10: Stuklijst

[F] Referenties

Bron:

[1]: TSOP1738-gegevensblad:

[2]: 2N7000-gegevensblad:

[3]: ATTiny13-gegevensblad:

[4]: BD139 datasheet:

[5]: 2N7000 schematisch symbool en PCB-voetafdruk:

[6]: BD139 schematisch symbool en PCB-voetafdruk:

[7]: ATTiny13 schematisch symbool en PCB-voetafdruk:

[8]: CAD-plug-ins: