Handdesinfektionsmittelspenderkreislauf / DIY [Kontaktlos] - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:15

Von Hesam Moshiri, [email protected]

Merkmale

1. Hohe Stabilität und keine Empfindlichkeit gegenüber dem Umgebungslicht
2. Lasergeschnittenes Gehäuse aus Acryl (Plexiglas)
3. Kosteneffizient
4. Flusskontrollfähigkeit des Händedesinfektionsmittels/Alkohols (Wirksamkeit)
5. Through-Hole-Komponenten (einfach zu löten)
6. Einlagige Leiterplatte (einfach zu fertigen)
7. Einzelner und günstiger ATTiny13 Mikrocontroller
8. Geringer Standby-Stromverbrauch

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Wie wir alle wissen, hat der COVID-19-Ausbruch die Welt getroffen und unseren Lebensstil verändert. In diesem Zustand sind Alkohol und Händedesinfektionsmittel lebenswichtig, teuer und in einigen Bereichen schwer zu finden. Daher müssen sie richtig und effizient verwendet werden. In der zweiten Version der Spendervorrichtung für Händedesinfektionsmittel habe ich die vorherigen Konstruktionsprobleme angegangen und eine Vorrichtung ohne Empfindlichkeit gegenüber dem Umgebungslicht und der Fähigkeit zur Flusskontrolle des Alkohols/Desinfektionsmittels eingeführt. Daher wird bei jeder Anfrage gerade genug Flüssigkeit eingegossen. Das Design verwendet einen billigen ATTiny13-Mikrocontroller.

[A] Schaltungsanalyse

Abbildung 1 zeigt die schematische Darstellung des Geräts. Die Aufgabe konnte durch eine Vielzahl von Sensoren und Designmethoden erfüllt werden, mein Fokus lag jedoch darauf, eine effiziente, kostengünstige und einfache Schaltung zu entwerfen.

Schritt 1: Abbildung 1, Schematische Darstellung des automatischen Händedesinfektionsmittelspenders

P2 ist ein 2-poliger XH-Stecker. Es wird verwendet, um eine 5 mm blaue LED anzuschließen, die am Gehäuse und am Handdesinfektions-/Alkoholbehälter montiert werden sollte. R5 begrenzt den Strom der LED. U1 ist das IR-Empfängermodul TSOP1738 [1] oder HS0038. Es ist eine komplette Einheit, die zum Erfassen und Decodieren von IR-Signalen verwendet wird. Abbildung 2 zeigt das Blockschaltbild dieser Komponente.

Schritt 2: Abbildung 2, Blockschaltbild des IR-Empfängermoduls TSOP1738 (HS0038)

Das Modul kann 5V an der Versorgungsschiene aufnehmen und verbraucht ca. 5mA. Der geringe Stromverbrauch des Bauteils ermöglicht es uns, ein einfaches RC-Filter (C1 und R3) zu verwenden, um mögliche Instabilitäten (Erkennung falscher IR-Signale) zu beseitigen, die durch das Versorgungsrauschen verursacht werden könnten.

Die Grenzfrequenz des oben erwähnten RC-Filters kann sowohl simuliert (zB LTSpice) als auch in der Praxis untersucht werden. Um das Verhalten des Filters in der Praxis zu testen, habe ich ein Siglent SDS1104X-E Oszilloskop und einen Siglent SDG1025 Wellenformgenerator verwendet. Diese beiden Geräte müssen mit einem USB-Kabel verbunden werden. Abbildung 3 zeigt das Bode-Plot des Filterverhaltens. Die Berechnungen bestätigen, dass die Grenzfrequenz des Filters in der Praxis bei etwa 112 Hz liegt. Für weitere Details sehen Sie sich bitte das Video an.

Schritt 3: Abbildung 3, Testen des Verhaltens des RC-Filters in der Praxis mit Bode-Plot und dem SDS1104X-E-Oszilloskop

R4 ist ein Pull-Up-Widerstand und C2 reduziert das U1-Ausgangsrauschen. D1 ist eine 5 mm IR-Sendediode und R1 begrenzt den Strom zur Diode. Der R1-Wert könnte im Bereich von 150R bis 220R liegen. Ein geringerer Widerstand bedeutet eine höhere Erfassungsreichweite und umgekehrt. Ich habe einen 180R-Widerstand für den R1 verwendet. Q1 ist der 2N7000 [2] N-Kanal-MOSFET, der zum Ein- und Ausschalten der D1-IR-Diode verwendet wurde. R2 begrenzt den Strom des Gates.

IC1 ist der Mikrocontroller ATTiny13 [3]. Es ist ein bekannter und billiger Mikrocontroller, der für diese Anwendung geeignete Peripheriegeräte bereitstellt. PORTB.4 erzeugt einen Rechteckwellenimpuls für die IR-Sendediode und PORTB.3 erfasst das Activate-Low-Signal. PORTB.1 wird verwendet, um das Aktivierungssignal an die Pumpe zu senden. Der Arbeitszyklus dieses einzelnen Impulses definiert den Fluss von Alkohol oder Händedesinfektionsmittel. Q2 ist der BD139 [4] NPN-Transistor, der zum Ein- und Ausschalten der Pumpe verwendet wurde. D3 eliminiert die Rückspulenströme (DC-Motor der Pumpe) und C5 reduziert die Pumpengeräusche. D2 zeigt die Pumpenaktivierung an. R7 begrenzt den Strom der LED. C3, C4 und C6 werden verwendet, um das Versorgungsrauschen zu reduzieren.

[B] PCB-Layout

Abbildung 4 zeigt das PCB-Layout des automatischen Händedesinfektionsmittelspenders. Es handelt sich um eine einlagige Leiterplatte und alle Komponentenpakete sind Durchgangsbohrungen.

Schritt 4: Abbildung 4, PCB-Layout des automatischen Handdesinfektionsmittelspenders

Ich habe die SamacSys-Komponentenbibliotheken für Q1 [5], Q2 [6] und IC1 [7] verwendet. Die SamacSys-Bibliotheken helfen mir immer, ungewollte Fehler zu vermeiden und den zeitaufwändigen Prozess der Neuentwicklung der Komponentenbibliotheken zu umgehen. Es gibt zwei Möglichkeiten, die Bibliotheken zu installieren und zu verwenden. Erstens, indem Sie sie von Componentsearchengine.com herunterladen und installieren oder zweitens, indem Sie sie direkt mit den bereitgestellten CAD-Plugins installieren [8]. SamacSys hat Plugins für fast alle CAD-Software für die elektronische Konstruktion bereitgestellt. In meinem Fall habe ich das Altium Designer-Plugin verwendet (Abbildung 5).

Schritt 5: Abbildung 5, die ausgewählten Komponenten im SamacSys Altium Designer Plugin

Abbildung 6 zeigt ein Bild des ersten funktionierenden Prototyps der Spendertafel für Händedesinfektionsmittel. Sehen Sie den Ausschnitt in der Platine? Es ist notwendig, einen ungewollten IR-Signalempfang durch das U1-Modul zu verhindern. Diese Lücke wird mit einem Stück des Gehäuses gefüllt.

Schritt 6: Abbildung 6, die erste funktionierende Prototypenplatine des Händedesinfektionsmittelspenders

[C] Quellcode des Mikrocontrollers

Der Code wurde in C geschrieben. Der wichtige Teil des Codes, den Sie „möglicherweise“ändern müssen, ist die Timer-0-Überlauf-Interrupt-Routine.:

Schritt 7:

„case 15“definiert die Voraktivierungsverzögerung. Der Benutzer braucht eine kurze Verzögerung, um seine Hand unter Sensor und Düse zu fixieren. „case 23“definiert die Pumpenaktivierungszeit und „case 372“definiert die Verzögerung bis zur nächsten möglichen Aktivierung. Diese Verzögerung lässt dem Benutzer genügend Zeit, alle Händedesinfektionsmittel-/Alkoholtropfen zu sammeln. Es verhindert auch, dass das Gerät missbräuchlich verwendet wird und die teure Flüssigkeit durch Kinder oder Einzelpersonen verschwendet wird. Fusebits müssen auf der internen 9,6-MHz-Taktquelle ohne Taktteilung gesetzt werden.

[D] Lasergeschnittenes Corel Draw-Gehäusedesign

Abbildung 7 zeigt das entworfene Gehäuse in Corel Draw. Sie müssen nur die Datei „sanitizer.cdr“an eine Laserschneidwerkstatt/-firma senden und den Laserschnitt für 2mm mattschwarzes Plexiglas (Acryl) bestellen. Dünnes Sperrholz ist auch in Ordnung.

Schritt 8: Abbildung 7, das Gehäusedesign des Handdesinfektionsmittelspenders in Corel Draw

Abbildung 8 zeigt die komplette automatische Spendereinheit für Händedesinfektionsmittel. Sie können das Gehäuse an Ihrem gewünschten Container montieren. Ich habe einen Glasbehälter verwendet.

Schritt 9: Abbildung 8, automatischer Händedesinfektionsmittelspender mit einem Glasbehälter

[E] Stückliste

Schritt 10: Stückliste

[F] Referenzen

Quelle:

[1]: TSOP1738-Datenblatt:

[2]: 2N7000 Datenblatt:

[3]: ATTiny13-Datenblatt:

[4]: BD139 Datenblatt:

[5]: 2N7000 Schaltplansymbol und PCB-Footprint:

[6]: BD139 Schaltplansymbol und PCB-Footprint:

[7]: Schaltplansymbol und PCB-Footprint von ATTiny13:

[8]: CAD-Plugins: