DIY berührungsloser Händedesinfektionsspender ohne Arduino oder Mikrocontroller - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:16

Wie wir alle wissen, hat der COVID-19-Ausbruch die Welt getroffen und unseren Lebensstil verändert. In diesem Zustand sind Alkohol und Händedesinfektionsmittel lebenswichtige Flüssigkeiten, müssen jedoch ordnungsgemäß verwendet werden. Das Berühren von Alkoholbehältern oder Händedesinfektionsmitteln mit infizierten Händen kann das Virus auf die nächste Person übertragen. In diesem Artikel werden wir einen automatischen Händedesinfektionsspender bauen, der IR-Sensoren verwendet, um die Anwesenheit einer Hand zu erkennen und eine Pumpe aktiviert, um die Flüssigkeit auf die Hand zu gießen. Die Absicht war, die billigste und einfachste Lösung zu finden und eine Schaltung zu entwerfen. Daher wurde kein Mikrocontroller oder Arduino verwendet. Es wurden zwei Designs eingeführt, und Sie können eines davon auswählen und bauen. Das erste Design verwendet SMD-Komponenten und das zweite Design ist noch einfacher. Es verwendet DIP-Komponenten auf einer kleinen einlagigen Leiterplatte.

I. Erster Entwurf:

[A] Schaltungsanalyse

Sie können das schematische Diagramm in Abbildung 1 betrachten. Der P1-Anschluss wird verwendet, um eine 6-V- bis 12-V-Versorgung an den Stromkreis anzuschließen. Der C6-Kondensator wurde verwendet, um die möglichen Versorgungsgeräusche zu reduzieren. Der REG-1 ist der berühmte AMS1117 [1] LDO-Regler, der die Spannung bei 5V stabilisiert.

Schritt 1: Abbildung-1: Schematische Darstellung des automatischen Händedesinfektionsmittelspenders (erstes Design)

D2 zeigt den richtigen Stromanschluss an und R5 begrenzt den LED-Strom. D1 ist eine IR-Sendediode und R1 begrenzt den D1-Strom, bestimmt also die Empfindlichkeit des Sensors. U1 ist der berühmte 555 [2] Timer-IC, der so konfiguriert wurde, dass er einen 38-KHz-Impuls an die D1-Diode (Sender) injiziert. Durch Drehen des R4-Potentiometers können Sie die Frequenz einstellen. C1 und C2 werden verwendet, um Rauschen zu reduzieren. U2 ist ein TSOP1738 IR-Empfänger [3]. Laut TSOP17XX-Datenblatt: „Die TSOP17XX-Serie sind miniaturisierte Empfänger für Infrarot-Fernbedienungssysteme. PIN-Diode und Vorverstärker sind auf dem Leadframe montiert, das Epoxy-Package ist als IR-Filter ausgeführt. Das demodulierte Ausgangssignal kann direkt von einem Mikroprozessor dekodiert werden. TSOP17.. ist die Standard-IR-Fernbedienungsempfängerserie, die alle wichtigen Übertragungscodes unterstützt.“Der TSOP1738 führt einen Active-Low-Ausgang ein. Dies bedeutet, dass der Ausgangspin des U2 in Gegenwart des 38-kHz-IR-Lichts auf Low geht. Daher habe ich einen billigen P-Kanal NDS356 MOSFET [4] verwendet, um den Gleichstrommotor (Flüssigkeitspumpe) anzutreiben. D4 ist eine Schutzdiode gegen Rückströme des Motors und C8 reduziert die induktiven Geräusche des Motors. D3 ist eine LED, die den IR-Empfang und die Aktivierung der Flüssigkeitspumpe anzeigt. C4 und C5 wurden verwendet, um die Versorgungsgeräusche zu reduzieren.

[B] PCB-Layout

Abbildung 2 zeigt das PCB-Layout. Es ist klar, dass alle Komponenten außer der IR-Sendediode und dem TSOP IR-Empfänger SMD sind.

Schritt 2: Abbildung-2: PCB-Layout des automatischen Händedesinfektionsmittelspenders (erstes Design)

Ich habe die SamacSys-Komponentenbibliotheken (Schematic Symbols and PCB Footprints) für AMS1117-5.0 [5], LM555 [6], TSOP1738 [7] und NDS536AP [8] verwendet. Die SamacSys-Bibliotheken sind kostenlos und folgen den IPC-Footprint-Standards. Die Verwendung dieser Bibliotheken reduziert die Entwurfszeit erheblich und verhindert Entwurfsfehler. Um die Bibliotheken zu installieren, können Sie entweder ein CAD-Plugin [9] verwenden (Abbildung 3) oder sie von der Komponenten-Suchmaschine herunterladen. Ich habe Altium Designer verwendet, daher habe ich es vorgezogen, das Altium-Plugin zu verwenden.

Schritt 3: Abbildung-3: Von SamacSys unterstützte CAD-Plugins und die verwendeten Komponenten im Altium Designer-Plugin

Abbildung 4 und Abbildung 5 zeigen 3D-Ansichten der Ober- und Unterseite der Leiterplatte

Schritt 4: Abbildung-4: eine 3D-Ansicht von der Leiterplatte (oben)

Schritt 5: Abbildung-5: eine 3D-Ansicht von der Leiterplatte (unten)

[C] Montage und TestNothing ist im Teilemontageprozess etwas Besonderes. Alle Komponenten außer TR- und RE-Sensoren sind SMD. Ich hatte die Absicht, die Schaltung schnell zu testen, also habe ich eine halbhausgemachte Leiterplatte ohne Lötstopplack und Siebdruck verwendet. Ihre Aufgabe ist mit einer professionell gefertigten Leiterplatte viel einfacher:-). Abbildung 6 zeigt den Prototyp.

Schritt 6: Abbildung 6: ein Prototyp des Handdesinfektionsmittelspenders (erstes Design) auf einer halb-selbstgemachten Leiterplatte

Versuchen Sie nach der Montage, R1 und R4 anzupassen, um die beste Passform und den besten Erfassungsbereich zu finden. R1 definiert die IR-Leistung (Reichweite) und R4 definiert die Sendefrequenz.

Schritt 7: [D] Stückliste

II. Zweites Design

[A] Schaltungsanalyse

Abbildung 7 zeigt die schematische Darstellung des Geräts. Der P3-Anschluss wird verwendet, um die +5V-Versorgung an den Stromkreis anzuschließen. C4- und C5-Kondensatoren werden verwendet, um das Rauschen der Eingangsversorgung zu reduzieren. IC1 ist das Herz der Schaltung. Es ist der berühmte Komparator LM393 [10].

Schritt 8: Abbildung-7: Schematische Darstellung des automatischen Händedesinfektionsmittelspenders (zweite Ausführung)

Laut dem LM393-Datenblatt: „Die LM393-Serie besteht aus zwei unabhängigen Präzisionsspannungskomparatoren, die für den Einzel- oder Split-Versorgungsbetrieb geeignet sind. Diese Geräte sind so ausgelegt, dass sie beim Single-Supply-Betrieb einen Gleichtaktbereich bis zum Boden ermöglichen. Spezifikationen für die Eingangs-Offsetspannung von nur 2,0 mV machen dieses Gerät zu einer ausgezeichneten Wahl für viele Anwendungen in der Unterhaltungs-, Automobil- und Industrieelektronik.“

Es ist ein billiger und handlicher IC. Im Allgemeinen empfehle ich Ihnen, wenn Ihre Anwendung ein Komparator ist, verwenden Sie einfach Komparatorchips anstelle von OPAMPs. Wir haben den ersten Komparator des Chips verwendet und das R3-Potentiometer definiert die Aktivierungsschwelle. C2 reduziert die möglichen Geräusche am mittleren Pin des Potentiometers. D1 ist ein IR-Sender und D2 ist eine IR-Empfängerdiode. D2 ist mit dem negativen Pin (-) des Komparators verbunden, um mit der positiven Pin (+) Spannung verglichen zu werden. Der Ausgangspin des Komparators ist aktiv-niedrig, es ist jedoch besser, mit R4 hochgezogen zu werden.

Q1 ist der berühmte BD140 PNP-Transistor [11], der die Pumpe (DC-Motor) und die D3-LED antreibt. D4 ist eine Verpolungsschutzdiode und C3 reduziert das induktive Rauschen der Pumpe, um die Schaltungsstabilität nicht zu beeinträchtigen. Schließlich wird P1 verwendet, um eine blaue 5-mm-LED anzuschließen, um einen ordnungsgemäßen Stromanschluss anzuzeigen.

[B] PCB-Layout

Abbildung 8 zeigt das PCB-Layout des zweiten Designs. Es ist eine einlagige Leiterplatte und alle Komponenten sind DIP. Ziemlich einfach für jeden, dieses DIY schnell zu Hause zu bauen.

Schritt 9: Abbildung 8: PCB-Layout des automatischen Händedesinfektionsmittelspenders (zweite Ausführung)

Wie beim ersten Design habe ich die SamacSys-Komponentenbibliotheken (Schematic Symbols and PCB Footprints) für den LM393 [12] und BD140 [13] verwendet. SamacSys-Bibliotheken sind kostenlos und folgen den IPC-Footprint-Standards. Um die Bibliotheken zu installieren, können Sie entweder ein CAD-Plugin [9] verwenden (Abbildung 9) oder sie von der Komponenten-Suchmaschine herunterladen. Die Verwendung dieser Bibliotheken reduziert die Entwurfszeit erheblich und verhindert Entwurfsfehler. Ich habe die CAD-Software Altium Designer verwendet, daher habe ich es vorgezogen, das Altium-Plugin zu installieren.

Schritt 10: Abbildung 9: Von SamacSys unterstützte CAD-Plugins und die verwendeten Komponenten im Altium Designer-Plugin

Abbildung 10 zeigt eine 3D-Ansicht der bestückten Leiterplatte.

Schritt 11: Abbildung-10: eine 3D-Ansicht von der Leiterplatte (oben)

[C] Montage und Test

Abbildung 11 zeigt die bestückte Leiterplatte. Es ist eine halbhausgemachte Leiterplatte, mit der ich das Konzept schnell testen konnte. Sie können es zur Herstellung bestellen. Beim Löten ist nichts besonderes. Alle Komponenten sind DIP. Ziemlich einfach. Mach es einfach:-). Dieses Design ist einfacher und sogar billiger als das erste Design. Also bin ich diesem gefolgt und habe das Handdesinfektionsmittelspendergerät fertiggestellt.

Schritt 12: Abbildung 11: ein Prototyp des Desinfektionsmittelspenders (zweites Design) auf einer halb-selbstgemachten Leiterplatte

Abbildung 12 zeigt die ausgewählte Flüssigkeitspumpe. Dies ist wahrscheinlich das billigste auf dem Markt, aber ich bin mit seiner Bedienung zufrieden.

Schritt 13: Abbildung 12: Ausgewählte Flüssigkeitspumpe zum Durchfließen der Händedesinfektionsflüssigkeit

Abbildung 13 schließlich zeigt den kompletten Handdesinfektionsmittelspender. Sie können jeden ähnlichen Glas- oder Kunststoffbehälter auswählen, z. B. einen Kaffeeaufbewahrungsbehälter aus Kunststoff. Mein ausgewählter ist ein Glassaucenbehälter:-). Ich benutzte einen einfachen Kupferdraht, um den Schlauch zu biegen und zu halten. Drehen Sie das R3-Potentiometer von der niedrigsten Empfindlichkeitsstufe und erhöhen Sie es leicht, um den gewünschten Erfassungsbereich zu erreichen. NICHT zu empfindlich machen, da die Pumpe ohne Trigger spontan reagieren kann!

Schritt 14: Abbildung-13: ein komplettes DIY des Händedesinfektionsmittelspenders

Abbildung 14 zeigt den Spender im Dunkeln. Das blaue LED-Licht (P1) bietet eine attraktive Sicht, die auf dem Behälterdeckel montiert werden sollte.

Schritt 15: Abbildung 14: Ansicht des Händedesinfektionsmittelspenders im Dunkeln

Schritt 16: [D] Stückliste

Schritt 17: Referenzen

Hauptartikel:

[1]: AMS1117-5.0 Datenblatt:

[2]: LM555 Datenblatt:

[3]: TSOP1738 Datenblatt:

[4]: NDS356 Datenblatt:

[5]: AMS1117-5.0 Schaltplansymbol und PCB-Footprint:

[6]: LM555 Schaltplansymbol und PCB-Footprint:

[7]: TSOP1738 Schaltplansymbol und PCB-Footprint:

[8]: NDS356 Schaltplansymbol und PCB Footprint:

[9]: CAD-Plugins:

[10]: LM393-Datenblatt:

[11]: BD140 Datenblatt:

[12]: LM393 Schaltplansymbol und PCB-Footprint:

[13]: BD140 Schaltplansymbol und PCB-Footprint: