DIY Non Contact Hand Sanitizer Dispenser zonder een Arduino of een microcontroller - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:15

Zoals we allemaal weten, heeft de uitbraak van COVID-19 de wereld getroffen en onze levensstijl veranderd. In deze toestand zijn alcohol en handdesinfecterende middelen essentiële vloeistoffen, maar ze moeten op de juiste manier worden gebruikt. Het aanraken van alcoholcontainers of handdesinfectiemiddelen met geïnfecteerde handen kan het virus naar de volgende persoon verspreiden. In dit artikel zullen we een automatische dispenser voor handdesinfectie bouwen die IR-sensoren gebruikt om de aanwezigheid van een hand te detecteren en een pomp activeert om de vloeistof op de hand te gieten. De bedoeling was om de goedkoopste en gemakkelijkste oplossing te vinden en een circuit te ontwerpen. Daarom is er geen Microcontroller of Arduino gebruikt. Er zijn twee ontwerpen geïntroduceerd en u bent vrij om ze te selecteren en te bouwen. Het eerste ontwerp maakt gebruik van SMD-componenten en het tweede ontwerp is nog eenvoudiger. Het maakt gebruik van DIP-componenten op een kleine enkellaagse printplaat.

I. Eerste ontwerp:

[A] Circuitanalyse

U kunt het schematische diagram in figuur 1 bekijken. De P1-connector wordt gebruikt om 6V tot 12V-voeding op het circuit aan te sluiten. De C6-condensator is gebruikt om de mogelijke voedingsruis te verminderen. De REG-1 is de bekende AMS1117 [1] LDO regelaar die de spanning stabiliseert op 5V.

Stap 1: Afbeelding-1: Schematisch diagram van de automatische dispenser voor handdesinfecterend middel (eerste ontwerp)

D2 geeft de juiste stroomaansluiting aan en R5 begrenst de LED-stroom. D1 is een IR-zenderdiode en R1 begrenst de D1-stroom, met andere woorden, het bepaalt de gevoeligheid van de sensor. U1 is het beroemde 555 [2] timer-IC dat is geconfigureerd om een puls van 38 kHz te injecteren in de D1 (zender) diode. Door aan de R4-potentiometer te draaien, kunt u de frequentie aanpassen. C1 en C2 worden gebruikt om ruis te verminderen. U2 is een TSOP1738 IR-ontvanger [3]. Volgens de TSOP17XX-datasheet: “De TSOP17XX-serie zijn geminiaturiseerde ontvangers voor infraroodafstandsbedieningssystemen. PIN-diode en voorversterker zijn gemonteerd op het leadframe, het epoxypakket is ontworpen als een IR-filter. Het gedemoduleerde uitgangssignaal kan direct worden gedecodeerd door een microprocessor. TSOP17.. is de standaard serie IR-afstandsbedieningsontvangers, die alle belangrijke transmissiecodes ondersteunt.” De TSOP1738 introduceert een actief-laag uitgang. Het betekent dat de uitgangspen van de U2 laag wordt in aanwezigheid van het 38KHz IR-licht. Daarom heb ik een goedkope P-Channel NDS356 MOSFET [4] gebruikt om de gelijkstroommotor (vloeistofpomp) aan te drijven. D4 is een beschermende diode tegen tegenstromen van de motor en C8 vermindert de inductieve geluiden van de motor. D3 is een LED die de IR-ontvangst en activering van de vloeistofpomp aangeeft. C4 en C5 zijn gebruikt om de toevoergeluiden te verminderen.

[B] PCB-layout

Figuur 2 toont de PCB-layout. Zoals duidelijk is, zijn alle componenten behalve de IR-zenderdiode en de TSOP IR-ontvanger SMD.

Stap 2: Afbeelding 2: PCB-lay-out van de automatische dispenser voor handdesinfecterend middel (eerste ontwerp)

Ik gebruikte de SamacSys-componentbibliotheken (Schematic Symbols and PCB Footprints) voor de AMS1117-5.0 [5], LM555 [6], TSOP1738 [7] en NDS536AP [8]. De SamacSys-bibliotheken zijn gratis en volgen de IPC-footprint-standaarden. Het gebruik van deze bibliotheken verkort de ontwerptijd aanzienlijk en voorkomt ontwerpfouten. Om de bibliotheken te installeren, kunt u ofwel een CAD-plug-in [9] (figuur 3) gebruiken of ze downloaden van de component-zoekmachine. Ik gebruikte Altium Designer, dus ik gaf de voorkeur aan de Altium-plug-in.

Stap 3: Afbeelding 3: door SamacSys ondersteunde CAD-plug-ins en de gebruikte componenten in de plug-in van Altium Designer

Afbeelding 4 en afbeelding 5 tonen 3D-aanzichten van de boven- en onderkant van de printplaat

Stap 4: Figuur 4: een 3D-weergave van de printplaat (boven)

Stap 5: Figuur-5: een 3D-weergave van de printplaat (onder)

[C] Assembleren en testenEr is niets bijzonders aan het assemblageproces van onderdelen. Alle componenten behalve TR- en RE-sensoren zijn SMD. Ik had de bedoeling om de schakeling snel te testen, dus gebruikte ik een semi-zelfgemaakte printplaat zonder soldeermaskers en zeefdruk. Uw taak is veel gemakkelijker met een professioneel gefabriceerde printplaat:-). Figuur 6 toont het prototype.

Stap 6: Afbeelding 6: een prototype van de dispenser voor handdesinfecterend middel (eerste ontwerp) op een semi-zelfgemaakte printplaat

Probeer na montage de R1 en R4 af te stellen om de beste pasvorm en detectiebereik te vinden. R1 definieert het IR-vermogen (bereik) en R4 definieert de zendfrequentie.

Stap 7: [D] Stuklijst

II. Tweede ontwerp

[A] Circuitanalyse

Figuur 7 toont het schematische diagram van het apparaat. De P3-connector wordt gebruikt om de +5V-voeding op het circuit aan te sluiten. C4- en C5-condensatoren worden gebruikt om de invoergeluiden te verminderen. IC1 is het hart van de schakeling. Het is de beroemde LM393-vergelijker [10].

Stap 8: Afbeelding 7: Schematisch diagram van de automatische dispenser voor handdesinfecterend middel (tweede ontwerp)

Volgens de LM393-datasheet: De LM393-serie zijn dubbele onafhankelijke precisiespanningscomparators die in staat zijn om met een enkele of gesplitste voeding te werken. Deze apparaten zijn ontworpen om een common mode-bereik tot grondniveau mogelijk te maken met de werking met één voeding. Ingangs-offsetspanningsspecificaties van slechts 2,0 mV maken dit apparaat een uitstekende keuze voor vele toepassingen in consumenten-, automobiel- en industriële elektronica.”

Het is een goedkoop en handig IC. Over het algemeen raad ik u aan om als uw toepassing een comparator is, gewoon comparatorchips te gebruiken in plaats van OPAMP's. We gebruikten de eerste comparator van de chip en de R3-potentiometer definieert de activeringsdrempel. C2 reduceert de mogelijke geluiden op de middelste pin van de potentiometer. D1 is een IR-zender en D2 is een IR-ontvangerdiode. D2 is verbonden met de negatieve pin (-) van de comparator om te vergelijken met de positieve pin (+) spanning. De uitgangspen van de comparator is actief-laag, maar het is beter om met R4 omhoog te worden getrokken.

Q1 is de beroemde BD140 PNP-transistor [11] die de pomp (DC-motor) en de D3-LED aandrijft. D4 is een omgekeerde beschermingsdiode en C3 vermindert de inductieve geluiden van de pomp om de circuitstabiliteit niet te beïnvloeden. Ten slotte wordt P1 gebruikt om een blauwe 5 mm LED aan te sluiten om een goede stroomaansluiting aan te geven.

[B] PCB-layout

Figuur 8 toont de PCB-layout van het tweede ontwerp. Het is een enkellaags printplaat en alle componenten zijn DIP. Vrij eenvoudig voor iedereen om deze DIY snel thuis te bouwen.

Stap 9: Afbeelding 8: PCB-layout van de automatische dispenser voor handdesinfecterend middel (tweede ontwerp)

Hetzelfde als het eerste ontwerp, gebruikte ik de SamacSys-componentenbibliotheken (schematische symbolen en PCB-voetafdrukken) voor de LM393 [12] en BD140 [13]. SamacSys-bibliotheken zijn gratis en volgen de IPC-footprint-standaarden. Om de bibliotheken te installeren, kunt u ofwel een CAD-plug-in [9] (figuur 9) gebruiken of ze downloaden van de componenten-zoekmachine. Het gebruik van deze bibliotheken verkort de ontwerptijd aanzienlijk en voorkomt ontwerpfouten. Ik gebruikte de Altium Designer CAD-software, dus ik gaf er de voorkeur aan de Altium-plug-in te installeren.

Stap 10: Afbeelding 9: door SamacSys ondersteunde CAD-plug-ins en de gebruikte componenten in de plug-in van Altium Designer

Figuur 10 toont een 3D-aanzicht van de geassembleerde printplaat.

Stap 11: Figuur 10: een 3D-weergave van de printplaat (boven)

[C] Montage en Test

Figuur 11 toont de geassembleerde printplaat. Het is een semi-zelfgemaakte printplaat die ik heb gebruikt om het concept snel te testen. U kunt het bestellen voor fabricage. Er is niets bijzonders aan solderen. Alle componenten zijn DIP. Vrij eenvoudig. Doe het gewoon:-). Dit ontwerp is eenvoudiger en zelfs goedkoper dan het eerste ontwerp. Dus ik volgde deze en voltooide het dispenser-apparaat voor handdesinfecterend middel.

Stap 12: Figuur 11: een prototype van de Sanitizer Dispenser (tweede ontwerp) op een semi-zelfgemaakte printplaat

Afbeelding 12 toont de geselecteerde vloeistofpomp. Dit is waarschijnlijk de goedkoopste op de markt, maar ik ben tevreden met de werking ervan.

Stap 13: Afbeelding 12: Geselecteerde vloeistofpomp om de handdesinfectievloeistof te laten stromen

Ten slotte toont figuur 13 de complete dispenser voor handdesinfecterend middel. U kunt elke soortgelijke glazen of plastic container selecteren, zoals een plastic koffie-opslagcontainer. Mijn geselecteerde is een glazen sauscontainer:-). Ik gebruikte een eenvoudige koperdraad om de slang te buigen en vast te houden. Draai de R3-potentiometer van het laagste gevoeligheidsniveau en verhoog deze iets om het gewenste detectiebereik te bereiken. Maak het NIET te gevoelig omdat de pomp spontaan kan werken zonder enige trigger!

Stap 14: Afbeelding 13: een complete DIY van de dispenser voor handdesinfecterend middel

Afbeelding 14 toont de dispenser in het donker. Het blauwe LED-lampje (P1) geeft een mooi uitzicht dat op het deksel van de container moet worden gemonteerd.

Stap 15: Afbeelding 14: Dispenser voor handdesinfecterend middel in het donker

Stap 16: [D] Stuklijst

Stap 17: Referenties

Hoofdartikel:

[1]: AMS1117-5.0 Gegevensblad:

[2]: LM555 Gegevensblad:

[3]: TSOP1738 Gegevensblad:

[4]: NDS356-gegevensblad:

[5]: AMS1117-5.0 Schematisch symbool en PCB-voetafdruk:

[6]: LM555 schematisch symbool en PCB-voetafdruk:

[7]: TSOP1738 schematisch symbool en PCB-voetafdruk:

[8]: NDS356 schematisch symbool en PCB-voetafdruk:

[9]: CAD-plug-ins:

[10]: LM393 Gegevensblad:

[11]: BD140-gegevensblad:

[12]: LM393 schematisch symbool en PCB-voetafdruk:

[13]: BD140 schematisch symbool en PCB-voetafdruk: