موزع مطهر يدوي بدون اردوينو أو متحكم دقيق: 17 خطوة (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:36

كما نعلم جميعًا ، ضرب تفشي COVID-19 العالم وغير أسلوب حياتنا. في هذه الحالة ، يعتبر الكحول ومعقمات اليدين سوائل حيوية ، ومع ذلك ، يجب استخدامها بشكل صحيح. يمكن أن يؤدي لمس حاويات الكحول أو مطهرات الأيدي بأيدي مصابة إلى نقل الفيروس إلى الشخص التالي. في هذه المقالة ، سنقوم ببناء موزع معقم يدوي أوتوماتيكي يستخدم مستشعرات الأشعة تحت الحمراء للكشف عن وجود اليد وتنشيط مضخة لصب السائل في اليد. كان القصد هو إيجاد الحل الأرخص والأسهل وتصميم الدائرة. لذلك لم يتم استخدام متحكم دقيق أو Arduino. تم تقديم تصميمين وأنت حر في اختيار وبناء أي منهما. يستخدم التصميم الأول مكونات SMD والتصميم الثاني أبسط. يستخدم مكونات DIP على لوحة PCB صغيرة أحادية الطبقة.

أولا - التصميم الأول:

[أ] تحليل الدائرة

يمكنك النظر في الرسم التخطيطي في الشكل 1. يتم استخدام موصل P1 لتوصيل مصدر طاقة 6 فولت إلى 12 فولت بالدائرة. تم استخدام مكثف C6 لتقليل ضوضاء الإمداد المحتملة. REG-1 هو منظم AMS1117 الشهير [1] LDO الذي يعمل على استقرار الجهد عند 5 فولت.

الخطوة 1: الشكل 1: رسم تخطيطي لموزع معقم اليدين الأوتوماتيكي (التصميم الأول)

يشير D2 إلى اتصال الطاقة المناسب ويحد R5 من تيار LED. D1 هو صمام ثنائي لجهاز إرسال الأشعة تحت الحمراء ويحد R1 من تيار D1 ، وبعبارة أخرى ، فإنه يحدد حساسية المستشعر. U1 هو المؤقت 555 [2] IC الشهير الذي تم تكوينه لحقن نبضة 38 كيلو هرتز إلى الصمام الثنائي D1 (جهاز الإرسال). عن طريق تدوير مقياس الجهد R4 ، يمكنك ضبط التردد. يتم استخدام C1 و C2 لتقليل الضوضاء. U2 هو مستقبل TSOP1738 IR [3]. وفقًا لورقة بيانات TSOP17XX: "سلسلة TSOP17XX هي أجهزة استقبال مصغرة لأنظمة التحكم عن بعد بالأشعة تحت الحمراء. يتم تجميع الصمام الثنائي PIN والمضخم الأولي على إطار الرصاص ، وقد تم تصميم حزمة الايبوكسي كمرشح IR. يمكن فك تشفير إشارة الخرج المُزالة التشكيل مباشرة بواسطة معالج دقيق. TSOP17.. هي سلسلة مستقبلات التحكم عن بعد بالأشعة تحت الحمراء القياسية ، وتدعم جميع رموز الإرسال الرئيسية. " يقدم TSOP1738 إخراجًا نشطًا منخفضًا. هذا يعني أن دبوس الإخراج الخاص بـ U2 ينخفض في وجود ضوء الأشعة تحت الحمراء 38 كيلو هرتز. لذلك استخدمت P-Channel NDS356 MOSFET رخيصًا [4] لقيادة محرك التيار المستمر (مضخة السائل). D4 هو صمام ثنائي واقي ضد التيارات العكسية للمحرك ويقلل C8 من الضوضاء الحثية للمحرك. D3 هو مؤشر LED يشير إلى استقبال الأشعة تحت الحمراء وتفعيل مضخة السائل. تم استخدام C4 و C5 لتقليل ضوضاء الإمداد.

[ب] تخطيط ثنائي الفينيل متعدد الكلور

يوضح الشكل 2 تخطيط ثنائي الفينيل متعدد الكلور. كما هو واضح ، فإن جميع المكونات باستثناء الصمام الثنائي لجهاز الإرسال IR وجهاز استقبال TSOP IR هي SMD.

الخطوة 2: الشكل 2: تخطيط ثنائي الفينيل متعدد الكلور لموزع معقم اليدين الأوتوماتيكي (التصميم الأول)

لقد استخدمت مكتبات مكونات SamacSys (الرموز التخطيطية وبصمات PCB) لـ AMS1117-5.0 [5] و LM555 [6] و TSOP1738 [7] و NDS536AP [8]. مكتبات SamacSys مجانية وتتبع معايير بصمة IPC. يؤدي استخدام هذه المكتبات إلى تقليل وقت التصميم بشكل كبير ومنع حدوث أخطاء في التصميم. لتثبيت المكتبات ، يمكنك إما استخدام ملحق CAD [9] (الشكل 3) أو تنزيلها من محرك البحث المكون. لقد استخدمت Altium Designer ، لذلك فضلت استخدام المكون الإضافي Altium.

الخطوة 3: الشكل 3: ملحقات CAD المدعومة من SamacSys والمكونات المستخدمة في المكون الإضافي لمصمم Altium

يوضح الشكل 4 والشكل 5 مناظر ثلاثية الأبعاد لأعلى وأسفل لوحة ثنائي الفينيل متعدد الكلور

الخطوة 4: الشكل 4: عرض ثلاثي الأبعاد من لوحة PCB (أعلى)

الخطوة 5: الشكل 5: عرض ثلاثي الأبعاد من لوحة PCB (أسفل)

[C] التجميع والاختبار لا شيء مميز في عملية تجميع الأجزاء. جميع المكونات باستثناء مستشعرات TR و RE هي SMD. كان لدي نية لاختبار الدائرة بسرعة ، لذلك استخدمت لوحة PCB شبه محلية الصنع بدون أقنعة لحام وشاشة حريرية. مهمتك أسهل بكثير مع لوحة PCB المحترفة:-). يوضح الشكل 6 النموذج الأولي.

الخطوة 6: الشكل 6: نموذج أولي لموزع المطهر اليدوي (التصميم الأول) على لوح ثنائي الفينيل متعدد الكلور شبه محلي الصنع

بعد التجميع ، حاول ضبط R1 و R4 للعثور على أفضل مدى ملاءمة واكتشاف. يحدد R1 قدرة IR (المدى) ويحدد R4 تردد الإرسال.

الخطوة 7: [D] فاتورة المواد

II. التصميم الثاني

[أ] تحليل الدائرة

يوضح الشكل 7 الرسم التخطيطي للجهاز. يستخدم موصل P3 لتوصيل مصدر الإمداد + 5 فولت بالدائرة. تستخدم المكثفات C4 و C5 لتقليل ضوضاء إمداد الدخل. IC1 هو قلب الدائرة. إنه مقارن LM393 الشهير [10].

الخطوة 8: الشكل 7: رسم تخطيطي لموزع معقم اليدين الأوتوماتيكي (التصميم الثاني)

وفقًا لورقة البيانات LM393: "سلسلة LM393 عبارة عن مقارنات جهد مزدوج مستقل ومستقل قادر على تشغيل الإمداد الفردي أو المنفصل. تم تصميم هذه الأجهزة للسماح بنطاق وضع مشترك "إلى" مستوى الأرض مع عملية الإمداد الفردي. تجعل مواصفات جهد إزاحة الإدخال منخفضة تصل إلى 2.0 مللي فولت من هذا الجهاز اختيارًا ممتازًا للعديد من التطبيقات في الإلكترونيات الاستهلاكية والسيارات والصناعية."

إنه IC رخيص وسهل الاستخدام. بشكل عام ، أقترح عليك إذا كان تطبيقك مقارنًا ، فما عليك سوى استخدام شرائح المقارنة بدلاً من OPAMPs. استخدمنا المقارنة الأولى للرقاقة وحدد مقياس الجهد R3 عتبة التنشيط. يقلل C2 من الضوضاء المحتملة على الدبوس الأوسط لمقياس الجهد. D1 هو جهاز إرسال IR و D2 هو الصمام الثنائي لجهاز استقبال الأشعة تحت الحمراء. يتم توصيل D2 بالدبوس السالب (-) للمقارنة ليتم مقارنته بالجهد الموجب (+). دبوس الإخراج للمقارنة نشط-منخفض ، ومع ذلك ، فمن الأفضل أن يتم سحبه باستخدام R4.

Q1 هو ترانزستور BD140 PNP الشهير [11] الذي يقود المضخة (محرك DC) و D3 LED. D4 هو صمام ثنائي حماية عكسي ويقلل C3 من الضوضاء الاستقرائية للمضخة حتى لا تؤثر على استقرار الدائرة. أخيرًا ، يتم استخدام P1 لتوصيل مؤشر LED أزرق 5 مم للإشارة إلى اتصال طاقة مناسب.

[ب] تخطيط ثنائي الفينيل متعدد الكلور

يوضح الشكل 8 تخطيط ثنائي الفينيل متعدد الكلور للتصميم الثاني. إنها لوحة PCB ذات طبقة واحدة وجميع المكونات DIP. من السهل جدًا على الجميع بناء هذا DIY في المنزل بسرعة.

الخطوة 9: الشكل 8: تخطيط ثنائي الفينيل متعدد الكلور لموزع معقم اليدين الأوتوماتيكي (التصميم الثاني)

مثل التصميم الأول ، استخدمت مكتبات مكونات SamacSys (الرموز التخطيطية وبصمات PCB) للطراز LM393 [12] و BD140 [13]. مكتبات SamacSys مجانية وتتبع معايير بصمة IPC. لتثبيت المكتبات ، يمكنك إما استخدام البرنامج المساعد CAD [9] (الشكل 9) أو تنزيلها من محرك البحث المكون. يؤدي استخدام هذه المكتبات إلى تقليل وقت التصميم بشكل كبير ومنع حدوث أخطاء في التصميم. لقد استخدمت برنامج Altium Designer CAD ، لذلك فضلت تثبيت المكون الإضافي Altium.

الخطوة 10: الشكل 9: ملحقات CAD المدعومة من SamacSys والمكونات المستخدمة في المكون الإضافي لمصمم Altium

يوضح الشكل 10 عرضًا ثلاثي الأبعاد من لوحة ثنائي الفينيل متعدد الكلور المجمعة.

الخطوة 11: الشكل 10: عرض ثلاثي الأبعاد من لوحة PCB (أعلى)

[C] التجميع والاختبار

يوضح الشكل 11 لوحة PCB المجمعة. إنها لوحة PCB شبه محلية الصنع استخدمتها لاختبار المفهوم بسرعة. يمكنك طلبها للتصنيع. لا شيء مميز في اللحام. جميع المكونات DIP. سهل جدا. افعل ذلك:-). هذا التصميم أسهل وأرخص حتى من التصميم الأول. لذلك اتبعت هذا وأكملت جهاز موزع معقم اليدين.

الخطوة 12: الشكل 11: نموذج أولي لموزع المطهر (التصميم الثاني) على لوح ثنائي الفينيل متعدد الكلور شبه محلي الصنع

يوضح الشكل 12 مضخة السائل المحددة. ربما يكون هذا هو الأرخص في السوق ، ومع ذلك ، فأنا راضٍ عن تشغيله.

الخطوة 13: الشكل 12: مضخة سائلة محددة لتدفق سائل معقم اليدين

أخيرًا ، يوضح الشكل 13 موزع معقم اليدين الكامل. يمكنك اختيار أي حاوية زجاجية أو بلاستيكية مماثلة ، مثل حاوية تخزين القهوة البلاستيكية. الذي اخترته هو وعاء صلصة زجاجي:-). لقد استخدمت سلكًا نحاسيًا بسيطًا لثني الخرطوم وإمساكه. أدر مقياس الجهد R3 من أدنى مستوى حساسية وقم بزيادته قليلاً لتحقيق نطاق الكشف المطلوب. لا تجعلها حساسة للغاية لأن المضخة قد تعمل بشكل عفوي دون أي مشغل!

الخطوة 14: الشكل 13: DIY الكامل لموزع معقم اليدين

يوضح الشكل 14 الموزع في الظلام. يعطي ضوء LED الأزرق (P1) منظرًا جذابًا يجب تثبيته على غطاء الحاوية.

الخطوة 15: الشكل 14: عرض موزع معقم اليدين في الظلام

الخطوة 16: [D] فاتورة المواد

الخطوة 17: المراجع

المقال الرئيسي:

[1]: AMS1117-5.0 ورقة البيانات:

[2]: ورقة بيانات LM555:

[3]: ورقة بيانات TSOP1738:

[4]: ورقة بيانات NDS356:

[5]: AMS1117-5.0 رمز تخطيطي وبصمة ثنائي الفينيل متعدد الكلور:

[6]: رمز تخطيطي LM555 وبصمة ثنائي الفينيل متعدد الكلور:

[7]: TSOP1738 رمز تخطيطي وبصمة ثنائي الفينيل متعدد الكلور:

[8]: رمز تخطيطي NDS356 وبصمة ثنائي الفينيل متعدد الكلور:

[9]: إضافات CAD:

[10]: ورقة بيانات LM393:

[11]: ورقة البيانات BD140: https://www.mouser.com/datasheet/2/149/BD140-8886 …

[12]: رمز تخطيطي LM393 وبصمة ثنائي الفينيل متعدد الكلور:

[13]: رمز تخطيطي BD140 وبصمة ثنائي الفينيل متعدد الكلور: