مدار ضدعفونی کننده دست/DIY [بدون تماس]: 10 مرحله

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:51

توسط حسام مشیری ، [email protected]

امکانات

1. ثبات بالا و عدم حساسیت به نور محیط
2. محفظه اکریلیک (پلکسی گلاس) برش لیزری
3. مقرون به صرفه
4. قابلیت کنترل جریان ضدعفونی کننده دست/الکل (کارآیی)
5. اجزای سوراخ دار (لحیم کاری آسان)
6. تخته PCB تک لایه (ساخت آسان)
7. میکروکنترلر تک و ارزان ATTiny13
8. مصرف فعلی آماده به کار کم

-

همانطور که همه می دانیم ، شیوع COVID-19 جهان را تحت تاثیر قرار داد و شیوه زندگی ما را تغییر داد. در این شرایط ، الکل و ضدعفونی کننده های دست بسیار حیاتی ، گران و در برخی از مناطق مایعات به سختی یافت می شوند ، بنابراین باید از آنها به درستی و کارآمد استفاده کرد. در نسخه دوم دستگاه ضدعفونی کننده دست ، مشکلات طراحی قبلی را برطرف کرده و دستگاهی را بدون حساسیت به نور محیط و قابلیت کنترل جریان الکل/ضدعفونی کننده معرفی کردم. بنابراین مقدار کافی مایع بر روی هر درخواست ریخته می شود. در طراحی از میکروکنترلر ارزان ATTiny13 استفاده شده است.

[A] تحلیل مدار

شکل 1 نمودار شماتیک دستگاه را نشان می دهد. این وظیفه را می توان با انواع حسگرها و روش های طراحی انجام داد ، با این حال ، تمرکز من بر طراحی یک مدار کارآمد ، ارزان و ساده بود.

مرحله 1: شکل 1 ، نمودار شماتیک دستگاه ضدعفونی کننده دست اتوماتیک

P2 یک کانکتور 2 پین مردانه XH است. برای اتصال LED آبی 5 میلی متری که باید روی محفظه و محلول ضدعفونی کننده دست/الکل نصب شود استفاده می شود. R5 جریان LED را محدود می کند. U1 ماژول گیرنده TSOP1738 [1] یا HS0038 IR است. این یک واحد کامل است که برای تشخیص و رمزگشایی سیگنالهای IR استفاده می شود. شکل 2 نمودار بلوک این جزء را نشان می دهد.

مرحله 2: شکل 2 ، نمودار بلوک ماژول گیرنده IR TSOP1738 (HS0038)

این ماژول می تواند 5 ولت را در ریل منبع تغذیه قبول کند و حدود 5 میلی آمپر مصرف می کند. مصرف جریان کم قطعه به ما امکان می دهد از یک فیلتر RC ساده (C1 و R3) برای از بین بردن ناپایداری های احتمالی (تشخیص سیگنال IR کاذب) که ممکن است توسط نویز منبع تغذیه ایجاد شود ، استفاده کنیم.

فرکانس قطع فیلتر RC فوق الذکر را می توان هم شبیه سازی کرد (مانند LTSpice) و هم در عمل مورد بررسی قرار گرفت. برای آزمایش رفتار فیلتر در عمل ، از اسیلوسکوپ Siglent SDS1104X-E و ژنراتور شکل موج Siglent SDG1025 استفاده کردم. این دو دستگاه باید با استفاده از کابل USB به یکدیگر متصل شوند. شکل 3 نمودار bode رفتار فیلتر را نشان می دهد. محاسبات تأیید می کند که فرکانس قطع فیلتر در عمل حدود 112 هرتز است. برای جزئیات بیشتر لطفا ویدیو را تماشا کنید.

مرحله 3: شکل 3 ، آزمایش رفتار فیلتر RC در عمل توسط Bode Plot و اسیلوسکوپ SDS1104X-E

R4 یک مقاومت کششی است و C2 صداهای خروجی U1 را کاهش می دهد. D1 یک دیود فرستنده IR 5 میلی متری است و R1 جریان را به دیود محدود می کند. مقدار R1 می تواند در محدوده 150R تا 220R باشد. مقاومت کمتر به معنای محدوده تشخیص بیشتر و بالعکس است. من از یک مقاومت 180R برای R1 استفاده کردم. Q1 MOSFET 2N7000 [2] N-Channel است که برای روشن/خاموش کردن دیود IR D1 استفاده می شود. R2 جریان دروازه را محدود می کند.

IC1 میکروکنترلر ATTiny13 [3] است. این میکروکنترلر شناخته شده و ارزان قیمت است که لوازم جانبی کافی را برای این برنامه فراهم می کند. PORTB.4 یک پالس موج مربعی برای دیود فرستنده IR ایجاد می کند و PORTB.3 سیگنال فعال-پایین را حس می کند. PORTB.1 برای ارسال سیگنال فعال سازی به پمپ استفاده می شود. چرخه وظیفه این نبض واحد جریان الکل یا ضدعفونی کننده دست را مشخص می کند. Q2 ترانزیستور NPN BD139 [4] است که برای روشن/خاموش کردن پمپ استفاده می شود. D3 جریانهای سلف معکوس (موتور DC پمپ) و C5 صداهای پمپ را کاهش می دهد. D2 فعال سازی پمپ را نشان می دهد. R7 جریان LED را محدود می کند. C3 ، C4 و C6 برای کاهش صداهای منبع استفاده می شود.

[B] طرح PCB

شکل 4 طرح PCB دستگاه ضدعفونی کننده اتوماتیک دست را نشان می دهد. این یک برد PCB تک لایه است و همه بسته های کامپوننت از طریق سوراخ هستند.

مرحله 4: شکل 4 ، طرح PCB دستگاه پخش کننده ضدعفونی کننده دست اتوماتیک

من از کتابخانه های جزء SamacSys برای Q1 [5] ، Q2 [6] و IC1 [7] استفاده کردم. کتابخانه های SamacSys همیشه به من کمک می کنند تا از اشتباهات ناخواسته جلوگیری کنم و فرایند وقت گیر طراحی کتابخانه های کامپوننت را از ابتدا دور بزنم. برای نصب و استفاده از کتابخانه ها دو گزینه وجود دارد. اول ، بارگیری و نصب آنها از componentsearchengine.com یا دوم نصب مستقیم آنها با استفاده از افزونه های CAD ارائه شده [8]. SamacSys افزونه هایی را برای تقریباً تمام نرم افزارهای طراحی الکترونیکی CAD ارائه کرده است. در مورد من ، من از افزونه Altium Designer استفاده کردم (شکل 5).

مرحله 5: شکل 5 ، اجزای انتخاب شده در افزونه SamacSys Altium Designer

شکل 6 تصویری از اولین نمونه اولیه تابلو ضدعفونی کننده دست را نشان می دهد. آیا برش را در برد PCB می بینید؟ لازم است از هرگونه دریافت سیگنال IR ناخواسته توسط ماژول U1 جلوگیری شود. این فاصله با یک تکه از محفظه پر می شود.

مرحله 6: شکل 6 ، اولین هیئت مدیره نمونه اولیه دستگاه ضدعفونی کننده دست

[C] کد منبع میکروکنترلر

کد به زبان C نوشته شده است. بخش مهمی از کد که "ممکن است" نیاز به تغییر آن داشته باشید روال وقفه سرریز Timer-0 است:

مرحله 7:

"مورد 15" تأخیر پیش فعال سازی را مشخص می کند. یک تأخیر کوتاه لازم است تا کاربر دست خود را در زیر سنسور و نازل ثابت کند. "مورد 23" زمان فعال سازی پمپ و "مورد 372" تاخیر قبل از فعال سازی احتمالی بعدی را مشخص می کند. این تأخیر به کاربر زمان کافی می دهد تا تمام قطره های ضدعفونی کننده/الکل را جمع آوری کند. همچنین ، از سوء استفاده از دستگاه و هدر دادن مایع گران قیمت توسط کودکان یا برخی افراد جلوگیری می کند. Fusebits باید بر روی منبع ساعت داخلی 9.6 مگاهرتز بدون تقسیم ساعت تنظیم شود.

[D] طراحی محفظه قرعه کشی لیزری برش

شکل 7 محوطه طراحی شده در Corel Draw را نشان می دهد. فقط کافی است فایل “sanitizer.cdr” را به یک کارگاه/شرکت برش لیزر ارسال کنید و برش لیزری را برای پلکسی گلاس مشکی مات 2 میلی متری (اکریلیک) سفارش دهید. تخته سه لا نازک نیز اشکالی ندارد.

مرحله 8: شکل 7 ، طراحی محفظه پخش کننده ضدعفونی کننده دست در Corel Draw

شکل 8 واحد کامل ضدعفونی کننده دست اتوماتیک را نشان می دهد. می توانید محفظه را روی ظرف مورد نظر خود نصب کنید. من از ظرف شیشه ای استفاده کردم.

مرحله 9: شکل 8 ، دستگاه ضدعفونی کننده دست اتوماتیک با یک ظرف شیشه ای

[E] بیل مواد

مرحله 10: صورتحساب مواد

[F] منابع

منبع:

[1]: برگه اطلاعات TSOP1738:

[2]: برگه اطلاعات 2N7000:

[3]: برگه اطلاعات ATTiny13:

[4]: برگه اطلاعات BD139:

[5]: نماد شماتیک 2N7000 و رد پای PCB:

[6]: نماد شماتیک BD139 و رد پای PCB:

[7]: نماد شماتیک ATTiny13 و رد پای PCB:

[8]: افزونه های CAD: