DIY เครื่องจ่ายเจลทำความสะอาดมือแบบไม่สัมผัสโดยไม่ต้องใช้ Arduino หรือไมโครคอนโทรลเลอร์: 17 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:03

อย่างที่เราทราบกันดีว่าการระบาดของ COVID-19 ส่งผลกระทบต่อโลกและเปลี่ยนวิถีชีวิตของเรา ในสภาวะนี้ แอลกอฮอล์และเจลทำความสะอาดมือเป็นของเหลวที่สำคัญ อย่างไรก็ตาม ต้องใช้อย่างถูกต้อง การสัมผัสภาชนะแอลกอฮอล์หรือเจลล้างมือด้วยมือที่ติดเชื้อสามารถแพร่เชื้อไวรัสไปยังบุคคลต่อไปได้ ในบทความนี้ เราจะสร้างเครื่องจ่ายเจลทำความสะอาดมืออัตโนมัติที่ใช้เซ็นเซอร์ IR เพื่อตรวจจับว่ามีมืออยู่และเปิดใช้งานปั๊มเพื่อเทของเหลวลงบนมือ ความตั้งใจคือการหาวิธีแก้ปัญหาที่ถูกที่สุดและง่ายที่สุดและออกแบบวงจร ดังนั้นจึงไม่มีการใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์หรือ Arduino มีการแนะนำการออกแบบสองแบบ และคุณสามารถเลือกและสร้างแบบใดก็ได้ การออกแบบครั้งแรกใช้ส่วนประกอบ SMD และการออกแบบที่สองนั้นเรียบง่ายยิ่งขึ้น ใช้ส่วนประกอบ DIP บนบอร์ด PCB ชั้นเดียวขนาดเล็ก

I. การออกแบบครั้งแรก:

[A] การวิเคราะห์วงจร

คุณสามารถพิจารณาแผนผังไดอะแกรมในรูปที่ 1 ขั้วต่อ P1 ใช้สำหรับเชื่อมต่อแหล่งจ่ายไฟ 6V ถึง 12V กับวงจร ตัวเก็บประจุ C6 ถูกใช้เพื่อลดเสียงรบกวนจากแหล่งจ่ายที่เป็นไปได้ REG-1 เป็นตัวควบคุม AMS1117 [1] LDO ที่มีชื่อเสียงซึ่งรักษาแรงดันไฟฟ้าที่ 5V ให้คงที่

ขั้นตอนที่ 1: รูปที่ 1: แผนผังของเครื่องจ่ายเจลทำความสะอาดมืออัตโนมัติ (การออกแบบครั้งแรก)

D2 หมายถึงการเชื่อมต่อสายไฟที่เหมาะสม และ R5 จะจำกัดกระแสไฟ LED D1 เป็นไดโอดส่งสัญญาณ IR และ R1 จำกัดกระแส D1 กล่าวอีกนัยหนึ่งคือกำหนดความไวของเซ็นเซอร์ U1 เป็น IC ตัวจับเวลา 555 [2] ที่มีชื่อเสียงซึ่งได้รับการกำหนดค่าให้ฉีดพัลส์ 38KHz ไปยังไดโอด D1 (เครื่องส่งสัญญาณ) โดยการหมุนโพเทนชิออมิเตอร์ R4 คุณสามารถปรับความถี่ได้ ใช้ C1 และ C2 เพื่อลดเสียงรบกวน U2 เป็นตัวรับสัญญาณ IR TSOP1738 [3] ตามเอกสารข้อมูล TSOP17XX: “ซีรีส์ TSOP17XX เป็นเครื่องรับขนาดเล็กสำหรับระบบควบคุมระยะไกลอินฟราเรด ไดโอด PIN และพรีแอมพลิฟายเออร์ประกอบอยู่บนลีดเฟรม แพ็คเกจอีพ็อกซี่ได้รับการออกแบบให้เป็นฟิลเตอร์ IR ไมโครโปรเซสเซอร์สามารถถอดรหัสสัญญาณเอาท์พุตแบบ demodulated ได้โดยตรง TSOP17.. เป็นซีรีย์รีซีฟเวอร์รีโมตคอนโทรล IR มาตรฐาน รองรับรหัสการส่งสัญญาณหลักทั้งหมด” TSOP1738 แนะนำเอาต์พุตที่ใช้งานต่ำ หมายความว่าพินเอาต์พุตของ U2 จะต่ำเมื่อมีไฟ IR 38KHz ดังนั้นฉันจึงใช้ P-Channel NDS356 MOSFET [4] ราคาถูกเพื่อขับเคลื่อนมอเตอร์กระแสตรง (ปั๊มของเหลว) D4 เป็นไดโอดป้องกันกระแสย้อนกลับของมอเตอร์ และ C8 ช่วยลดเสียงเหนี่ยวนำของมอเตอร์ D3 เป็นไฟ LED ที่ระบุการรับ IR และการเปิดใช้งานปั๊มของเหลว ใช้ C4 และ C5 เพื่อลดสัญญาณรบกวนของอุปทาน

[B] เค้าโครง PCB

รูปที่ 2 แสดงเค้าโครง PCB เนื่องจากมีความชัดเจน ส่วนประกอบทั้งหมดยกเว้นไดโอดตัวส่งสัญญาณ IR และตัวรับ IR TSOP เป็น SMD

ขั้นตอนที่ 2: รูปที่ 2: เค้าโครง PCB ของเครื่องจ่ายเจลทำความสะอาดมืออัตโนมัติ (การออกแบบครั้งแรก)

ฉันใช้ไลบรารีคอมโพเนนต์ SamacSys (Schematic Symbols and PCB Footprints) สำหรับ AMS1117-5.0 [5], LM555 [6], TSOP1738 [7] และ NDS536AP [8] ไลบรารี SamacSys นั้นฟรีและเป็นไปตามมาตรฐานรอยเท้า IPC การใช้ไลบรารีเหล่านี้ช่วยลดเวลาในการออกแบบและป้องกันข้อผิดพลาดในการออกแบบได้อย่างมาก ในการติดตั้งไลบรารี คุณสามารถใช้ปลั๊กอิน CAD [9] (รูปที่ 3) หรือดาวน์โหลดจาก component-search-engine ฉันใช้ Altium Designer ดังนั้นฉันจึงชอบใช้ปลั๊กอิน Altium

ขั้นตอนที่ 3: รูปที่ 3: SamacSys รองรับปลั๊กอิน CAD และส่วนประกอบที่ใช้ในปลั๊กอินของ Altium Designer

รูปที่ 4 และรูปที่ 5 แสดงมุมมอง 3 มิติของด้านบนและด้านล่างของบอร์ด PCB

ขั้นตอนที่ 4: รูปที่ 4: มุมมอง 3 มิติจากบอร์ด PCB (บนสุด)

ขั้นตอนที่ 5: รูปที่ 5: มุมมอง 3 มิติจากบอร์ด PCB (ด้านล่าง)

[C] การประกอบและการทดสอบ ไม่มีอะไรพิเศษในกระบวนการประกอบชิ้นส่วน ส่วนประกอบทั้งหมดยกเว้นเซ็นเซอร์ TR และ RE เป็น SMD ฉันมีความตั้งใจที่จะทดสอบวงจรอย่างรวดเร็ว ดังนั้นฉันจึงใช้บอร์ด PCB แบบกึ่งโฮมเมดที่ไม่มีหน้ากากประสานและซิลค์สกรีน งานของคุณง่ายขึ้นมากด้วยบอร์ด PCB ที่ประดิษฐ์ขึ้นอย่างมืออาชีพ:-) รูปที่ 6 แสดงต้นแบบ

ขั้นตอนที่ 6: รูปที่ 6: ต้นแบบของเครื่องจ่ายเจลทำความสะอาดมือ (การออกแบบครั้งแรก) บนบอร์ด PCB แบบกึ่งทำเอง

หลังจากประกอบแล้ว ให้ลองปรับ R1 และ R4 เพื่อหาระยะที่เหมาะสมที่สุดและระยะการตรวจจับ R1 กำหนดกำลัง IR (ช่วง) และ R4 กำหนดความถี่ในการส่ง

ขั้นตอนที่ 7: [D] รายการวัสดุ

ครั้งที่สอง การออกแบบที่สอง

[A] การวิเคราะห์วงจร

รูปที่ 7 แสดงแผนผังของอุปกรณ์ ขั้วต่อ P3 ใช้เชื่อมต่อแหล่งจ่ายไฟ +5V กับวงจร ตัวเก็บประจุ C4 และ C5 ใช้เพื่อลดสัญญาณรบกวนอินพุต IC1 คือหัวใจของวงจร เป็นเครื่องเปรียบเทียบ LM393 ที่มีชื่อเสียง [10]

ขั้นตอนที่ 8: รูปที่-7: แผนผังของเครื่องจ่ายเจลทำความสะอาดมืออัตโนมัติ (รูปแบบที่สอง)

ตามเอกสารข้อมูลของ LM393: “ซีรีส์ LM393 เป็นเครื่องเปรียบเทียบแรงดันไฟฟ้าแบบคู่อิสระที่มีความสามารถในการจ่ายไฟแบบเดี่ยวหรือแบบแยกส่วน อุปกรณ์เหล่านี้ได้รับการออกแบบมาเพื่อให้ช่วงโหมดทั่วไปถึงระดับพื้นดินด้วยการทำงานแบบจ่ายครั้งเดียว ข้อมูลจำเพาะของแรงดันไฟฟ้าออฟเซ็ตอินพุตที่ต่ำถึง 2.0 mV ทำให้อุปกรณ์นี้เป็นตัวเลือกที่ยอดเยี่ยมสำหรับการใช้งานหลายประเภทในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค ยานยนต์ และอุตสาหกรรม”

เป็น IC ราคาถูกและสะดวก โดยทั่วไป ฉันแนะนำคุณว่าแอปพลิเคชันของคุณเป็นตัวเปรียบเทียบ เพียงใช้ชิปตัวเปรียบเทียบแทน OPAMP เราใช้ตัวเปรียบเทียบตัวแรกของชิปและโพเทนชิออมิเตอร์ R3 กำหนดเกณฑ์การเปิดใช้งาน C2 ลดเสียงรบกวนที่เป็นไปได้บนพินกลางของโพเทนชิออมิเตอร์ D1 เป็นเครื่องส่งสัญญาณ IR และ D2 เป็นไดโอดรับสัญญาณ IR D2 เชื่อมต่อกับพินลบ (-) ของตัวเปรียบเทียบเพื่อเปรียบเทียบกับแรงดันพินบวก (+) พินเอาต์พุตของตัวเปรียบเทียบทำงานต่ำ อย่างไรก็ตาม ควรดึงขึ้นโดยใช้ R4

Q1 คือทรานซิสเตอร์ BD140 PNP ที่มีชื่อเสียง [11] ซึ่งขับเคลื่อนปั๊ม (มอเตอร์กระแสตรง) และ LED D3 D4 เป็นไดโอดป้องกันการย้อนกลับและ C3 ช่วยลดเสียงอุปนัยของปั๊มเพื่อไม่ให้กระทบต่อความเสถียรของวงจร สุดท้าย ใช้ P1 เพื่อเชื่อมต่อ LED สีน้ำเงินขนาด 5 มม. เพื่อระบุการเชื่อมต่อพลังงานที่เหมาะสม

[B] เค้าโครง PCB

รูปที่ 8 แสดงเค้าโครง PCB ของการออกแบบที่สอง เป็นบอร์ด PCB ชั้นเดียวและส่วนประกอบทั้งหมดเป็น DIP ค่อนข้างง่ายสำหรับทุกคนในการสร้าง DIY นี้ที่บ้านอย่างรวดเร็ว

ขั้นตอนที่ 9: รูปที่-8: เค้าโครง PCB ของเครื่องจ่ายเจลทำความสะอาดมืออัตโนมัติ (แบบที่สอง)

เช่นเดียวกับการออกแบบแรก ฉันใช้ไลบรารีคอมโพเนนต์ SamacSys (Schematic Symbols และ PCB Footprints) สำหรับ LM393 [12] และ BD140 [13] ไลบรารี SamacSys นั้นฟรีและเป็นไปตามมาตรฐานรอยเท้า IPC ในการติดตั้งไลบรารี คุณสามารถใช้ปลั๊กอิน CAD [9] (รูปที่ 9) หรือดาวน์โหลดจาก component-search-engine การใช้ไลบรารีเหล่านี้ช่วยลดเวลาในการออกแบบและป้องกันข้อผิดพลาดในการออกแบบได้อย่างมาก ฉันใช้ซอฟต์แวร์ Altium Designer CAD ดังนั้นฉันจึงต้องการติดตั้งปลั๊กอิน Altium

ขั้นตอนที่ 10: รูปที่ 9: ปลั๊กอิน CAD รองรับ SamacSys และส่วนประกอบที่ใช้ในปลั๊กอินของ Altium Designer

รูปที่ 10 แสดงมุมมอง 3 มิติจากบอร์ด PCB ที่ประกอบ

ขั้นตอนที่ 11: รูปที่ 10: มุมมอง 3 มิติจากบอร์ด PCB (บนสุด)

[C] การประกอบและการทดสอบ

รูปที่ 11 แสดงบอร์ด PCB ที่ประกอบแล้ว เป็นบอร์ด PCB แบบกึ่งโฮมเมดที่ฉันใช้ทดสอบแนวคิดอย่างรวดเร็ว สามารถสั่งผลิตได้เลย ไม่มีอะไรพิเศษในการบัดกรี ส่วนประกอบทั้งหมดเป็น DIP ค่อนข้างง่าย แค่ทำมัน:-). การออกแบบนี้ง่ายกว่าและถูกกว่าการออกแบบครั้งแรก ดังนั้นฉันจึงทำตามอุปกรณ์นี้และทำอุปกรณ์จ่ายเจลทำความสะอาดมือให้เสร็จ

ขั้นตอนที่ 12: รูปที่ 11: ต้นแบบของเครื่องจ่ายน้ำยาฆ่าเชื้อ (การออกแบบที่สอง) บนบอร์ด PCB แบบกึ่งทำเอง

รูปที่ 12 แสดงปั๊มของเหลวที่เลือก นี่อาจเป็นราคาที่ถูกที่สุดในตลาด แต่ฉันพอใจกับการดำเนินการของมัน

ขั้นตอนที่ 13: รูปที่-12: เลือกปั๊มของเหลวเพื่อส่งของเหลวเจลทำความสะอาดมือ

สุดท้าย รูปที่ 13 แสดงเครื่องจ่ายเจลทำความสะอาดมือแบบสมบูรณ์ คุณสามารถเลือกภาชนะแก้วหรือพลาสติกที่คล้ายกัน เช่น ภาชนะเก็บกาแฟพลาสติก หนึ่งที่ฉันเลือกคือภาชนะซอสแก้ว:-) ฉันใช้ลวดทองแดงธรรมดาๆ ในการงอสายยางไว้ หมุนโพเทนชิออมิเตอร์ R3 จากระดับความไวต่ำสุด และเพิ่มเล็กน้อยเพื่อให้ได้ช่วงการตรวจจับที่คุณต้องการ อย่าทำให้มันอ่อนไหวเกินไปเพราะปั๊มอาจทำงานโดยธรรมชาติโดยไม่มีทริกเกอร์!

ขั้นตอนที่ 14: รูปที่ 13: DIY เครื่องจ่ายเจลทำความสะอาดมือแบบสมบูรณ์

รูปที่ 14 แสดงเครื่องจ่ายในที่มืด ไฟ LED สีฟ้า (P1) ให้มุมมองที่น่าดึงดูดซึ่งควรติดตั้งบนฝาภาชนะ

ขั้นตอนที่ 15: รูปที่-14: เครื่องจ่ายเจลทำความสะอาดมือดูในที่มืด

ขั้นตอนที่ 16: [D] รายการวัสดุ

ขั้นตอนที่ 17: การอ้างอิง

บทความหลัก:

[1]: AMS1117-5.0 เอกสารข้อมูล:

[2]: LM555 เอกสารข้อมูล:

[3]: TSOP1738 เอกสารข้อมูลสินค้า:

[4]: NDS356 เอกสารข้อมูล:

[5]: AMS1117-5.0 Schematic Symbol and PCB Footprint:

[6]: LM555 Schematic Symbol and PCB Footprint:

[7]: TSOP1738 Schematic Symbol and PCB Footprint:

[8]: NDS356 Schematic Symbol and PCB Footprint:

[9]: ปลั๊กอิน CAD:

[10]: LM393 เอกสารข้อมูล:

[11]: BD140 เอกสารข้อมูล:

[12]: LM393 Schematic Symbol และ PCB Footprint:

[13]: BD140 Schematic Symbol และ PCB Footprint: