Automatisk hånddesinfektionskredsløb - Fuldt kontaktløs

I denne artikel lærer vi, hvordan man laver et billigt, men dog fuldautomatisk hånddesinfektionsdispenserkredsløb, som tillader en berøringsfri eller kontaktløs dispensering af desinficeringsvæsken på brugerens hænder.

Dette kontaktløse hånddesinfektionskredsløb letter brugeren automatisk at få adgang til desinficeringsvæsken på hænderne uden behov for betjening eller berøring af desinfektionsflaskepumpen manuelt. Funktionen sikrer, at vira ikke har nogen chance for at sprede sig ved fysisk berøring af desinfektionsflasken og dens betjeningsdele.

For at være automatisk kræver systemet imidlertid en eller anden form for sensor for at detektere tilstedeværelsen af ​​et menneske eller en menneskelig hånd under dispenserenheden.

Til dette anvender vi den mest basale menneskelige sensorenhed, som er PIR eller en passiv infrarød enhed .

Grundlæggende arbejdsoplysninger

En PIR er designet til at detektere den infrarøde varme fra menneskekroppen og producere en tilsvarende elektrisk puls ved dens udgangsstift.

Denne puls bruges til at aktivere en one-shot timer baseret relæførertrin som aktiverer relæet et øjeblik og driver en fjederbelastet solenoid.

Solenoiden skubber pumpeakslen på en desinfektionsflaske for at dispensere væsken i brugerens hænder. Konceptet kan visualiseres i det følgende billede.

Magneten i ovenstående billede er forbundet til udgangen af ​​et monostabilt kredsløb.

Et monostabilt kredsløb er en konfiguration, der forårsager et momentant højt output som reaktion på en momentan input-trigger. Outputtet forbliver højt i en forudbestemt fast periode uanset varigheden af ​​indgangsudløseren.

I dette automatiske desinficeringskredsløb udløses monostablet af en PIR, så snart en nærliggende menneskelig hånd detekteres af PIR.

Den monostabile til gengæld aktiverer solenoiden i et øjeblik som bestemt af dens RC timing komponenter.

Aktivering af solenoiden får sin centrale spindel til hurtigt at skubbe og trække i lodret retning ved at trykke på pumpehåndtaget på desinfektionsflasken en gang.

Dette får til sidst flasken til at dispensere den desinficerende væske i brugerens hånd.

Når brugeren trækker sin hånd ud af systemet, lukker PIR ned, og den monostabile deaktiverer også hele systemet, indtil en anden bruger bringer sin hånd inden for PIR for at gentage proceduren.

Det monostabile udløserkredsløb til den foreslåede automatiske håndrensemiddeluddelingsenhed kan designes ved hjælp af transistoriseret monostabil eller gennem en populær IC 555-baseret monostabilt kredsløb .

Vi diskuterer begge varianter i følgende diskussioner:

Transistoriseret hånddesinfektionskredsløb

Den transistoriserede version af kredsløbet ser meget ligetil ud. Når PIR-enheden registrerer en menneskelig indgriben, leder den og sender en puls til bunden af ​​T1 via C1.

Strømmen gennem C1 aktiverer øjeblikkeligt T1, som igen aktiverer T2 og også magnetpumpen.

I mellemtiden oplader C1 hurtigt og forhindrer indføring af yderligere strøm til bunden af ​​T1 og blokerer således gentagne DC-impulser fra PIR-udgangen. Dette sikrer, at systemet kun fungerer et øjeblik for hver detektion og derefter lukker ned, indtil hånden fjernes, og en ny cyklus startes.

Denne one-shot aktivering af T1 / T2 sikrer, at den tilsluttede magnetbelastning aktiveres for at generere en enkelt push-pull-handling på dens magnetiske spindel.

Spindlen betjener desinficeringspumpens håndtag for at dispensere en enkelt dosis af desinficeringsvæsken på brugerens hånd.

Du kan bemærke, at solenoiden er tilsluttet på transistorens emitterside i stedet for den almindelige kollektorside. Emitterforbindelsen sikrer faktisk, at solenoiden aktiveres med en forsigtig soft-start-skubning som reaktion på opladningen af ​​10uF kondensator C2.

Hvis den er tilsluttet på kollektorsiden, vil det resultere i, at solenoiden skubbes med et pludseligt tryk, hvilket måske ikke ser meget imponerende ud.

Forenkling af ovenstående design

Ovenstående transistoriserede kontacfri håndrensning kan forenkles yderligere ved hjælp af et relæ som vist i følgende design:

Brug af IC 555

Ovenstående figur viser et standard IC 555 monostabilt kredsløb. Her, når pin2 er jordforbundet, får output pin3 til at gå højt i en periode, der er bestemt af R1, C1-værdierne eller deres produkt.

I dette automatiske desinfektionsdesinfektionsdesign beregnes R1, C1 til at producere en outputhøjde på ca. 1 sekund som svar på et lavt signal ved pin2.

Når PIR registrerer en menneskelig hånd, leder den og tænder BC547-transistoren, som igen udløser pin2 på IC.

Dette får straks pin3 til at gå højt og aktiverer TIP142-transistoren og den tilsluttede solenoid, genererer et 1 sekunders langt skub og derefter en nedlukning af magnetventilen. .

I denne version kan også solenoiden ses forbundet med transistorens emitterside for at muliggøre et blødt tryk på solenoideakslen afhængigt af C3's opladningsrespons.

En animeret visning af hele systemet kan visualiseres i det følgende GIF-billede.

Infrarød reflekterende sensor TCRT5000

Da PIR er en relativt dyr sensor, kan et billigere alternativ til fremstilling af en automatisk håndrensning være ved hjælp af IR-reflekterende sensor TCRT5000.

Sensoren er en simpel kombination af en IR-fotodiodesender og en IR-fotomodtager pakket side om side inde i en enkelt pakke som vist nedenfor:

Karakteristikken for dette nærheds-IR-sensormodul kan forstås ud fra følgende data:

Fra sensorens interne layoutdiagram kan vi tydeligt se, at modulet består af en fotodiode, der udsender IR-signalet mod målet, og en tilstødende fototransistormodtager, der er positioneret til at modtage det reflekterede IR-signal fra målet.

For at tilpasse sensoren i en automatisk håndrensemaskine kan vi endnu en gang implementere vores arbejdshest IC 555-monostabil, som vist nedenfor:

Kredsløbet er helt selvforklarende, men hvis du har problemer med at forstå detaljerne, kan du altid bruge kommentarfeltet nedenfor til at indlede en diskussion.

Brug af HC-SR04 og IC555

Ovenstående kredsløb kan bruges til implementering af en automatisk desinfektionsdispenser gennem ultralyds nærhedsdetektormodul, HC-SR04 og et par IC 555 kredsløb.

Venstre side IC 555 er konfigureret som en astabel multivibrator, mens IC 555-højre kredsløb er kablet som en monostabil multivibator.

De stabile RA-, RB-, C-komponentværdier skal beregnes for at muliggøre en 10us ON og 60us OFF PWM fra pin3 i denne IC.

RA- og C-timingkomponenterne på den monostabile skal justeres til at producere et 1 sekund højt one-shot output fra pin3 i dette trin.

Denne udgang kan bruges til at drive dispenseringspumpen, motoren, solenoiden osv. I henhold til kravene i designet.