Obwód automatycznego odkażania rąk - w pełni bezkontaktowy

W tym artykule dowiemy się, jak wykonać niedrogi, ale w pełni automatyczny obwód dozownika środka dezynfekującego do rąk, który umożliwi bezdotykowe lub bezdotykowe dozowanie płynu odkażającego na dłonie użytkownika.

Ten bezdotykowy obwód środka odkażającego do rąk ułatwia użytkownikowi dostęp do płynu odkażającego na rękach, bez potrzeby ręcznego obsługiwania lub dotykania pompki do butelki ze środkiem odkażającym. Ta funkcja zapewnia, że ​​wirusy nie mają szans na rozprzestrzenienie się poprzez fizyczne dotknięcie butelki środka dezynfekującego i jej części roboczych.

Jednak aby był automatyczny, system będzie wymagał pewnego rodzaju czujnika do wykrywania obecności człowieka lub ludzkiej dłoni pod dozownikiem.

W tym celu wykorzystujemy najbardziej podstawową jednostkę czujnika ludzkiego, jaką jest PIR, czyli pasywne urządzenie na podczerwień .

Podstawowe szczegóły robocze

PIR jest przeznaczony do wykrywania ciepła podczerwonego z ludzkiego ciała i wytwarzania odpowiedniego impulsu elektrycznego na jego pinie wyjściowym.

Ten impuls jest używany do aktywowania jednorazowego licznika czasu stopień kierowcy przekaźnika który chwilowo aktywuje przekaźnik i zasila cewkę sprężynową.

Solenoid popycha wałek pompy butelki środka odkażającego, aby dozować płyn w rękach użytkownika. Koncepcję można zwizualizować na poniższym obrazku.

Solenoid na powyższym obrazku jest podłączony do wyjścia obwodu monostabilnego.

Obwód monostabilny to konfiguracja, która powoduje chwilowe wysokie napięcie wyjściowe w odpowiedzi na chwilowe wyzwolenie wejścia. Sygnał wyjściowy pozostaje wysoki przez z góry określony ustalony okres niezależnie od czasu trwania wyzwalania wejścia.

W tym automatycznym obwodzie dozownika środka odkażającego monostabilny jest wyzwalany przez czujnik PIR, gdy tylko czujnik PIR wykryje zbliżającą się dłoń człowieka.

Monostabilny z kolei aktywuje solenoid na pewien moment, określony przez jego komponenty czasowe RC.

Aktywacja solenoidu powoduje, że jego środkowe wrzeciono szybko popycha i ciągnie w kierunku pionowym, jednokrotnie naciskając uchwyt pompki na butelce ze środkiem dezynfekującym.

To ostatecznie powoduje, że butelka dozuje płyn odkażający do ręki użytkownika.

Gdy użytkownik wycofa rękę z systemu, PIR wyłącza się, a monostabilność również dezaktywuje cały system, do czasu, gdy inny użytkownik znajdzie rękę w zasięgu PIR, aby powtórzyć procedurę.

Monostabilny obwód wyzwalający dla proponowanego automatycznego urządzenia do odkażania rąk może być zaprojektowany przy użyciu tranzystorowego monostabilnego lub popularnego Obwód monostabilny oparty na IC 555 .

Omówimy oba warianty w następujących dyskusjach:

Tranzystorowy obwód dozownika środka dezynfekującego do rąk

Tranzystorowa wersja obwodu wygląda bardzo prosto. Gdy urządzenie PIR wykryje interwencję człowieka, przewodzi i wysyła impuls do bazy T1 przez C1.

Prąd przepływający przez C1 natychmiast aktywuje T1, który z kolei aktywuje T2, a także pompę elektromagnetyczną.

W międzyczasie C1 szybko ładuje się i zapobiega przedostawaniu się dalszego prądu do bazy T1, blokując w ten sposób powtarzające się impulsy DC z wyjścia PIR. Zapewnia to, że system działa tylko przez chwilę przy każdym wykryciu, a następnie wyłącza się do momentu usunięcia ręki i zainicjowania nowego cyklu.

Ta jednorazowa aktywacja T1 / T2 zapewnia, że ​​podłączone obciążenie elektromagnesu aktywuje się w celu wygenerowania pojedynczego działania przeciwsobnego na jego wrzecionie magnetycznym.

Wrzeciono obsługuje uchwyt pompy środka odkażającego, aby dozować pojedynczą dawkę płynu odkażającego na rękę użytkownika.

Można zauważyć, że elektrozawór jest podłączony po stronie emitera tranzystora, zamiast zwykłej strony kolektora. Połączenie nadajnika faktycznie zapewnia, że ​​elektromagnes aktywuje się z delikatnym miękkim uruchomieniem w odpowiedzi na ładowanie kondensatora C2 10 uF.

Gdyby był podłączony od strony kolektora, spowodowałoby to, że elektrozawór zostałby popchnięty z nagłym pchnięciem, co może nie wyglądać imponująco.

Uproszczenie powyższego projektu

Powyższy tranzystorowy bezkontaktowy środek odkażający do rąk można jeszcze bardziej uprościć za pomocą przekaźnika, jak pokazano na poniższym projekcie:

Korzystanie z IC 555

Powyższy rysunek przedstawia standardowy obwód monostabilny IC 555. Tutaj, gdy pin2 jest uziemiony, powoduje, że pin3 wyjściowy przechodzi w stan wysoki przez okres określony przez wartości R1, C1 lub ich iloczyn.

W tej konstrukcji automatycznego dozownika środka odkażającego R1, C1 jest obliczane tak, aby wytwarzać około 1 sekundę sygnału w stanie wysokim, w odpowiedzi na niski sygnał na styku 2.

Kiedy PIR wykryje ludzką rękę, przewodzi i włącza tranzystor BC547, który z kolei wyzwala pin2 układu scalonego.

To natychmiast powoduje, że pin3 przechodzi w stan wysoki i aktywuje tranzystor TIP142 i podłączony elektromagnes, generując 1-sekundowe naciśnięcie, a następnie zatrzymanie podciągania na wale elektromagnesu. .

Ponownie, w tej wersji również solenoid można zobaczyć jako podłączony po stronie emitera tranzystora w celu umożliwienia miękkiego nacisku na wałek elektromagnesu w zależności od odpowiedzi ładowania C3.

Animowany widok całego systemu można zwizualizować na poniższym obrazie GIF.

Odblaskowy czujnik podczerwieni TCRT5000

Ponieważ czujnik PIR jest stosunkowo kosztownym czujnikiem, tańszą alternatywą do wykonania automatycznego odkażania rąk mogłoby być zastosowanie odbiciowego czujnika podczerwieni TCRT5000.

Czujnik jest prostym połączeniem nadajnika fotodiody IR i odbiornika podczerwieni umieszczonego obok siebie, w jednym opakowaniu, jak pokazano poniżej:

Charakterystykę tego modułu zbliżeniowego czujnika podczerwieni można poznać na podstawie następujących danych:

Z wewnętrznego schematu rozmieszczenia czujnika wyraźnie widać, że moduł składa się z fotodiody, która emituje sygnał IR w kierunku celu, oraz sąsiedniego odbiornika fototranzystora, który jest ustawiony tak, aby odbierać odbity sygnał IR od celu.

Aby dostosować czujnik w automatycznej maszynie do dezynfekcji rąk, możemy jeszcze raz zaimplementować nasz monostabilny konik roboczy oparty na IC 555, jak pokazano poniżej:

Obwód jest dość oczywisty, ale jeśli masz problemy ze zrozumieniem szczegółów, zawsze możesz skorzystać z pola komentarza poniżej, aby zainicjować dyskusję.

Korzystanie z HC-SR04 i IC555

Obwód pokazany powyżej może być użyty do wdrożenia automatycznego dozownika środka odkażającego poprzez moduł ultradźwiękowego detektora zbliżeniowego HC-SR04 i kilka obwodów IC 555.

Lewa strona IC 555 jest skonfigurowana jako stabilny multiwibrator, podczas gdy prawy obwód IC 555 jest podłączony jako monostabilny multiwibrator.

Astrable wartości składników RA, RB, C muszą zostać obliczone, aby włączyć PWM 10us WŁ. I 60us WYŁ. Z pinu 3 tego układu scalonego.

Komponenty czasowe RA i C monostabilnego muszą być tak wyregulowane, aby wytworzyć 1-sekundowy wysoki impuls wyjściowy z pinu 3 tego stopnia.

To wyjście może być wykorzystane do zasilania pompy dozującej, silnika, solenoidu itp., Zgodnie z wymaganiami projektu.