Ultrazvukový obvod na dezinfekciu rúk

Obvod ultrazvukového dezinfekčného prostriedku na ruky detekuje prítomnosť ľudskej ruky prostredníctvom odrazených ultrazvukových vĺn a na okamih spustí reléové solenoidové čerpadlo na výdaj sanitačnej kvapaliny do rúk používateľa.

Projekt využíva obľúbený modul ultrazvukového snímača HC-SR04 pre požadovanú funkciu snímania.

Používanie HC-SR04

Modul ultrazvukového snímača HC-SR04 je vyrobený z niekoľkých špecializovaných ultrazvukových prevodníkov určených na prácu a reakciu na frekvencii okolo 40 kHz.

Modul má 4 piny pre konfiguráciu do zamýšľaného obvodu vodiča.

Napájacie konektory sú označené pinmi Vcc a Gnd. Kde Vcc je kladný 5V vstup pre modul a Gnd by mal byť pripojený k zápornej linke vstupného napájacieho zdroja.

Spúšťací kolík pracuje s 10 us pulzom, ktorý aktivuje dva snímače na vysielanie a príjem odrazenej ultrazvukovej vlny.

Keď je detekovaná séria odrazených signálov, pin 'Echo' sa stane vysokým pre inicializáciu externého relé alebo solenoidu alebo pre akékoľvek preferované zaťaženie.

Prepojenie HC-SR04 s Arduino

Aby sme mohli modul HC-SR04 spracovať a umožniť mu pracovať ako presný ultrazvukový detektor blízkosti, potrebujeme na tento účel jednotku mikrokontroléra, napríklad Arduino.

Ak je program Arduino vhodne naprogramovaný podľa nižšie uvedeného kódu, stane sa kompatibilným s HC-SR04 na účely zamýšľanej detekcie blízkosti ruky a aktivácie mechanizmu výdaja dezinfekčného prostriedku.

Schéma prepojenia Arduina s HC-SR04 a stupňom relé je znázornená na nasledujúcom diagrame:

Prevádzkové podrobnosti

Prevádzkový postup tohto obvodu ultrazvukového dezinfekčného prostriedku na ruky je jednoduchý a možno ho pochopiť pomocou nasledujúcich bodov:

Arduino poskytuje aktivačný impulz 10 us do spúšťacieho impulzu modulov HC-SR04, čo umožňuje modulu odosielať a prijímať sled odrazených impulzov od cieľa, ktorý je v rukách používateľa.

Tieto odrazené dáta sa posielajú na rduino z kolíka Echo modulu HC-SR04.

Arduino spracováva signál a umožňuje stabilný jednosmerný výstup na kolíku 7 dosky, ktorý je spojený s fázou budiča relé cez rezistor 10k a kondenzátor 100uF.

Kolík č. 7 Arduina má zostať vysoký, pokiaľ moduly HC-SR04 naďalej detekujú ruku používateľa v nastavenej blízkosti.

To znamená, že realita zostane počas tohto obdobia tiež zapnutá, čo však nechceme.

Aby sa zabezpečilo, že relé a pripojené dávkovacie mechanizmy alebo čerpadlo budú aktívne iba na niekoľko sekúnd, je do série so základňou BC547 zapojený kondenzátor.

Keď je pin # 7 vysoký kvôli prítomnosti ľudskej ruky, BC547 vedie iba tak dlho, kým je jeho základňa 100uF úplne nabitá, čo sa stane v priebehu niekoľkých sekúnd.

Akonáhle je 100uF úplne nabitý, základňa BC547 je blokovaná z pohonu základne a prestane viesť, vypne relé a deaktivuje pripojený dávkovací mechanizmus dezinfekčného prostriedku.

Keď je ruka odstránená, HC-SR04 prestane vysielať signál Echo do Arduina, ktoré otočí svoj pin # 7 na logickú nulu.

V tomto okamihu sa základný kondenzátor 100uF začne vybíjať cez pin Arduino č. 7 a pravý zemný rezistor 10k.

Programový kód

Celý programový kód pre vyššie diskutovaný obvod ultrazvukovej dezinfekcie rúk pomocou HC-SR04 a Arduino je uvedený nižšie:


const int trigger = A1
const int echo = A2
int vcc = A0
int gnd = A3
int OP = 7
long Time
float distanceCM
float distance = 15 // set threshold distance in cm
float resultCM
void setup()
{
pinMode(OP,OUTPUT)
pinMode(trigger,OUTPUT)
pinMode(echo,INPUT)
pinMode(vcc,OUTPUT)
pinMode(gnd,OUTPUT)
}
void loop()
{
digitalWrite(vcc,HIGH)
digitalWrite(gnd,LOW)
digitalWrite(trigger,LOW)
delay(1)
digitalWrite(trigger,HIGH)
delayMicroseconds(10)
digitalWrite(trigger,LOW)
Time=pulseIn(echo,HIGH)
distanceCM=Time*0.034
resultCM=distanceCM/2
if(resultCM<=distance)
{
digitalWrite(OP,HIGH)
delay(4000)
}
if(resultCM>=distance)
{
digitalWrite(OP,LOW)
}
delay(10)
}


Pozor: Navrhovaný obvod ultrazvukového dezinfekčného prostriedku na ruky nebol autorom prakticky otestovaný. Myšlienka bola inšpirovaná tento článok , a zodpovedajúcim spôsobom upravené tak, aby umožňovali požadovanú okamžitú funkciu ZAP / VYP pre čerpadlo dávkovača alebo pre solenoid.