Αυτόματο κύκλωμα απολύμανσης χεριών - Πλήρως ανέπαφο

Σε αυτό το άρθρο θα μάθουμε πώς να φτιάχνουμε ένα χαμηλού κόστους αλλά πλήρως αυτόματο κύκλωμα διανομής απολυμαντικών χεριών που θα επιτρέπει την ελεύθερη ή χωρίς επαφή διανομή του υγρού απολύμανσης στα χέρια του χρήστη.

Αυτό το κύκλωμα απολύμανσης χωρίς επαφή χειρός διευκολύνει τον χρήστη να έχει πρόσβαση στο υγρό απολύμανσης στα χέρια αυτόματα χωρίς να χρειάζεται να χειριστεί ή να αγγίξει χειροκίνητα την αντλία φιάλης απολύμανσης. Το χαρακτηριστικό αυτό διασφαλίζει ότι οι ιοί δεν έχουν καμία πιθανότητα εξάπλωσης μέσω φυσικής επαφής του μπουκαλιού απολύμανσης και των λειτουργικών μερών του.

Ωστόσο, για να είναι αυτόματο, το σύστημα θα απαιτήσει κάποιο είδος αισθητήρα για την ανίχνευση της παρουσίας ενός ανθρώπου ή ενός ανθρώπινου χεριού κάτω από τη μονάδα διανομής.

Γι 'αυτό χρησιμοποιούμε την πιο βασική μονάδα ανθρώπινου αισθητήρα που είναι η PIR ή μια παθητική υπέρυθρη συσκευή .

Βασικές λεπτομέρειες εργασίας

Ένα PIR έχει σχεδιαστεί για να ανιχνεύει την υπέρυθρη θερμότητα από το ανθρώπινο σώμα και να παράγει έναν αντίστοιχο ηλεκτρικό παλμό στον πείρο εξόδου του.

Αυτός ο παλμός χρησιμοποιείται για την ενεργοποίηση ενός χρονοδιακόπτη μεμονωμένης λήψης στάδιο οδήγησης ρελέ το οποίο ενεργοποιεί στιγμιαία το ρελέ και τροφοδοτεί μια ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα.

Το σωληνοειδές ωθεί τον άξονα της αντλίας μιας φιάλης απολυμαντικού για να διανείμει το υγρό στα χέρια του χρήστη. Η ιδέα μπορεί να απεικονιστεί στην ακόλουθη εικόνα.

Το πηνίο στην παραπάνω εικόνα συνδέεται με την έξοδο ενός μονοσταθούς κυκλώματος.

Ένα μονοσταθερό κύκλωμα είναι μια διαμόρφωση που προκαλεί στιγμιαία υψηλή έξοδο σε απόκριση μιας στιγμιαίας σκανδάλης εισόδου. Η έξοδος παραμένει υψηλή για μια προκαθορισμένη σταθερή περίοδο ανεξάρτητα από τη διάρκεια ενεργοποίησης εισόδου.

Σε αυτό το κύκλωμα αυτόματης απολύμανσης, το μονοσταθερό ενεργοποιείται από ένα PIR μόλις εντοπιστεί ένα ανθρώπινο χέρι που πλησιάζει από το PIR.

Το monostable με τη σειρά του ενεργοποιεί το σωληνοειδές για κάποια στιγμή όπως καθορίζεται από τα εξαρτήματα χρονισμού RC.

Η ενεργοποίηση της ηλεκτρομαγνητικής βαλβίδας αναγκάζει τον κεντρικό άξονα να σπρώξει και να τραβήξει γρήγορα στην κατακόρυφη κατεύθυνση, πιέζοντας μία φορά τη λαβή της αντλίας του απολυμαντικού.

Αυτό τελικά αναγκάζει τη φιάλη να διανείμει το υγρό απολύμανσης στο χέρι του χρήστη.

Μόλις ο χρήστης αποσύρει το χέρι του από το σύστημα, το PIR σβήνει και το monostable απενεργοποιεί επίσης ολόκληρο το σύστημα, έως ότου ένας άλλος χρήστης φέρνει το χέρι του στο εύρος του PIR για να επαναλάβει τη διαδικασία.

Το μονοσταθερό κύκλωμα ενεργοποίησης για την προτεινόμενη μονάδα αυτόματης απολύμανσης χεριών μπορεί να σχεδιαστεί χρησιμοποιώντας τρανζίστορ μονόστατο ή μέσω ενός δημοφιλούς Μονοσταθερό κύκλωμα βασισμένο στο IC 555 .

Θα συζητήσουμε και τις δύο παραλλαγές στις ακόλουθες συζητήσεις:

Κύκλωμα διανομέας απολυμαντικών χεριών με τρανζίστορ

Η τρανζίστορ έκδοση του κυκλώματος φαίνεται πολύ απλή. Όταν η συσκευή PIR ανιχνεύει ανθρώπινη παρέμβαση, πραγματοποιεί και στέλνει έναν παλμό στη βάση του Τ1 μέσω C1.

Το ρεύμα μέσω C1 ενεργοποιεί άμεσα το T1, το οποίο με τη σειρά του ενεργοποιεί το T2 και επίσης την αντλία σωληνοειδών.

Εν τω μεταξύ, το C1 φορτίζει γρήγορα και αποτρέπει την είσοδο περαιτέρω ρεύματος στη βάση του Τ1, εμποδίζοντας έτσι τους επαναλαμβανόμενους παλμούς DC από την έξοδο PIR. Αυτό διασφαλίζει ότι το σύστημα λειτουργεί μόνο στιγμιαία για κάθε ανίχνευση και στη συνέχεια κλείνει μέχρι να αφαιρεθεί το χέρι και να ξεκινήσει ένας νέος κύκλος.

Αυτή η απλή ενεργοποίηση του T1 / T2 διασφαλίζει ότι το συνδεδεμένο σωληνοειδές φορτίο ενεργοποιείται για να παράγει μία μόνο κίνηση ώθησης στον μαγνητικό άξονα.

Ο άξονας λειτουργεί τη λαβή της αντλίας απολύμανσης για να διανέμει μία μόνο δόση του υγρού απολύμανσης στο χέρι του χρήστη.

Μπορείτε να παρατηρήσετε ότι το σωληνοειδές είναι συνδεδεμένο στην πλευρά του πομπού του τρανζίστορ, αντί για την κανονική πλευρά του συλλέκτη. Η σύνδεση του πομπού εξασφαλίζει πραγματικά ότι το σωληνοειδές ενεργοποιείται με μια απαλή ώθηση μαλακής εκκίνησης ως απόκριση στη φόρτιση του πυκνωτή Cu 10uF.

Εάν είναι συνδεδεμένο στην πλευρά του συλλέκτη, το σωληνοειδές ωθείται με ξαφνική ώθηση, η οποία μπορεί να μην φαίνεται πολύ εντυπωσιακή.

Απλοποίηση του παραπάνω Σχεδίου

Το παραπάνω τρανζίστορ απολύμανσης χωρίς καθαρτικό χέρι θα μπορούσε να απλοποιηθεί περαιτέρω χρησιμοποιώντας ένα ρελέ όπως φαίνεται στην ακόλουθη σχεδίαση:

Χρήση IC 555

Η παραπάνω εικόνα δείχνει ένα τυπικό μονοσταθές κύκλωμα IC 555. Εδώ, όταν το pin2 είναι γειωμένο, προκαλεί την έξοδο του pin3 ψηλά για μια περίοδο που αποφασίζεται από τις τιμές R1, C1 ή το προϊόν τους.

Σε αυτόν τον αυτόματο σχεδιασμό διανομέα απολυμαντικών το R1, C1 υπολογίζεται για να παράγει περίπου 1 δευτερόλεπτο υψηλή απόδοση, σε απόκριση σε χαμηλό σήμα στο pin2.

Όταν το PIR ανιχνεύει ανθρώπινο χέρι, διεξάγει και ενεργοποιεί το τρανζίστορ BC547 το οποίο με τη σειρά του ενεργοποιεί το pin2 του IC.

Αυτό προκαλεί αμέσως το pin3 να ανέβει ψηλά και ενεργοποιεί το τρανζίστορ TIP142 και το συνδεδεμένο σωληνοειδές, δημιουργώντας ένα μακρύ ώθηση 1 δευτερολέπτου και στη συνέχεια ένα κλείσιμο προς τα πάνω στον άξονα της ηλεκτρομαγνητικής βαλβίδας. Η έλξη δημιουργείται από την προσαρτημένη τάση ελατηρίου στον άξονα σωληνοειδών .

Και πάλι, σε αυτήν την έκδοση επίσης το σωληνοειδές μπορεί να φανεί συνδεδεμένο στην πλευρά του πομπού του τρανζίστορ για να επιτρέψει μια μαλακή ώθηση στον άξονα σωληνοειδών ανάλογα με την απόκριση φόρτισης του C3.

Μια κινούμενη προβολή ολόκληρου του συστήματος μπορεί να απεικονιστεί στην ακόλουθη εικόνα GIF.

Υπέρυθρος ανακλαστικός αισθητήρας TCRT5000

Δεδομένου ότι το PIR είναι ένας σχετικά ακριβός αισθητήρας, μια φθηνότερη εναλλακτική λύση για την κατασκευή ενός αυτόματου απολυμαντικού χεριού θα μπορούσε να είναι με τη χρήση του IR αντανακλαστικού αισθητήρα TCRT5000.

Ο αισθητήρας είναι ένας απλός συνδυασμός ενός πομπού φωτοδίοδος υπερύθρων και δέκτη φωτογραφιών υπερύθρων συσκευασμένων, μέσα σε ένα μόνο πακέτο όπως φαίνεται παρακάτω:

Τα χαρακτηριστικά αυτής της μονάδας αισθητήρα IR εγγύτητας μπορούν να γίνουν κατανοητά από τα ακόλουθα δεδομένα:

Από το διάγραμμα εσωτερικής διάταξης του αισθητήρα μπορούμε να δούμε ξεκάθαρα ότι η μονάδα αποτελείται από μια φωτοδίοδο που εκπέμπει το σήμα IR προς τον στόχο, και έναν παρακείμενο δέκτη φωτοτρανζίστορ που είναι τοποθετημένος να λαμβάνει το ανακλώμενο σήμα IR από τον στόχο.

Για να προσαρμόσουμε τον αισθητήρα σε ένα αυτόματο μηχάνημα απολύμανσης χεριών, μπορούμε ακόμα να εφαρμόσουμε το μονόστατο με βάση το άλογο εργασίας IC 555, όπως φαίνεται παρακάτω:

Το κύκλωμα είναι αρκετά αυτονόητο, αλλά αν έχετε προβλήματα με την κατανόηση των λεπτομερειών, μπορείτε πάντα να χρησιμοποιήσετε το πλαίσιο σχολίων παρακάτω για να ξεκινήσετε μια συζήτηση.

Χρήση HC-SR04 και IC555

Το κύκλωμα που φαίνεται παραπάνω μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την εφαρμογή ενός αυτόματου διανομέα απολυμαντικών μέσω της μονάδας ανιχνευτή εγγύτητας υπερήχων, του HC-SR04 και μερικών κυκλωμάτων IC 555.

Η αριστερή πλευρά IC 555 έχει διαμορφωθεί ως ασήμαντος πολυ-δονητής, ενώ το κύκλωμα IC 555 της δεξιάς πλευράς είναι ενσύρματο ως μονοσταθερός πολυ-δονητής.

Οι αστάθμητες τιμές εξαρτημάτων RA, RB, C πρέπει να υπολογίζονται για να ενεργοποιήσετε ένα PWM 10us ON και 60us OFF από το pin3 αυτού του IC.

Τα εξαρτήματα συγχρονισμού RA και C του monostable πρέπει να ρυθμιστούν ώστε να παράγουν υψηλή έξοδο ενός δευτερολέπτου από το pin3 αυτού του σταδίου.

Αυτή η έξοδος θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για την τροφοδοσία της αντλίας διανομής, του κινητήρα, της ηλεκτρομαγνητικής βαλβίδας κ.λπ. σύμφωνα με την απαίτηση του σχεδιασμού.