Mạch phân phối nước rửa tay / DIY [Không tiếp xúc]: 10 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:30

Bởi Hesam Moshiri, [email protected]

Đặc trưng

1. Độ ổn định cao và không nhạy cảm với ánh sáng xung quanh
2. Vỏ bọc acrylic (plexiglass) cắt laser
3. Hiệu quả về chi phí
4. Khả năng kiểm soát lưu lượng của chất khử trùng tay / cồn (hiệu quả)
5. Các thành phần xuyên lỗ (dễ hàn)
6. Bảng mạch PCB một lớp (dễ chế tạo)
7. Bộ vi điều khiển ATTiny13 đơn và rẻ
8. Mức tiêu thụ hiện tại ở chế độ chờ thấp

-

Như chúng ta đã biết, sự bùng phát COVID-19 đã tấn công thế giới và thay đổi lối sống của chúng ta. Trong điều kiện này, cồn và nước rửa tay rất quan trọng, đắt tiền và ở một số khu vực khó tìm thấy chất lỏng, vì vậy, chúng phải được sử dụng đúng cách và hiệu quả. Trong phiên bản thứ hai của thiết bị phân phối chất khử trùng tay, tôi đã giải quyết các vấn đề về thiết kế trước đó và giới thiệu một thiết bị không nhạy với ánh sáng xung quanh và khả năng kiểm soát dòng chảy của rượu / chất khử trùng. Do đó, chỉ cần lượng chất lỏng vừa đủ sẽ được đổ theo từng yêu cầu. Thiết kế sử dụng vi điều khiển ATTiny13 giá rẻ.

[A] Phân tích mạch

Hình 1 cho thấy sơ đồ của thiết bị. Nhiệm vụ có thể được thực hiện bằng nhiều loại cảm biến và phương pháp thiết kế, tuy nhiên, trọng tâm của tôi là thiết kế một mạch hiệu quả, rẻ và đơn giản.

Bước 1: Hình 1, Sơ đồ Sơ đồ của Máy phân phối Nước rửa tay Tự động

P2 là đầu nối XH đực 2 chân. Nó được sử dụng để kết nối với đèn LED màu xanh lam 5mm nên được gắn trên vỏ và hộp đựng nước rửa tay / cồn. R5 giới hạn dòng điện của đèn LED. U1 là mô-đun bộ thu IR TSOP1738 [1] hoặc HS0038. Nó là một đơn vị hoàn chỉnh được sử dụng để phát hiện và giải mã các tín hiệu IR. Hình 2 cho thấy sơ đồ khối của thành phần này.

Bước 2: Hình 2, Sơ đồ khối của Mô-đun Bộ thu IR TSOP1738 (HS0038)

Mô-đun có thể chấp nhận 5V tại đường ray cung cấp và nó tiêu thụ khoảng 5mA. Mức tiêu thụ hiện tại thấp của thành phần cho phép chúng tôi sử dụng một bộ lọc RC đơn giản (C1 và R3) để loại bỏ các bất ổn có thể xảy ra (phát hiện tín hiệu IR sai) có thể do nhiễu nguồn cung cấp.

Tần số cắt của bộ lọc RC nói trên có thể được mô phỏng (chẳng hạn như LTSpice) hoặc được kiểm tra trong thực tế. Để kiểm tra hoạt động của bộ lọc trong thực tế, tôi đã sử dụng máy hiện sóng Siglent SDS1104X-E và bộ tạo dạng sóng Siglent SDG1025. Hai thiết bị này phải được kết nối bằng cáp USB. Hình 3 cho thấy biểu đồ mã của hoạt động của bộ lọc. Các tính toán xác nhận rằng tần số cắt của bộ lọc trong thực tế là khoảng 112Hz. Để biết thêm chi tiết vui lòng xem video.

Bước 3: Hình 3, Kiểm tra Hành vi của Bộ lọc RC trong Thực tế bằng Biểu đồ Bode và Máy hiện sóng SDS1104X-E

R4 là một điện trở kéo lên và C2 làm giảm tiếng ồn đầu ra U1. D1 là một diode phát IR 5mm và R1 giới hạn dòng điện đến diode. Giá trị R1 có thể nằm trong khoảng từ 150R đến 220R. Điện trở thấp hơn có nghĩa là phạm vi phát hiện cao hơn và ngược lại. Tôi đã sử dụng một điện trở 180R cho R1. Q1 là MOSFET kênh N 2N7000 [2] được sử dụng để BẬT / TẮT diode hồng ngoại D1. R2 giới hạn dòng điện của cổng.

IC1 là vi điều khiển ATTiny13 [3]. Nó là một bộ vi điều khiển rẻ và được biết đến, cung cấp đầy đủ các thiết bị ngoại vi cho ứng dụng này. PORTB.4 tạo ra một xung sóng vuông cho diode phát IR và PORTB.3 cảm nhận tín hiệu kích hoạt-thấp. PORTB.1 được sử dụng để gửi tín hiệu kích hoạt đến máy bơm. Chu kỳ làm việc của xung đơn này xác định dòng chảy của rượu hoặc chất khử trùng tay. Q2 là bóng bán dẫn NPN BD139 [4] được sử dụng để BẬT / TẮT máy bơm. D3 loại bỏ dòng điện dẫn ngược (động cơ DC của máy bơm) và C5 giảm tiếng ồn của máy bơm. D2 cho biết kích hoạt bơm. R7 giới hạn dòng điện của đèn LED. C3, C4 và C6 được sử dụng để giảm tiếng ồn của nguồn cung cấp.

[B] Bố cục PCB

Hình 4 cho thấy cách bố trí PCB của thiết bị phân phối nước rửa tay tự động. Nó là một bảng mạch PCB một lớp và tất cả các gói thành phần đều có lỗ thông.

Bước 4: Hình 4, Bố trí PCB của Thiết bị Phân phối Nước rửa tay Tự động

Tôi đã sử dụng các thư viện thành phần SamacSys cho Q1 [5], Q2 [6] và IC1 [7]. Các thư viện SamacSys luôn giúp tôi tránh những sai lầm không mong muốn và bỏ qua quá trình tốn thời gian để thiết kế các thư viện thành phần từ đầu. Có hai tùy chọn để cài đặt và sử dụng các thư viện. Đầu tiên, tải xuống và cài đặt chúng từ componentsearchengine.com hoặc thứ hai bằng cách cài đặt chúng trực tiếp bằng các plugin CAD được cung cấp [8]. SamacSys đã cung cấp các plugin cho hầu hết các phần mềm CAD thiết kế điện tử. Trong trường hợp của tôi, tôi đã sử dụng plugin Altium Designer (Hình 5).

Bước 5: Hình 5, Các thành phần đã chọn trong Plugin SamacSys Altium Designer

Hình 6 cho thấy hình ảnh về nguyên mẫu hoạt động đầu tiên của bảng phân phối nước rửa tay. Bạn có thấy vết cắt trên bảng mạch PCB không? Cần phải ngăn chặn bất kỳ sự tiếp nhận tín hiệu IR không mong muốn nào của mô-đun U1. Khoảng trống này được lấp đầy bởi một phần của vỏ bọc.

Bước 6: Hình 6, Bảng nguyên mẫu làm việc đầu tiên của Máy phân phối Nước rửa tay

[C] Mã nguồn của vi điều khiển

Mã đã được viết bằng C. Phần quan trọng của mã mà bạn “có thể” cần sửa đổi là quy trình ngắt tràn Timer-0.:

Bước 7:

"Trường hợp 15" xác định độ trễ kích hoạt trước. Cần một khoảng thời gian ngắn để người dùng cố định tay bên dưới cảm biến và vòi phun. “Trường hợp 23” xác định thời gian kích hoạt máy bơm và “trường hợp 372” xác định thời gian trễ trước lần kích hoạt có thể tiếp theo. Sự chậm trễ này cho phép người dùng có đủ thời gian để thu thập tất cả các giọt cồn / nước rửa tay. Ngoài ra, nó còn ngăn trẻ em hoặc một số cá nhân sử dụng sai thiết bị và lãng phí chất lỏng đắt tiền. Fusebits phải được đặt trên nguồn xung nhịp bên trong 9,6MHz không có phân chia xung nhịp.

[D] Thiết kế bao vây Corel Draw bằng tia laser

Hình 7 cho thấy vỏ được thiết kế trong Corel Draw. Bạn chỉ cần gửi tệp “sanitizer.cdr” đến xưởng / công ty cắt laser và đặt hàng cắt laser cho plexiglass đen mờ 2mm (acrylic). Ván ép mỏng cũng không sao.

Bước 8: Hình 7, Thiết kế vỏ hộp của Máy rửa tay trong Corel Draw

Hình 8 cho thấy bộ phân phối nước rửa tay tự động hoàn chỉnh. Bạn có thể gắn vỏ vào hộp đựng mong muốn của mình. Tôi đã sử dụng một hộp đựng bằng thủy tinh.

Bước 9: Hình 8, Máy phân phối nước rửa tay tự động có hộp đựng bằng thủy tinh

[E] Hóa đơn vật liệu

Bước 10: Hóa đơn nguyên vật liệu

[F] Tài liệu tham khảo

Nguồn:

[1]: Biểu dữ liệu TSOP1738:

[2]: Biểu dữ liệu 2N7000:

[3]: Biểu dữ liệu ATTiny13:

[4]: Biểu dữ liệu BD139:

[5]: Biểu tượng sơ đồ 2N7000 và dấu chân PCB:

[6]: Biểu tượng sơ đồ BD139 và dấu chân PCB:

[7]: Biểu tượng sơ đồ ATTiny13 và dấu chân PCB:

[8]: Các plugin CAD: