Obvod automatického dezinfekčného prostriedku na ruky - úplne bezkontaktný

V tomto článku sa naučíme, ako vytvoriť lacný, ale plne automatický okruh dávkovača dezinfekčného prostriedku na ruky, ktorý umožní bezdotykové alebo bezkontaktné dávkovanie dezinfekčnej kvapaliny na ruky používateľa.

Tento bezkontaktný okruh dezinfekcie rúk umožňuje užívateľovi automatický prístup k dezinfekčnej tekutine na rukách bez potreby manuálneho ovládania alebo ovládania čerpadla fľaše dezinfekčného prostriedku. Táto funkcia zaisťuje, že vírusy sa nebudú môcť šíriť fyzickým dotykom na fľašu dezinfekčného prostriedku a jeho prevádzkových častí.

Aby to však bolo automatické, bude systém vyžadovať nejaký druh snímača na detekciu prítomnosti človeka alebo ľudskej ruky pod dávkovacou jednotkou.

Na tento účel používame najzákladnejšiu ľudskú senzorickú jednotku, ktorou je PIR alebo pasívne infračervené zariadenie .

Základné pracovné podrobnosti

PIR je navrhnutý tak, aby detekoval infračervené teplo z ľudského tela a produkoval zodpovedajúci elektrický impulz na svojom výstupnom kolíku.

Tento impulz sa používa na aktiváciu jednorazového časovača stupeň ovládača relé ktorý na chvíľu aktivuje relé a napája pružinový solenoid.

Solenoid tlačí na hriadeľ čerpadla fľaše s dezinfekčným prostriedkom, aby vydal tekutinu do rúk používateľa. Koncept je možné vizualizovať na nasledujúcom obrázku.

Solenoid na vyššie uvedenom obrázku je pripojený k výstupu monostabilného obvodu.

Monostabilný obvod je konfigurácia, ktorá spôsobuje okamžitý vysoký výstup v reakcii na spúšťanie okamžitého vstupu. Výstup zostáva vysoký po vopred určené pevné obdobie bez ohľadu na trvanie vstupného spúšťača.

V tomto okruhu dávkovača automatického dezinfekčného prostriedku je monostabilita spustená PIR, akonáhle PIR detekuje blížiacu sa ľudskú ruku.

Monostabilný následne aktivuje solenoid na nejaký čas, ako je určené jeho časovacími komponentmi RC.

Aktivácia solenoidu spôsobí, že jeho centrálne vreteno bude rýchlo tlačiť a ťahať vo zvislom smere a raz stlačiť rukoväť čerpadla fľaše s dezinfekčným prostriedkom.

To nakoniec spôsobí, že fľaša vydá dezinfekčnú kvapalinu do ruky používateľa.

Akonáhle užívateľ vytiahne svoju ruku zo systému, PIR sa vypne a monostabilný systém tiež deaktivuje celý systém, až kým iný užívateľ nepríde svojou rukou v rozsahu PIR, aby postup zopakoval.

Monostabilný spúšťací obvod pre navrhovanú automatickú dávkovaciu jednotku na dezinfekciu rúk je možné navrhnúť pomocou tranzistorovej monostability alebo prostredníctvom populárneho Monostabilný obvod na báze IC 555 .

O oboch variantoch budeme diskutovať v nasledujúcich diskusiách:

Transistorizovaný obvod dávkovača ručných dezinfekčných prostriedkov

Tranzistorová verzia obvodu vyzerá veľmi jednoducho. Keď zariadenie PIR deteguje ľudský zásah, vedie a vysiela C1 prostredníctvom C1 impulz na základňu T1.

Prúd cez C1 okamžite aktivuje T1, ktorý následne aktivuje T2 a tiež solenoidové čerpadlo.

Medzitým sa C1 rýchlo nabije a zabráni vstupu ďalšieho prúdu do bázy T1, čím zablokuje opakované jednosmerné impulzy z výstupu PIR. To zaisťuje, že systém pracuje pri každej detekcii iba chvíľu, a potom sa vypne, kým sa ruka neodstráni a nezačne nový cyklus.

Táto jednorazová aktivácia T1 / T2 zaisťuje, že sa pripojené zaťaženie solenoidu aktivuje, aby na svojom magnetickom vretene vygenerovalo jednu akciu push-pull.

Vreteno ovláda rukoväť čerpadla dezinfekčného prostriedku na výdaj jednej dávky dezinfekčnej kvapaliny na ruku používateľa.

Môžete si všimnúť, že solenoid je pripojený na strane emitora tranzistora, namiesto na strane bežného kolektora. Pripojenie vysielača skutočne zaisťuje, že solenoid sa aktivuje jemným jemným rozbehom stlačením v reakcii na nabitie 10uF kondenzátora C2.

Ak je pripojený na strane kolektora, viedlo by to k stlačeniu solenoidu s náhlym ťahom, čo nemusí vyzerať veľmi pôsobivo.

Zjednodušenie vyššie uvedeného dizajnu

Vyššie uvedený tranzistorový dezinfekčný prostriedok na čistenie rúk by sa mohol ďalej zjednodušiť použitím relé, ako je znázornené na nasledujúcom prevedení:

Pomocou IC 555

Obrázok vyššie zobrazuje štandardný monostabilný obvod IC 555. Tu, keď je pin2 uzemnený, spôsobí, že výstupný pin3 bude vysoký po dobu, o ktorej rozhodnú hodnoty R1, C1 alebo ich súčin.

V tomto dizajne dávkovača automatického dezinfekčného prostriedku sa R1, C1 počíta tak, aby produkoval vysoký približne 1 sekundový výstup v reakcii na nízky signál na kolíku 2.

Keď PIR deteguje ľudskú ruku, vedie a zapína tranzistor BC547, ktorý následne aktivuje pin2 IC.

Toto okamžite spôsobí, že pin3 pôjde vysoko a aktivuje tranzistor TIP142 a pripojený solenoid, generovanie 1 sekundového dlhého stlačenia a následného vypnutia na hriadeli solenoidu. Ťah je generovaný pripojeným napätím pružiny na hriadeli solenoidu .

Aj v tejto verzii je opäť viditeľný solenoid pripojený na strane emitora tranzistora, aby sa umožnil mäkký ťah na hriadeli solenoidu v závislosti na nabíjacej reakcii C3.

Animovaný pohľad na celý systém je možné vizualizovať na nasledujúcom obrázku GIF.

Infračervený reflexný snímač TCRT5000

Pretože PIR je pomerne drahý senzor, lacnejšou alternatívou pre výrobu automatického dezinfekčného prostriedku na ruky by mohlo byť použitie IR reflexného senzora TCRT5000.

Snímač je jednoduchá kombinácia infračerveného vysielača fotodiódy a infračerveného prijímača zabaleného vedľa seba, v jednom balení, ako je uvedené nižšie:

Vlastnosti tohto modulu infračerveného snímača blízkosti možno pochopiť z nasledujúcich údajov:

Z diagramu vnútorného usporiadania snímača jasne vidíme, že modul sa skladá z fotodiódy, ktorá vysiela IR signál smerom k cieľu, a zo susedného fototranzistorového prijímača, ktorý je umiestnený tak, aby prijímal odrazený IR signál z cieľa.

Na prispôsobenie snímača v automatickom dezinfekčnom prístroji na ruky môžeme opäť implementovať monostabilný náš pracovný kôň IC 555, ako je uvedené nižšie:

Okruh je celkom samozrejmý, ale ak máte problémy s porozumením podrobností, môžete kedykoľvek začať diskusiu pomocou poľa s komentárom.

Pomocou HC-SR04 a IC555

Vyššie uvedený obvod možno použiť na implementáciu automatického dávkovača dezinfekčného prostriedku prostredníctvom modulu ultrazvukového bezdotykového detektora HC-SR04 a niekoľkých obvodov IC 555.

Ľavá strana IC 555 je nakonfigurovaná ako astabilný multivibrátor, zatiaľ čo pravý obvod IC 555 je zapojený ako monostabilný multivibrátor.

Hodnoty astabilných komponentov RA, RB, C musia byť vypočítané tak, aby umožňovali PWM 10us ON a 60us OFF z pin3 tohto IC.

Časové komponenty RA a C monostabilnej jednotky musia byť upravené tak, aby produkovali jednorazový vysoký jednorazový výstup z kolíka 3 tohto stupňa.

Tento výstup je možné použiť na napájanie výdajného čerpadla, motora, solenoidu atď. Podľa požiadaviek konštrukcie.