In questo articolo impareremo come realizzare un circuito erogatore di disinfettante per le mani a basso costo ma completamente automatico che consentirà un'erogazione senza contatto o senza contatto del liquido igienizzante sulle mani dell'utente.
Questo circuito igienizzante per le mani senza contatto facilita all'utente l'accesso automatico al liquido igienizzante sulle mani senza la necessità di azionare o toccare manualmente la pompa del flacone del disinfettante. La funzione garantisce che i virus non abbiano alcuna possibilità di diffondersi attraverso il contatto fisico del flacone del disinfettante e delle sue parti operative.
Tuttavia, per essere automatico, il sistema richiederà un qualche tipo di sensore per rilevare la presenza di una mano umana o umana sotto l'unità di erogazione.
Per questo utilizziamo l'unità sensore umano più elementare che è il PIR o un dispositivo a infrarossi passivo .
Dettagli di lavoro di base
Un PIR è progettato per rilevare il calore a infrarossi dal corpo umano e produrre un impulso elettrico corrispondente sul suo pin di uscita.
Questo impulso viene utilizzato per attivare un timer one-shot basato stadio del driver del relè che attiva momentaneamente il relè e alimenta un solenoide caricato a molla.
Il solenoide spinge l'albero della pompa di un flacone di disinfettante per erogare il liquido nelle mani dell'utente. Il concetto può essere visualizzato nell'immagine seguente.
Il solenoide nell'immagine sopra è collegato all'uscita di un circuito monostabile.
Un circuito monostabile è una configurazione che provoca un'uscita momentanea elevata in risposta a un trigger di ingresso momentaneo. L'uscita rimane alta per un periodo fisso predeterminato indipendentemente dalla durata del trigger di ingresso.
In questo circuito di erogazione di disinfettante automatico il monostabile viene attivato da un PIR non appena una mano umana in avvicinamento viene rilevata dal PIR.
Il monostabile a sua volta attiva il solenoide per qualche istante di tempo determinato dai suoi componenti di temporizzazione RC.
L'attivazione del solenoide fa sì che il suo mandrino centrale spinga e tira rapidamente in direzione verticale, premendo una volta la maniglia della pompa del flacone del disinfettante.
Questo alla fine fa sì che la bottiglia eroghi il liquido igienizzante nella mano dell'utente.
Una volta che l'utente ritira la mano dal sistema, il PIR si spegne e il monostabile disattiva anche l'intero sistema, fino a quando un altro utente porta la mano nel raggio del PIR per ripetere la procedura.
Il circuito di attivazione monostabile per l'unità di erogazione automatica del disinfettante per le mani proposto può essere progettato utilizzando un monostabile transistorizzato o un popolare Circuito monostabile basato su IC 555 .
Discuteremo entrambe le varianti nelle seguenti discussioni:
Circuito dell'erogatore di disinfettante per mani transistorizzato
La versione transistorizzata del circuito sembra molto semplice. Quando il dispositivo PIR rileva un intervento umano, conduce e invia un impulso alla base di T1 tramite C1.
La corrente attraverso C1 attiva istantaneamente T1, che a sua volta attiva T2 e anche la pompa solenoide.
Nel frattempo, C1 si carica rapidamente e impedisce l'ingresso di qualsiasi ulteriore corrente alla base di T1, bloccando così gli impulsi DC ripetuti dall'uscita PIR. Ciò garantisce che il sistema funzioni solo momentaneamente per ogni rilevamento, quindi si spenga finché la mano non viene rimossa e non viene avviato un nuovo ciclo.
Questa attivazione one-shot di T1 / T2 assicura che il carico del solenoide collegato si attivi per generare una singola azione push-pull sul suo mandrino magnetico.
Il mandrino aziona la maniglia della pompa igienizzante per erogare una singola dose del liquido igienizzante sulla mano dell'utente.
Puoi notare che il solenoide è collegato sul lato emettitore del transistor, invece del normale lato del collettore. La connessione dell'emettitore garantisce effettivamente che il solenoide si attivi con una leggera spinta soft-start in risposta alla carica del condensatore C2 da 10uF.
Se è collegato sul lato del collettore, il solenoide viene spinto con una spinta improvvisa, che potrebbe non sembrare molto impressionante.
Semplificare il design di cui sopra
Il disinfettante per le mani senza contatto transistorizzato sopra potrebbe essere ulteriormente semplificato utilizzando un relè come mostrato nel seguente progetto:
Utilizzando IC 555
La figura sopra mostra un circuito monostabile IC 555 standard. Qui, quando il pin2 è collegato a terra, il pin3 di uscita si alza per un periodo deciso dai valori R1, C1 o dal loro prodotto.
In questo modello di erogatore di disinfettante automatico, R1, C1 è calcolato per produrre un'uscita alta di circa 1 secondo, in risposta a un segnale basso sul pin2.
Quando il PIR rileva una mano umana, conduce e accende il transistor BC547 che a sua volta attiva il pin2 dell'IC.
Questo fa immediatamente alzare il pin3 e attiva il transistor TIP142 e il solenoide collegato, generando una spinta lunga 1 secondo e quindi un pull-up di spegnimento sull'albero del solenoide. .
Anche in questa versione è possibile vedere anche il solenoide collegato sul lato emettitore del transistore in modo da consentire una spinta morbida sull'albero del solenoide in funzione della risposta di carica di C3.
Una vista animata dell'intero sistema può essere visualizzata nella seguente immagine GIF.
Sensore riflettente a infrarossi TCRT5000
Poiché il PIR è un sensore relativamente costoso, un'alternativa più economica per realizzare un disinfettante per le mani automatico potrebbe essere l'uso del sensore riflettente IR TCRT5000.
Il sensore è una semplice combinazione di un trasmettitore fotodiodo IR e un ricevitore foto IR imballati fianco a fianco, all'interno di un singolo pacchetto come mostrato di seguito:
Le caratteristiche di questo modulo sensore IR di prossimità possono essere comprese dai seguenti dati:
Dallo schema di layout interno del sensore possiamo vedere chiaramente che il modulo è costituito da un fotodiodo che emette il segnale IR verso il target, e da un ricevitore fototransistor adiacente che è posizionato per ricevere il segnale IR riflesso dal target.
Per adattare il sensore in una macchina disinfettante automatica per le mani, possiamo ancora una volta implementare il nostro monostabile basato su IC 555 per cavalli da lavoro, come mostrato di seguito:
Il circuito è abbastanza autoesplicativo, ma se hai problemi a comprendere i dettagli, puoi sempre sentirti libero di usare la casella dei commenti qui sotto per iniziare una discussione.
Utilizzando HC-SR04 e IC555
Il circuito mostrato sopra può essere utilizzato per implementare un distributore automatico di disinfettante tramite il modulo rilevatore di prossimità a ultrasuoni, HC-SR04 e un paio di circuiti IC 555.
Il circuito IC 555 del lato sinistro è configurato come multivibratore astabile mentre il circuito IC 555 del lato destro è cablato come multivibratore monostabile.
I valori dei componenti RA, RB, C instabili devono essere calcolati per abilitare un PWM 10us ON e 60us OFF dal pin3 di questo IC.
I componenti di temporizzazione RA e C del monostabile devono essere regolati per produrre un'uscita one-shot alta 1 secondo dal pin3 di questo stadio.
Questa uscita può essere utilizzata per alimentare la pompa di erogazione, il motore, il solenoide ecc. Secondo i requisiti del progetto.
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