پخش کننده ضد عفونی کننده دست بدون تماس بدون آردوینو یا میکروکنترلر: 17 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:52

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 ضد عفونی کننده دست مایعات حیاتی هستند ، اما باید از آنها به درستی استفاده کرد. لمس ظروف الکل یا ضد عفونی کننده دست با دست آلوده می تواند ویروس را به فرد بعدی منتقل کند. در این مقاله ، ما یک دستگاه ضدعفونی کننده دست اتوماتیک می سازیم که از سنسورهای IR برای تشخیص وجود یک دست استفاده می کند و یک پمپ را برای ریختن مایع روی دست فعال می کند. هدف این بود که ارزان ترین و ساده ترین راه حل را پیدا کرده و یک مدار طراحی کنیم. بنابراین از میکروکنترلر یا آردوینو استفاده نشده است. دو طرح معرفی شده است و شما در انتخاب و ساخت هر یک از آنها آزاد هستید. طرح اول از اجزای SMD استفاده می کند و طراحی دوم حتی ساده تر است. از قطعات DIP در یک برد کوچک PCB تک لایه استفاده می کند.

I. طراحی اول:

[A] تحلیل مدار

می توانید نمودار کلی را در شکل 1 در نظر بگیرید. اتصال P1 برای اتصال منبع تغذیه 6 ولت به 12 ولت به مدار استفاده می شود. از خازن C6 برای کاهش صداهای احتمالی تغذیه استفاده شده است. REG-1 تنظیم کننده معروف AMS1117 [1] LDO است که ولتاژ را در 5 ولت تثبیت می کند.

مرحله 1: شکل 1: نمودار شماتیک دستگاه پخش کننده ضدعفونی کننده دست اتوماتیک (اولین طرح)

D2 اتصال برق مناسب را نشان می دهد و R5 جریان LED را محدود می کند. D1 یک دیود فرستنده IR است و R1 جریان D1 را محدود می کند ، به عبارت دیگر ، حساسیت سنسور را تعیین می کند. U1 IC IC تایمر 555 [2] معروف است که برای تزریق پالس 38KHz به دیود D1 (فرستنده) پیکربندی شده است. با چرخاندن پتانسیومتر R4 ، می توانید فرکانس را تنظیم کنید. C1 و C2 برای کاهش نویز استفاده می شود. U2 یک گیرنده IR TSOP1738 است [3]. با توجه به برگه اطلاعات TSOP17XX: "سری TSOP17XX گیرنده های مینیاتوری برای سیستم های کنترل از راه دور مادون قرمز هستند. دیود PIN و پیش تقویت کننده روی قاب سرب مونتاژ می شوند ، بسته اپوکسی به عنوان یک فیلتر IR طراحی شده است. سیگنال خروجی تغییر یافته می تواند مستقیماً توسط یک ریزپردازنده رمزگشایی شود. TSOP17.. سری استاندارد گیرنده های کنترل از راه دور IR است که از تمام کدهای اصلی انتقال پشتیبانی می کند. " TSOP1738 خروجی فعال-پایین را معرفی می کند. این بدان معناست که پین خروجی U2 در حضور نور IR 38KHz پایین می رود. بنابراین من از یک P-Channel ارزان NDS356 MOSFET [4] برای رانندگی موتور DC (پمپ مایع) استفاده کردم. D4 یک دیود محافظ در برابر جریانهای معکوس موتور است و C8 صداهای القایی موتور را کاهش می دهد. D3 یک LED است که نشان دهنده دریافت IR و فعال شدن پمپ مایع است. از C4 و C5 برای کاهش صداهای منبع استفاده شده است.

[B] طرح PCB

شکل 2 طرح PCB را نشان می دهد. همانطور که روشن است ، همه اجزا به جز دیود فرستنده IR و گیرنده IR TSOP SMD هستند.

مرحله 2: شکل 2: طرح PCB دستگاه پخش کننده ضدعفونی کننده دست اتوماتیک (اولین طرح)

من از کتابخانه های جزء SamacSys (نمادهای شماتیک و ردپای PCB) برای AMS1117-5.0 [5] ، LM555 [6] ، TSOP1738 [7] و NDS536AP [8] استفاده کردم. کتابخانه های SamacSys رایگان هستند و از استانداردهای رد پای IPC پیروی می کنند. استفاده از این کتابخانه ها زمان طراحی را به میزان قابل توجهی کاهش می دهد و از خطاهای طراحی جلوگیری می کند. برای نصب کتابخانه ها می توانید از افزونه CAD [9] (شکل 3) استفاده کنید یا آنها را از موتور جستجوی جزء بارگیری کنید. من از Altium Designer استفاده کردم ، بنابراین ترجیح دادم از افزونه Altium استفاده کنم.

مرحله 3: شکل 3: پلاگین های CAD پشتیبانی شده SamacSys و اجزای مورد استفاده در افزونه Altium Designer

شکل 4 و شکل 5 نمای سه بعدی بالا و پایین برد PCB را نشان می دهد

مرحله 4: شکل 4: نمای سه بعدی از برد PCB (بالا)

مرحله 5: شکل -5: نمای سه بعدی از برد PCB (پایین)

[C] Assembly and TestNothing در فرایند مونتاژ قطعات خاص نیست. همه اجزا بجز سنسورهای TR و RE SMD هستند. من قصد داشتم سریع مدار را آزمایش کنم ، بنابراین از یک برد PCB نیمه خانگی بدون ماسک لحیم کاری و صفحه ابریشم استفاده کردم. کار شما با یک برد PCB حرفه ای ساخته شده بسیار ساده تر است:-). شکل 6 نمونه اولیه آن را نشان می دهد.

مرحله 6: شکل 6: نمونه اولیه دستگاه ضدعفونی کننده دست (اولین طرح) بر روی یک برد PCB نیمه خانگی

پس از مونتاژ ، سعی کنید R1 و R4 را تنظیم کنید تا بهترین تناسب و محدوده تشخیص را پیدا کنید. R1 توان IR (محدوده) و R4 فرکانس انتقال را تعریف می کند.

مرحله 7: [D] صورتحساب مواد

II طرح دوم

[A] تحلیل مدار

شکل 7 نمودار شماتیک دستگاه را نشان می دهد. اتصال P3 برای اتصال منبع تغذیه +5V به مدار استفاده می شود. برای کاهش صداهای ورودی ورودی از خازن های C4 و C5 استفاده می شود. IC1 قلب مدار است. این مقایسه کننده معروف LM393 است [10].

مرحله 8: شکل 7: نمودار شماتیک دستگاه پخش کننده ضدعفونی کننده دست اتوماتیک (طرح دوم)

با توجه به برگه اطلاعات LM393: "سری LM393 مقایسه کننده های ولتاژ دقیق مستقل دوگانه هستند که می توانند عملکرد منبع تغذیه منفرد یا جداگانه را انجام دهند. این دستگاهها طوری طراحی شده اند که با عملکرد تک منبع ، محدوده حالت مشترک تا سطح زمین را مجاز کنند. مشخصات ولتاژ جابجایی ورودی تا 2.0 میلی ولت این دستگاه را به گزینه ای عالی برای بسیاری از کاربردها در لوازم الکترونیکی مصرفی ، خودرو و صنعتی تبدیل می کند."

این یک IC ارزان و دستی است. به طور کلی ، من به شما پیشنهاد می کنم اگر برنامه شما یک مقایسه کننده است ، به جای OPAMP از تراشه های مقایسه استفاده کنید. ما از اولین مقایسه کننده تراشه استفاده کردیم و پتانسیومتر R3 آستانه فعال سازی را تعیین می کند. C2 صداهای احتمالی روی پین وسط پتانسیومتر را کاهش می دهد. D1 یک فرستنده IR و D2 یک دیود گیرنده IR است. D2 به پین منفی (-) مقایسه کننده متصل می شود تا با ولتاژ پین مثبت (+) مقایسه شود. پین خروجی مقایسه کننده فعال-کم است ، اما بهتر است با استفاده از R4 کشیده شود.

Q1 ترانزیستور BD140 PNP معروف [11] است که پمپ (موتور DC) و LED D3 را هدایت می کند. D4 یک دیود محافظت معکوس است و C3 صداهای القایی پمپ را کاهش می دهد تا بر پایداری مدار تأثیر نگذارد. در نهایت ، P1 برای اتصال یک LED آبی 5 میلی متری برای نشان دادن اتصال برق مناسب استفاده می شود.

[B] طرح PCB

شکل 8 طرح PCB طرح دوم را نشان می دهد. این یک برد PCB تک لایه است و همه اجزای آن DIP هستند. برای همه آسان است که این DIY را به سرعت در خانه بسازید.

مرحله 9: شکل 8: طرح PCB دستگاه پخش کننده ضدعفونی کننده دست اتوماتیک (طرح دوم)

همانند طراحی اول ، من از کتابخانه های کامپوننت SamacSys (نمادهای شماتیک و ردپای PCB) برای LM393 [12] و BD140 [13] استفاده کردم. کتابخانه های SamacSys رایگان هستند و از استانداردهای IPC استفاده می کنند. برای نصب کتابخانه ها می توانید از افزونه CAD [9] (شکل 9) استفاده کنید یا آنها را از موتور جستجوی جزء بارگیری کنید. استفاده از این کتابخانه ها زمان طراحی را به میزان قابل توجهی کاهش می دهد و از خطاهای طراحی جلوگیری می کند. من از نرم افزار Altium Designer CAD استفاده کردم ، بنابراین ترجیح دادم افزونه Altium را نصب کنم.

مرحله 10: شکل 9: افزونه های CAD پشتیبانی شده SamacSys و اجزای مورد استفاده در افزونه Altium Designer

شکل 10 نمای سه بعدی از برد PCB مونتاژ شده را نشان می دهد.

مرحله 11: شکل 10: نمای سه بعدی از برد PCB (بالا)

[C] مونتاژ و آزمایش

شکل 11 برد مونتاژ PCB را نشان می دهد. این یک برد PCB نیمه خانگی است که برای آزمایش سریع مفهوم از آن استفاده کردم. می توانید برای ساخت سفارش دهید. در لحیم کاری هیچ چیز خاصی وجود ندارد. همه اجزا DIP هستند. بسیار آسان. فقط انجامش بده:-) این طرح راحت تر و حتی ارزان تر از طرح اول است. بنابراین من این یکی را دنبال کردم و دستگاه ضدعفونی کننده دست را تکمیل کردم.

مرحله 12: شکل -11: نمونه اولیه دستگاه ضدعفونی کننده ضد عفونی کننده (طرح دوم) در یک برد PCB نیمه خانگی

شکل 12 پمپ مایع انتخاب شده را نشان می دهد. این احتمالاً ارزان ترین نوع موجود در بازار است ، با این حال ، من از عملکرد آن راضی هستم.

مرحله 13: شکل 12: پمپ مایع انتخاب شده برای مایع ضدعفونی کننده مایع جریان می یابد

در نهایت ، شکل 13 دستگاه ضدعفونی کننده کامل دست را نشان می دهد. شما می توانید هر ظرف شیشه ای یا پلاستیکی مشابه ، مانند یک ظرف پلاستیکی برای نگهداری قهوه را انتخاب کنید. مورد انتخابی من یک ظرف سس شیشه ای است:-). من از یک سیم مسی ساده برای خم شدن و نگه داشتن شیلنگ استفاده کردم. پتانسیومتر R3 را از پایین ترین سطح حساسیت بچرخانید و آن را کمی افزایش دهید تا به محدوده تشخیص دلخواه خود برسید. آن را خیلی حساس نکنید زیرا ممکن است پمپ خود به خود و بدون هیچ ماشه ای عمل کند!

مرحله 14: شکل -13: DIY کامل دستگاه ضدعفونی کننده دست

شکل 14 دستگاه پخش کننده را در تاریکی نشان می دهد. چراغ LED آبی (P1) نمای جذابی را ایجاد می کند که باید روی درب ظرف نصب شود.

مرحله 15: شکل -14: نمای ضدعفونی کننده دست در نمای تاریکی

مرحله 16: [D] قبض مواد

مرحله 17: منابع

مقاله اصلی:

[1]: برگه اطلاعات AMS1117-5.0:

[2]: برگه اطلاعات LM555:

[3]: TSOP1738 Datasheet:

[4]: NDS356 Datasheet:

[5]: AMS1117-5.0 نماد شماتیک و رد پای PCB:

[6]: LM555 نماد شماتیک و رد پای PCB:

[7]: TSOP1738 نماد شماتیک و رد پای PCB:

[8]: NDS356 نماد شماتیک و رد پای PCB:

[9]: افزونه های CAD:

[10]: برگه اطلاعات LM393:

[11]: برگه BD140:

[12]: نماد شماتیک LM393 و رد پای PCB:

[13]: BD140 نماد شماتیک و رد پای PCB: