Arduino veya Mikrodenetleyici Olmadan DIY Temassız El Dezenfektanı Dispenseri: 17 Adım (Resimlerle)

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:17

Hepimizin bildiği gibi, COVID-19 salgını dünyayı vurdu ve yaşam tarzımızı değiştirdi. Bu durumda Alkol ve el dezenfektanları hayati sıvılardır ancak doğru kullanılmaları gerekir. Alkol kaplarına veya el dezenfektanlarına virüslü ellerle dokunmak virüsü bir sonraki kişiye bulaştırabilir. Bu yazıda, bir elin varlığını algılamak için IR sensörlerini kullanan ve sıvıyı ele dökmek için bir pompayı harekete geçiren otomatik bir el dezenfektanı dispenseri yapacağız. Amaç, en ucuz ve en kolay çözümü bulmak ve bir devre tasarlamaktı. Bu nedenle Mikrodenetleyici veya Arduino kullanılmamıştır. İki tasarım tanıtıldı ve bunlardan herhangi birini seçip inşa etmekte özgürsünüz. İlk tasarım SMD bileşenleri kullanır ve ikinci tasarım daha da basittir. Küçük bir tek katmanlı PCB kartı üzerinde DIP bileşenleri kullanır.

I. İlk Tasarım:

[A] Devre Analizi

Şekil 1'deki şematik diyagramı inceleyebilirsiniz. P1 konnektörü devreye 6V ile 12V arası beslemeyi bağlamak için kullanılır. Olası besleme seslerini azaltmak için C6 kondansatör kullanılmıştır. REG-1, voltajı 5V'ta stabilize eden ünlü AMS1117 [1] LDO regülatörüdür.

Adım 1: Şekil-1: Otomatik El Dezenfektanı Dispenserinin Şematik Diyagramı (İlk Tasarım)

D2, uygun güç bağlantısını gösterir ve R5, LED akımını sınırlar. D1 bir IR verici diyottur ve R1, D1 akımını sınırlar, yani sensörün hassasiyetini belirler. U1, D1 (verici) diyotuna 38KHz darbe enjekte etmek üzere yapılandırılmış ünlü 555 [2] zamanlayıcı IC'dir. R4 potansiyometresini çevirerek frekansı ayarlayabilirsiniz. Gürültüyü azaltmak için C1 ve C2 kullanılır. U2, bir TSOP1738 IR alıcısıdır [3]. TSOP17XX veri sayfasına göre: “TSOP17XX serisi, kızılötesi uzaktan kumanda sistemleri için minyatür alıcılardır. PIN diyot ve preamplifikatör kurşun çerçeve üzerine monte edilmiştir, epoksi paketi bir IR filtresi olarak tasarlanmıştır. Demodüle edilmiş çıkış sinyali, bir mikroişlemci tarafından doğrudan çözülebilir. TSOP17.., tüm önemli iletim kodlarını destekleyen standart IR uzaktan kumanda alıcı serisidir.” TSOP1738, aktif-düşük bir çıkış sunar. Bu, 38KHz IR ışığının varlığında U2'nin çıkış piminin Düşük olduğu anlamına gelir. Bu nedenle DC motoru (sıvı pompası) sürmek için ucuz bir P-Channel NDS356 MOSFET [4] kullandım. D4, motorun ters akımlarına karşı koruyucu bir diyottur ve C8, motorun endüktif seslerini azaltır. D3, sıvı pompasının IR alımını ve aktivasyonunu gösteren bir LED'dir. Besleme seslerini azaltmak için C4 ve C5 kullanılmıştır.

[B] PCB Düzeni

Şekil 2, PCB düzenini göstermektedir. Açıkça görüldüğü gibi, IR verici diyot ve TSOP IR alıcı dışındaki tüm bileşenler SMD'dir.

Adım 2: Şekil-2: Otomatik El Dezenfektanı Dispenserinin PCB Düzeni (ilk Tasarım)

AMS1117-5.0 [5], LM555 [6], TSOP1738 [7] ve NDS536AP [8] için SamacSys bileşen kitaplıklarını (Şematik Semboller ve PCB Ayak İzleri) kullandım. SamacSys kitaplıkları ücretsizdir ve IPC ayak izi standartlarını takip eder. Bu kitaplıkları kullanmak tasarım süresini önemli ölçüde azaltır ve tasarım hatalarını önler. Kitaplıkları kurmak için bir CAD eklentisi [9] (şekil 3) kullanabilir veya bunları bileşen arama motorundan indirebilirsiniz. Altium Designer kullandım, bu yüzden Altium eklentisini kullanmayı tercih ettim.

Adım 3: Şekil-3: SamacSys Destekli CAD Eklentileri ve Altium Designer Eklentisinde Kullanılan Bileşenler

Şekil 4 ve şekil 5, PCB kartının üst ve alt kısmının 3 boyutlu görünümlerini göstermektedir.

Adım 4: Şekil-4: PCB Kartından 3D Görünüm (üstte)

Adım 5: Şekil-5: PCB Kartından 3D Görünüm (altta)

[C] Montaj ve TestNothing, parça montaj sürecinde özeldir. TR ve RE sensörleri dışındaki tüm bileşenler SMD'dir. Devreyi hızlı bir şekilde test etme niyetim vardı, bu yüzden lehim maskeleri ve serigrafi olmadan yarı ev yapımı bir PCB kartı kullandım. Profesyonel bir fabrikasyon PCB kartı:-) ile göreviniz çok daha kolay. Şekil 6 prototipi göstermektedir.

Adım 6: Şekil-6: Yarı ev yapımı bir PCB Kartı üzerinde El Dezenfektanı Dispenserinin (ilk Tasarım) bir Prototipi

Montajdan sonra, en iyi uyumu ve algılama aralığını bulmak için R1 ve R4'ü ayarlamayı deneyin. R1, IR gücünü (aralık) tanımlar ve R4, iletim frekansını tanımlar.

Adım 7: [D] Malzeme Listesi

II. İkinci Tasarım

[A] Devre Analizi

Şekil 7, cihazın şematik diyagramını göstermektedir. +5V beslemesini devreye bağlamak için P3 konnektörü kullanılır. Giriş besleme seslerini azaltmak için C4 ve C5 kapasitörler kullanılır. IC1 devrenin kalbidir. Ünlü LM393 karşılaştırıcısıdır [10].

Adım 8: Şekil-7: Otomatik El Dezenfektanı Dispenserinin Şematik Diyagramı (İkinci Tasarım)

LM393 veri sayfasına göre: “LM393 serisi, tek veya ayrı besleme işlemi yapabilen çift bağımsız hassas voltaj karşılaştırıcılardır. Bu cihazlar, tek kaynaktan çalışma ile zemin seviyesinde ortak bir mod aralığına izin verecek şekilde tasarlanmıştır. 2.0 mV kadar düşük giriş ofset voltajı özellikleri, bu cihazı tüketici, otomotiv ve endüstriyel elektronikteki birçok uygulama için mükemmel bir seçim haline getiriyor.”

Ucuz ve kullanışlı bir IC'dir. Genel olarak, uygulamanız bir karşılaştırıcı ise, OPAMP'ler yerine karşılaştırıcı yongaları kullanmanızı öneririm. Çipin ilk karşılaştırıcısını kullandık ve R3 potansiyometresi aktivasyon eşiğini tanımlar. C2, potansiyometrenin orta pimindeki olası sesleri azaltır. D1 bir IR vericidir ve D2 bir IR alıcı diyottur. D2, pozitif pin (+) voltajı ile karşılaştırılacak karşılaştırıcının negatif pinine (-) bağlanır. Karşılaştırıcının çıkış pini aktif-düşüktür, ancak R4 kullanılarak yukarı çekilmesi daha iyidir.

Q1, pompayı (DC motor) ve D3 LED'ini çalıştıran ünlü BD140 PNP transistördür [11]. D4, bir ters koruma diyotudur ve C3, devre kararlılığını etkilememek için pompa endüktif seslerini azaltır. Son olarak, uygun bir güç bağlantısını belirtmek için mavi bir 5mm LED'i bağlamak için P1 kullanılır.

[B] PCB Düzeni

Şekil 8, ikinci tasarımın PCB yerleşimini göstermektedir. Tek katmanlı bir PCB kartıdır ve tüm bileşenleri DIP'dir. Herkesin bu DIY'i evde hızlı bir şekilde inşa etmesi oldukça kolay.

Adım 9: Şekil-8: Otomatik El Dezenfektanı Dispenserinin PCB Yerleşimi (ikinci Tasarım)

İlk tasarımla aynı şekilde, LM393 [12] ve BD140 [13] için SamacSys bileşen kitaplıklarını (Şematik Semboller ve PCB Ayak İzleri) kullandım. SamacSys kitaplıkları ücretsizdir ve IPC ayak izi standartlarını takip eder. Kitaplıkları kurmak için bir CAD eklentisi [9] (şekil 9) kullanabilir veya bunları bileşen arama motorundan indirebilirsiniz. Bu kitaplıkları kullanmak tasarım süresini önemli ölçüde azaltır ve tasarım hatalarını önler. Altium Designer CAD yazılımını kullandım, bu yüzden Altium eklentisini kurmayı tercih ettim.

Adım 10: Şekil-9: SamacSys Destekli CAD Eklentileri ve Altium Designer Eklentisinde Kullanılan Bileşenler

Şekil 10, monte edilmiş PCB kartından bir 3D görünümü gösterir.

Adım 11: Şekil-10: PCB Kartından 3D Görünüm (üstte)

[C] Montaj ve Test

Şekil 11, monte edilmiş PCB kartını göstermektedir. Konsepti hızlı bir şekilde test etmek için kullandığım yarı ev yapımı bir PCB kartı. İmalat için sipariş verebilirsiniz. Lehimlemede özel bir şey yoktur. Tüm bileşenler DIP'dir. Çok kolay. Sadece yap:-). Bu tasarım, ilk tasarımdan daha kolay ve hatta daha ucuzdur. Ben de bunu takip ettim ve el dezenfektanı dağıtma cihazını tamamladım.

Adım 12: Şekil-11: Yarı ev yapımı bir PCB Kartı üzerinde Sanitizer Dispenserinin Prototipi (İkinci Tasarım)

Şekil 12, seçilen sıvı pompasını gösterir. Bu muhtemelen piyasadaki en ucuzu, ancak işleyişinden memnunum.

Adım 13: Şekil-12: El Dezenfektanı Sıvısını Akıtmak İçin Seçilmiş Sıvı Pompası

Son olarak, şekil 13, komple el dezenfektanı kutusunu göstermektedir. Plastik kahve saklama kabı gibi benzer herhangi bir cam veya plastik kap seçebilirsiniz. Benim seçtiğim bir cam sos kabı:-). Hortumu bükmek ve tutmak için basit bir bakır tel kullandım. R3 potansiyometresini en düşük hassasiyet seviyesinden çevirin ve istediğiniz algılama aralığını elde etmek için biraz artırın. Pompa herhangi bir tetikleme olmadan kendiliğinden hareket edebileceğinden çok hassas YAPMAYIN!

Adım 14: Şekil-13: El Dezenfektanı Dispenserinin Kendin Yap Yapılışı

Şekil 14, dağıtıcıyı karanlıkta göstermektedir. Mavi LED'in ışığı (P1), konteyner kapağına monte edilmesi gereken çekici bir görünüm sağlar.

Adım 15: Şekil-14: Karanlıkta El Dezenfektanı Dispenseri Görünümü

Adım 16: [D] Malzeme Listesi

Adım 17: Referanslar

Ana Madde:

[1]: AMS1117-5.0 Veri Sayfası:

[2]: LM555 Veri Sayfası:

[3]: TSOP1738 Veri Sayfası:

[4]: NDS356 Veri Sayfası:

[5]: AMS1117-5.0 Şematik Sembol ve PCB Ayak İzi:

[6]: LM555 Şematik Sembol ve PCB Ayak İzi:

[7]: TSOP1738 Şematik Sembol ve PCB Ayak İzi:

[8]: NDS356 Şematik Sembol ve PCB Ayak İzi:

[9]: CAD Eklentileri:

[10]: LM393 Veri Sayfası:

[11]: BD140 Veri Sayfası:

[12]: LM393 Şematik Sembol ve PCB Ayak İzi:

[13]: BD140 Şematik Sembolü ve PCB Ayak İzi: