Automatisk hånddesinfeksjonskrets - helt kontaktløs

I denne artikkelen vil vi lære å lage en billig, men likevel fullautomatisk hånddesinfiseringsdispenserkrets som vil tillate en berøringsfri eller kontaktløs utlevering av desinfiserende væske på brukerens hender.

Denne berøringsfrie hånddesinfeksjonskretsen gjør det mulig for brukeren å få tilgang til desinfiseringsvæsken på hendene automatisk uten behov for å betjene eller berøre rengjøringsmiddelflaskepumpen manuelt. Funksjonen sørger for at virus ikke har noen sjanse for å spre seg gjennom fysisk berøring av desinfiseringsflasken og dens operasjonsdeler.

For å være automatisk vil systemet imidlertid kreve en slags sensor for å oppdage tilstedeværelsen av et menneske eller en menneskelig hånd under dispenserenheten.

For dette bruker vi den mest grunnleggende menneskelige sensorenheten som er PIR, eller en passiv infrarød enhet .

Grunnleggende arbeidsdetaljer

En PIR er designet for å oppdage den infrarøde varmen fra menneskekroppen og produsere en tilsvarende elektrisk puls ved utgangsstiften.

Denne pulsen brukes til å aktivere en en-shot timer basert stafett førertrinn som aktiverer reléet et øyeblikk, og driver en fjærbelastet solenoid.

Solenoiden skyver pumpeakselen til en desinfiserende flaske for å dispensere væsken i hendene på brukeren. Konseptet kan visualiseres i det følgende bildet.

Magneten i bildet ovenfor er koblet til utgangen fra en monostabil krets.

En monostabil krets er en konfigurasjon som forårsaker en kortvarig høy effekt som svar på en øyeblikkelig inngangsutløser. Utgangen forblir høy i en forutbestemt fast periode uavhengig av inngangsutløserens varighet.

I denne automatiske desinfiseringskretsen utløses monostabelen av en PIR så snart en nærliggende menneskelig hånd oppdages av PIR.

Den monostabile aktiverer i sin tur solenoiden i et øyeblikk, bestemt av RC-komponentene.

Aktivering av solenoiden fører til at den sentrale spindelen raskt skyver og trekker i vertikal retning, ved å trykke på pumpehåndtaket på desinfiseringsflasken en gang.

Dette fører til at flasken dispenserer desinfiserende væske i brukerens hånd.

Når brukeren trekker hånden sin fra systemet, slås PIR av, og monostabelen deaktiverer også hele systemet, til en annen bruker bringer hånden innen PIR-området for å gjenta prosedyren.

Den monostabile utløserkretsen for den foreslåtte automatiske hånddesinfiseringsenheten kan utformes ved hjelp av transistorisert monostabil eller gjennom en populær IC 555-basert monostabil krets .

Vi vil diskutere begge variantene i følgende diskusjoner:

Transistorisert håndrensemiddelkrets

Den transistoriserte versjonen av kretsen ser veldig grei ut. Når PIR-enheten oppdager en menneskelig inngrep, leder den og sender en puls til basen av T1 via C1.

Strømmen gjennom C1 aktiverer øyeblikkelig T1, som igjen aktiverer T2 og også magnetpumpen.

I mellomtiden lades og forhindrer C1 raskt innføring av ytterligere strøm til basen til T1, og blokkerer dermed gjentatte DC-impulser fra PIR-utgangen. Dette sikrer at systemet bare fungerer et øyeblikk for hver deteksjon, og deretter slås av til hånden fjernes og en ny syklus startes.

Denne one-shot aktivering av T1 / T2 sørger for at den tilkoblede magnetbelastningen aktiveres for å generere en enkelt push-pull-handling på sin magnetiske spindel.

Spindelen betjener desinfiseringspumpehåndtaket for å dispensere en enkelt dose av desinfiserende væske på brukerens hånd.

Du kan legge merke til at solenoiden er koblet til transistorens emitterside, i stedet for den vanlige kollektorsiden. Emitterforbindelsen sørger faktisk for at solenoiden aktiveres med en forsiktig soft-start-skyvning som svar på lading av 10uF kondensatoren C2.

Hvis den er koblet til på kollektorsiden, vil det føre til at solenoiden skyves med et plutselig trykk, som kanskje ikke ser veldig imponerende ut.

Forenkling av ovennevnte design

Ovennevnte transistoriserte håndfri desinfiseringsmiddel kan forenkles ytterligere ved å bruke et relé som vist i følgende design:

Bruke IC 555

Figuren over viser en standard IC 555 monostabil krets. Her, når pin2 er jordet, får utgang pin3 til å gå høyt i en periode som er bestemt av R1, C1-verdiene eller deres produkt.

I denne automatiske desinfiserende dispenserutformingen beregnes R1, C1 til å produsere en utgangseffekt på omtrent 1 sekund, som svar på et lavt signal ved pin2.

Når PIR oppdager en menneskelig hånd, leder og slår den på BC547-transistoren som igjen utløser pin2 på IC.

Dette får øyeblikkelig pin3 til å gå høyt og aktiverer TIP142-transistoren og den tilkoblede solenoiden, genererer et 1 sekunders langt trykk og deretter en nedstengning på magnetakselen. Trekket genereres av den vedlagte fjærspenningen på magnetakselen. .

Igjen, i denne versjonen kan også solenoiden sees koblet på transistorens emitterside for å muliggjøre en myk skyvkraft på solenoidakselen avhengig av ladningsresponsen til C3.

En animert visning av hele systemet kan visualiseres i følgende GIF-bilde.

Infrarød reflekterende sensor TCRT5000

Siden PIR er en relativt dyr sensor, kan et billigere alternativ for å lage en automatisk håndrensemiddel være å bruke IR-reflekterende sensor TCRT5000.

Sensoren er en enkel kombinasjon av en IR-fotodiodesender og en IR-fotomottaker pakket side om side, inne i en enkelt pakke som vist nedenfor:

Egenskapene til denne nærhets-IR-sensormodulen kan forstås fra følgende data:

Fra det interne layoutdiagrammet til sensoren kan vi tydelig se at modulen består av en fotodiode som sender ut IR-signalet mot målet, og en tilstøtende fototransistormottaker som er posisjonert for å motta det reflekterte IR-signalet fra målet.

For å tilpasse sensoren i en automatisk håndrensemaskin kan vi igjen implementere vår arbeidshest IC 555-monostabil, vist nedenfor:

Kretsen er ganske selvforklarende, men hvis du har problemer med å forstå detaljene, kan du alltid bruke kommentarfeltet nedenfor for å starte en diskusjon.

Bruker HC-SR04 og IC555

Kretsen vist ovenfor kan brukes til å implementere en automatisk desinfiseringsdispenser gjennom ultralyddetektormodulen, HC-SR04, og et par IC 555-kretser.

Venstre IC 555 er konfigurert som en stabil multivibrator, mens IC 555-krets på høyre side er koblet til som en monostabil multivibator.

De astable RA-, RB-, C-komponentverdiene må beregnes for å muliggjøre en 10us PÅ og 60us AV PWM fra pin3 i denne IC.

RA- og C-timingkomponentene til den monostabile må justeres for å produsere en 1 sekund høy ett-skudds utgang fra pin3 i dette trinnet.

Denne utgangen kan brukes til å drive dispenseringspumpen, motoren, solenoiden osv. I henhold til kravene til designet.