Circuito dispensador de desinfetante de mãos / faça você mesmo [sem contato]: 10 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:34

Por Hesam Moshiri, [email protected]

Recursos

1. Alta estabilidade e nenhuma sensibilidade à luz ambiente
2. Caixa de acrílico cortado a laser (plexiglass)
3. Custo-beneficio
4. Capacidade de controle de fluxo do desinfetante para as mãos / álcool (eficiência)
5. Componentes do orifício (fácil de soldar)
6. Placa PCB de camada única (fácil de fabricar)
7. Microcontrolador ATTiny13 único e barato
8. Baixo consumo de corrente em espera

-

Como todos sabemos, o surto de COVID-19 atingiu o mundo e mudou nosso estilo de vida. Nessa condição, o álcool e os desinfetantes para as mãos são vitais, caros e, em algumas áreas, difíceis de encontrar líquidos, portanto, devem ser usados de maneira adequada e eficiente. Na segunda versão do dispensador de desinfetante para as mãos, resolvi os problemas de design anteriores e apresentei um dispositivo sem sensibilidade à luz ambiente e capacidade de controle de fluxo do álcool / desinfetante. Portanto, apenas uma quantidade suficiente de líquido será derramada em cada solicitação. O projeto usa um microcontrolador ATTiny13 barato.

[A] Análise de Circuito

A figura 1 mostra o diagrama esquemático do dispositivo. A tarefa poderia ser cumprida por uma variedade de sensores e métodos de projeto, no entanto, meu foco era projetar um circuito simples, barato e eficiente.

Etapa 1: Figura 1, diagrama esquemático do distribuidor automático de desinfetante para as mãos

P2 é um conector XH macho de 2 pinos. É usado para conectar um LED azul de 5 mm que deve ser montado no gabinete e no recipiente de desinfetante para as mãos / álcool. R5 limita a corrente do LED. U1 é o módulo receptor TSOP1738 [1] ou HS0038 IR. É uma unidade completa que é usada para detectar e decodificar sinais IR. A Figura 2 mostra o diagrama de blocos deste componente.

Etapa 2: Figura 2, Diagrama de Bloco do Módulo Receptor IR TSOP1738 (HS0038)

O módulo pode aceitar 5 V no trilho de alimentação e consome cerca de 5 mA. O baixo consumo de corrente do componente nos permite usar um filtro RC simples (C1 e R3) para eliminar possíveis instabilidades (detecção de sinal infravermelho falso) que podem ser introduzidas pelo ruído de alimentação.

A frequência de corte do filtro RC mencionado acima pode ser simulada (como LTSpice) ou examinada na prática. Para testar o comportamento do filtro na prática, usei um osciloscópio Siglent SDS1104X-E e um gerador de forma de onda Siglent SDG1025. Esses dois dispositivos devem ser conectados por meio de um cabo USB. A Figura 3 mostra o gráfico de bode do comportamento do filtro. Os cálculos confirmam que a frequência de corte do filtro está em torno de 112 Hz na prática. Para mais detalhes assista ao vídeo.

Etapa 3: Figura 3, Testando o Comportamento do Filtro RC na Prática por Bode Plot e o Osciloscópio SDS1104X-E

R4 é um resistor pull-up e C2 reduz os ruídos de saída U1. D1 é um diodo transmissor IR de 5 mm e R1 limita a corrente ao diodo. O valor R1 pode estar na faixa de 150R a 220R. Resistência mais baixa significa faixa de detecção mais alta e vice-versa. Usei um resistor 180R para o R1. Q1 é o MOSFET de canal N 2N7000 [2] que costumava ligar / desligar o diodo IR D1. R2 limita a corrente do portão.

IC1 é o microcontrolador ATTiny13 [3]. É um microcontrolador conhecido e barato que fornece periféricos adequados para esta aplicação. PORTB.4 gera um pulso de onda quadrada para o diodo transmissor IR e PORTB.3 detecta o sinal de ativação baixa. PORTB.1 usado para enviar o sinal de ativação para a bomba. O ciclo de trabalho desse pulso único define o fluxo de álcool ou desinfetante para as mãos. Q2 é o transistor NPN BD139 [4] que costumava ligar / desligar a bomba. D3 elimina as correntes reversas do indutor (motor DC da bomba) e C5 reduz os ruídos da bomba. D2 indica a ativação da bomba. R7 limita a corrente do LED. C3, C4 e C6 usados para reduzir os ruídos de alimentação.

[B] Layout PCB

A Figura 4 mostra o layout PCB do dispensador automático de desinfetante para as mãos. É uma placa PCB de camada única e todos os pacotes de componentes são passantes.

Etapa 4: Figura 4, Layout da PCB do dispositivo dispensador automático de higienizador de mãos

Usei as bibliotecas de componentes SamacSys para Q1 [5], Q2 [6] e IC1 [7]. As bibliotecas SamacSys sempre me ajudam a evitar erros indesejados e contornar o processo demorado de projetar as bibliotecas de componentes do zero. Existem duas opções para instalar e usar as bibliotecas. Primeiro, baixe e instale-os em componentsearchengine.com ou depois instale-os diretamente usando os plug-ins CAD fornecidos [8]. A SamacSys forneceu plug-ins para quase todos os softwares CAD de projeto eletrônico. No meu caso, usei o plugin Altium Designer (Figura 5).

Etapa 5: Figura 5, os componentes selecionados no plug-in SamacSys Altium Designer

A Figura 6 mostra uma imagem do primeiro protótipo funcional da placa dispensadora de desinfetante para as mãos. Você vê o corte na placa PCB? É necessário evitar qualquer recepção de sinal IV indesejada pelo módulo U1. Essa lacuna é preenchida com um pedaço do invólucro.

Etapa 6: Figura 6, a primeira placa protótipo funcional do dispensador de desinfetante para as mãos

[C] Código Fonte do Microcontrolador

O código foi escrito em C. A parte importante do código que você "pode" precisar modificar é a rotina de interrupção de estouro do Timer-0:

Etapa 7:

“Case 15” define o atraso de pré-ativação. Um pequeno retardo é necessário para que o usuário fixe sua mão abaixo do sensor e do bico. “Case 23” define o tempo de ativação da bomba e “case 372” define o atraso antes da próxima ativação possível. Esse atraso permite que o usuário tenha tempo suficiente para recolher todas as gotas de desinfetante para as mãos / álcool. Além disso, evita o uso indevido do dispositivo e o desperdício do líquido caro por crianças ou alguns indivíduos. Os Fusebits devem ser configurados na fonte de relógio interno de 9,6 MHz sem divisão de relógio.

[D] Design de gabinete Corel Draw cortado a laser

A Figura 7 mostra o gabinete projetado no Corel Draw. Você só precisa enviar o arquivo “sanitizer.cdr” para uma oficina / empresa de corte a laser e solicitar o corte a laser para plexiglass preto fosco de 2 mm (acrílico). Contraplacado fino também está bem.

Etapa 8: Figura 7, o design do gabinete do distribuidor de higienizador de mãos no Corel Draw

A Figura 8 mostra a unidade dispensadora automática de desinfetante para as mãos completa. Você pode montar o gabinete no contêiner desejado. Usei um recipiente de vidro.

Etapa 9: Figura 8, distribuidor automático de desinfetante para as mãos com um recipiente de vidro

[E] Lista de Materiais

Etapa 10: Lista de materiais

[F] Referências

Fonte:

[1]: Folha de dados TSOP1738:

[2]: Folha de dados 2N7000:

[3]: Folha de dados ATTiny13:

[4]: Folha de dados BD139:

[5]: símbolo esquemático 2N7000 e pegada PCB:

[6]: Símbolo esquemático BD139 e pegada PCB:

[7]: símbolo esquemático ATTiny13 e pegada PCB:

[8]: Plug-ins CAD: