วงจรจ่ายเจลทำความสะอาดมือ/DIY [ไม่สัมผัส]: 10 ขั้นตอน

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:02

โดย Hesam Moshiri, [email protected]

คุณสมบัติ

1. มีความเสถียรสูงและไม่ไวต่อแสงโดยรอบ
2. กล่องอะครีลิคตัดด้วยเลเซอร์ (ลูกแก้ว)
3. คุ้มค่า
4. ความสามารถในการควบคุมการไหลของเจลทำความสะอาดมือ/แอลกอฮอล์ (ประสิทธิภาพ)
5. ส่วนประกอบผ่านรู (ง่ายต่อการบัดกรี)
6. บอร์ด PCB ชั้นเดียว (ง่ายต่อการประดิษฐ์)
7. ไมโครคอนโทรลเลอร์ ATTiny13 ตัวเดียวและราคาถูก
8. การบริโภคกระแสไฟสแตนด์บายต่ำ

-

อย่างที่เราทราบกันดีว่าการระบาดของ COVID-19 ส่งผลกระทบต่อโลกและเปลี่ยนวิถีชีวิตของเรา ในสภาพเช่นนี้ แอลกอฮอล์และเจลทำความสะอาดมือมีความสำคัญ มีราคาแพง และในบางพื้นที่หาของเหลวได้ยาก ดังนั้นจึงต้องใช้อย่างเหมาะสมและมีประสิทธิภาพ ในรุ่นที่สองของอุปกรณ์จ่ายเจลทำความสะอาดมือ ฉันได้กล่าวถึงปัญหาการออกแบบก่อนหน้านี้และแนะนำอุปกรณ์ที่ไม่ไวต่อแสงโดยรอบและความสามารถในการควบคุมการไหลของแอลกอฮอล์/น้ำยาฆ่าเชื้อ ดังนั้นจะเทของเหลวในปริมาณที่เพียงพอในแต่ละคำขอ การออกแบบใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์ ATTiny13 ราคาถูก

[A] การวิเคราะห์วงจร

รูปที่ 1 แสดงแผนผังของอุปกรณ์ งานนี้สามารถบรรลุผลได้ด้วยเซ็นเซอร์และวิธีการออกแบบที่หลากหลาย อย่างไรก็ตาม จุดสนใจของฉันคือการออกแบบวงจรที่มีประสิทธิภาพ ราคาถูก และเรียบง่าย

ขั้นตอนที่ 1: รูปที่ 1 แผนผังของเครื่องจ่ายเจลทำความสะอาดมืออัตโนมัติ

P2 เป็นขั้วต่อ XH ตัวผู้ 2 ขา ใช้สำหรับเชื่อมต่อไฟ LED สีฟ้าขนาด 5 มม. ที่ควรติดตั้งบนตัวเครื่องและภาชนะบรรจุเจลทำความสะอาดมือ/แอลกอฮอล์ R5 จำกัดกระแสไฟ LED U1 คือโมดูลตัวรับสัญญาณ IR TSOP1738 [1] หรือ HS0038 เป็นหน่วยสมบูรณ์ที่ใช้สำหรับตรวจจับและถอดรหัสสัญญาณ IR รูปที่ 2 แสดงแผนภาพบล็อกของส่วนประกอบนี้

ขั้นตอนที่ 2: รูปที่ 2 บล็อกไดอะแกรมของโมดูลตัวรับ IR TSOP1738 (HS0038)

โมดูลสามารถรับ 5V ที่รางจ่ายไฟและกินไฟประมาณ 5mA การสิ้นเปลืองกระแสไฟต่ำของส่วนประกอบทำให้เราใช้ตัวกรอง RC แบบง่าย (C1 และ R3) เพื่อขจัดความไม่เสถียรที่อาจเกิดขึ้น (การตรวจจับสัญญาณ IR เท็จ) ที่อาจเกิดจากสัญญาณรบกวนของแหล่งจ่าย

ความถี่ตัดของตัวกรอง RC ที่กล่าวถึงข้างต้นสามารถจำลองได้ทั้งแบบจำลอง (เช่น LTSpice) หรือตรวจสอบในทางปฏิบัติ เพื่อทดสอบพฤติกรรมของตัวกรองในทางปฏิบัติ ฉันใช้ออสซิลโลสโคป Siglent SDS1104X-E และเครื่องกำเนิดสัญญาณ Siglent SDG1025 อุปกรณ์ทั้งสองนี้ต้องเชื่อมต่อโดยใช้สาย USB รูปที่ 3 แสดงพล็อตลางบอกเหตุของพฤติกรรมของตัวกรอง การคำนวณยืนยันว่าความถี่ตัดของตัวกรองอยู่ที่ประมาณ 112Hz ในทางปฏิบัติ สำหรับรายละเอียดเพิ่มเติมโปรดดูวิดีโอ

ขั้นตอนที่ 3: รูปที่ 3 การทดสอบพฤติกรรมของตัวกรอง RC ในทางปฏิบัติโดย Bode Plot และ SDS1104X-E Oscilloscope

R4 เป็นตัวต้านทานแบบดึงขึ้นและ C2 ช่วยลดสัญญาณรบกวนเอาต์พุต U1 D1 เป็นไดโอดส่งสัญญาณ IR ขนาด 5 มม. และ R1 จะจำกัดกระแสไว้ที่ไดโอด ค่า R1 อาจอยู่ในช่วง 150R ถึง 220R ความต้านทานต่ำหมายถึงช่วงการตรวจจับที่สูงขึ้นและในทางกลับกัน ฉันใช้ตัวต้านทาน 180R สำหรับ R1 Q1 คือ 2N7000 [2] N-Channel MOSFET ที่ใช้ในการเปิด/ปิดไดโอด IR D1 R2 จำกัดกระแสของเกท

IC1 คือไมโครคอนโทรลเลอร์ ATTiny13 [3] เป็นไมโครคอนโทรลเลอร์ที่รู้จักและราคาถูกซึ่งมีอุปกรณ์ต่อพ่วงเพียงพอสำหรับแอปพลิเคชันนี้ PORTB.4 สร้างพัลส์คลื่นสี่เหลี่ยมสำหรับไดโอดส่งสัญญาณ IR และ PORTB.3 ตรวจจับสัญญาณเปิดใช้งาน-ต่ำ PORTB.1 ใช้สำหรับส่งสัญญาณการเปิดใช้งานไปยังปั๊ม รอบการทำงานของพัลส์เดี่ยวนี้กำหนดการไหลของแอลกอฮอล์หรือเจลทำความสะอาดมือ Q2 คือทรานซิสเตอร์ BD139 [4] NPN ที่ใช้เปิด/ปิดปั๊ม D3 กำจัดกระแสเหนี่ยวนำย้อนกลับ (มอเตอร์กระแสตรงของปั๊ม) และ C5 ช่วยลดเสียงรบกวนของปั๊ม D2 หมายถึงการเปิดใช้งานปั๊ม R7 จำกัดกระแสไฟ LED C3, C4 และ C6 ใช้เพื่อลดสัญญาณรบกวนของอุปทาน

[B] เค้าโครง PCB

รูปที่ 4 แสดงรูปแบบ PCB ของเครื่องจ่ายเจลทำความสะอาดมืออัตโนมัติ เป็นบอร์ด PCB แบบชั้นเดียวและส่วนประกอบทั้งหมดเป็นแบบรูทะลุ

ขั้นตอนที่ 4: รูปที่ 4 เค้าโครง PCB ของอุปกรณ์จ่ายเจลทำความสะอาดมืออัตโนมัติ

ฉันใช้ไลบรารีคอมโพเนนต์ SamacSys สำหรับ Q1 [5], Q2 [6] และ IC1 [7] ไลบรารี SamacSys ช่วยฉันหลีกเลี่ยงข้อผิดพลาดที่ไม่ต้องการและหลีกเลี่ยงกระบวนการที่ใช้เวลานานในการออกแบบไลบรารีส่วนประกอบตั้งแต่เริ่มต้น มีสองตัวเลือกในการติดตั้งและใช้งานไลบรารี ขั้นแรก ดาวน์โหลดและติดตั้งจาก componentearchengine.com หรือขั้นที่สองโดยการติดตั้งโดยตรงโดยใช้ปลั๊กอิน CAD ที่ให้มา [8] SamacSys ได้จัดเตรียมปลั๊กอินสำหรับซอฟต์แวร์ CAD การออกแบบอิเล็กทรอนิกส์เกือบทั้งหมด ในกรณีของฉัน ฉันใช้ปลั๊กอิน Altium Designer (รูปที่ 5)

ขั้นตอนที่ 5: รูปที่ 5 ส่วนประกอบที่เลือกในปลั๊กอิน SamacSys Altium Designer

รูปที่ 6 แสดงภาพต้นแบบการทำงานครั้งแรกของบอร์ดจ่ายเจลล้างมือ คุณเห็นจุดตัดในบอร์ด PCB หรือไม่? จำเป็นต้องป้องกันการรับสัญญาณ IR ที่ไม่ต้องการโดยโมดูล U1 ช่องว่างนี้เต็มไปด้วยชิ้นส่วนของตู้

ขั้นตอนที่ 6: รูปที่ 6 บอร์ดต้นแบบการทำงานชุดแรกของเครื่องจ่ายเจลทำความสะอาดมือ

[C] รหัสที่มาของไมโครคอนโทรลเลอร์

รหัสถูกเขียนด้วยภาษา C ส่วนสำคัญของรหัสที่คุณ "อาจ" จำเป็นต้องแก้ไขคือรูทีนการขัดจังหวะการโอเวอร์โฟลว์ Timer-0:

ขั้นตอนที่ 7:

“กรณีที่ 15” กำหนดความล่าช้าในการเปิดใช้งานล่วงหน้า ผู้ใช้จำเป็นต้องมีการหน่วงเวลาสั้น ๆ เพื่อจับมือไว้ใต้เซ็นเซอร์และหัวฉีด “กรณีที่ 23” กำหนดเวลาการเปิดใช้งานปั๊มและ “เคส 372” กำหนดความล่าช้าก่อนการเปิดใช้งานครั้งต่อไปที่เป็นไปได้ ความล่าช้านี้ทำให้ผู้ใช้มีเวลาเพียงพอในการรวบรวมเจลทำความสะอาดมือ/หยดแอลกอฮอล์ทั้งหมด นอกจากนี้ยังป้องกันการใช้อุปกรณ์ในทางที่ผิดและสิ้นเปลืองของเหลวราคาแพงโดยเด็กหรือบุคคลบางคน ต้องตั้งค่าฟิวส์บิตบนแหล่งสัญญาณนาฬิกาภายใน 9.6MHz โดยไม่มีการแบ่งนาฬิกา

[D] การออกแบบตู้วาด Corel แบบตัดด้วยเลเซอร์

รูปที่ 7 แสดงกล่องหุ้มที่ออกแบบใน Corel Draw คุณเพียงแค่ต้องส่งไฟล์ “sanitizer.cdr” ไปที่เวิร์กช็อป/บริษัทตัดด้วยเลเซอร์ และสั่งตัดด้วยเลเซอร์สำหรับลูกแก้วสีดำด้าน 2 มม. (อะคริลิก) ไม้อัดบางก็ใช้ได้

ขั้นตอนที่ 8: รูปที่ 7 การออกแบบกล่องใส่เครื่องจ่ายเจลทำความสะอาดมือใน Corel Draw

รูปที่ 8 แสดงเครื่องจ่ายเจลล้างมืออัตโนมัติแบบสมบูรณ์ คุณสามารถติดตั้งกล่องหุ้มบนภาชนะที่คุณต้องการได้ ฉันใช้ภาชนะแก้ว

ขั้นตอนที่ 9: รูปที่ 8 เครื่องจ่ายเจลทำความสะอาดมืออัตโนมัติพร้อมภาชนะแก้ว

[E] รายการวัสดุ

ขั้นตอนที่ 10: รายการวัสดุ

[F] อ้างอิง

ที่มา:

[1]: เอกสารข้อมูล TSOP1738:

[2]: แผ่นข้อมูล 2N7000:

[3]: เอกสารข้อมูล ATTiny13:

[4]: แผ่นข้อมูล BD139:

[5]: แผนผัง 2N7000 และ PCB footprint:

[6]: BD139 schematic symbol and PCB footprint:

[7]: ATTiny13 schematic symbol และ PCB footprint:

[8]: ปลั๊กอิน CAD: