Distribuidor de desinfetante de mãos sem contato faça você mesmo, sem um Arduino ou um microcontrolador: 17 etapas (com imagens)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:35

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 fluidos vitais, porém, devem ser usados de maneira adequada. Tocar em recipientes de álcool ou desinfetantes para as mãos com mãos infectadas pode transmitir o vírus para a próxima pessoa. Neste artigo, construiremos um dispensador automático de desinfetante para as mãos que usa sensores de infravermelho para detectar a presença de uma mão e ativa uma bomba para derramar o líquido na mão. A intenção era encontrar a solução mais barata e fácil e projetar um circuito. Portanto, nenhum microcontrolador ou Arduino foi usado. Dois designs foram introduzidos e você é livre para selecionar e construir qualquer um deles. O primeiro projeto usa componentes SMD e o segundo é ainda mais simples. Ele usa componentes DIP em uma pequena placa PCB de camada única.

I. Primeiro Design:

[A] Análise de Circuito

Você pode considerar o diagrama esquemático na figura 1. O conector P1 é usado para conectar a alimentação de 6 V a 12 V ao circuito. O capacitor C6 tem sido usado para reduzir os possíveis ruídos de alimentação. O REG-1 é o famoso regulador AMS1117 [1] LDO que estabiliza a tensão em 5V.

Etapa 1: Figura 1: Diagrama esquemático do distribuidor automático de desinfetante para as mãos (primeiro projeto)

D2 indica a conexão de alimentação adequada e R5 limita a corrente do LED. D1 é um diodo transmissor IR e R1 limita a corrente D1, ou seja, determina a sensibilidade do sensor. U1 é o famoso CI 555 [2] temporizador que foi configurado para injetar um pulso de 38KHz no diodo D1 (transmissor). Girando o potenciômetro R4, você pode ajustar a frequência. C1 e C2 são usados para reduzir o ruído. U2 é um receptor TSOP1738 IR [3]. De acordo com a folha de dados do TSOP17XX: “A série TSOP17XX são receptores miniaturizados para sistemas de controle remoto infravermelho. Diodo PIN e pré-amplificador são montados no quadro de chumbo, o pacote de epóxi é projetado como um filtro IR. O sinal de saída demodulado pode ser decodificado diretamente por um microprocessador. TSOP17.. é a série de receptores de controle remoto IR padrão, com suporte para todos os principais códigos de transmissão.” O TSOP1738 apresenta uma saída ativa-baixa. Isso significa que o pino de saída do U2 fica baixo na presença da luz infravermelha de 38KHz. Portanto, usei um MOSFET NDS356 de canal P barato [4] para acionar o motor CC (bomba de líquido). D4 é um diodo de proteção contra correntes reversas do motor e C8 reduz os ruídos indutivos do motor. D3 é um LED que indica a recepção IR e ativação da bomba de líquido. C4 e C5 têm sido usados para reduzir os ruídos de alimentação.

[B] Layout PCB

A Figura 2 mostra o layout do PCB. Como está claro, todos os componentes, exceto o diodo transmissor IR e o receptor IR TSOP, são SMD.

Etapa 2: Figura-2: Layout da PCB do dispensador automático de higienizador de mãos (primeiro projeto)

Eu usei as bibliotecas de componentes SamacSys (Schematic Symbols and PCB Footprints) para o AMS1117-5.0 [5], LM555 [6], TSOP1738 [7] e NDS536AP [8]. As bibliotecas SamacSys são gratuitas e seguem os padrões de pegada IPC. O uso dessas bibliotecas reduz significativamente o tempo de design e evita erros de design. Para instalar as bibliotecas você pode usar um plugin CAD [9] (figura 3) ou baixá-los do mecanismo de busca de componentes. Eu usei o Altium Designer, então preferi usar o plugin Altium.

Etapa 3: Figura 3: Plug-ins de CAD compatíveis com SamacSys e os componentes usados no plug-in do Altium Designer

A Figura 4 e a figura 5 demonstram vistas 3D da parte superior e inferior da placa PCB

Etapa 4: Figura 4: uma visão 3D da placa PCB (topo)

Etapa 5: Figura 5: uma visão 3D da placa PCB (parte inferior)

[C] Montagem e TesteNada é especial no processo de montagem de peças. Todos os componentes, exceto os sensores TR e RE, são SMD. Eu tinha a intenção de testar rapidamente o circuito, então usei uma placa de circuito impresso semi-caseira sem máscaras de solda e serigrafia. Sua tarefa é muito mais fácil com uma placa PCB fabricada profissional:-). A Figura 6 mostra o protótipo.

Etapa 6: Figura 6: um protótipo do dispensador de desinfetante para as mãos (primeiro projeto) em uma placa de PCB semi-caseira

Após a montagem, tente ajustar R1 e R4 para encontrar o melhor ajuste e faixa de detecção. R1 define a potência IR (alcance) e R4 define a frequência de transmissão.

Etapa 7: [D] Lista de materiais

II. Segundo Projeto

[A] Análise de Circuito

A Figura 7 mostra o diagrama esquemático do dispositivo. O conector P3 é usado para conectar a alimentação de + 5 V ao circuito. Os capacitores C4 e C5 são usados para reduzir os ruídos da alimentação de entrada. IC1 é o coração do circuito. É o famoso comparador LM393 [10].

Etapa 8: Figura 7: Diagrama esquemático do distribuidor automático de desinfetante para as mãos (segundo projeto)

De acordo com a folha de dados do LM393: “A série LM393 é composta por comparadores de tensão de precisão dupla e independente, capazes de operar com alimentação única ou dividida. Esses dispositivos são projetados para permitir uma faixa de modo comum - a - nível do solo com a operação de alimentação única. As especificações de tensão de deslocamento de entrada tão baixas quanto 2,0 mV tornam este dispositivo uma excelente seleção para muitas aplicações em eletrônicos de consumo, automotivos e industriais.”

É um IC barato e prático. Geralmente, eu sugiro que se seu aplicativo for um comparador, simplesmente use chips comparadores em vez de OPAMPs. Usamos o primeiro comparador do chip e o potenciômetro R3 define o limite de ativação. C2 reduz os possíveis ruídos no pino do meio do potenciômetro. D1 é um transmissor IR e D2 é um diodo receptor IR. D2 é conectado ao pino negativo (-) do comparador para ser comparado com a tensão do pino positivo (+). O pino de saída do comparador é ativo-baixo, no entanto, é melhor ser puxado para cima usando R4.

Q1 é o famoso transistor BD140 PNP [11] que aciona a bomba (motor DC) e o LED D3. O D4 é um diodo de proteção reversa e o C3 reduz os ruídos indutivos da bomba para não afetar a estabilidade do circuito. Finalmente, P1 é usado para conectar um LED azul de 5 mm para indicar uma conexão de alimentação adequada.

[B] Layout PCB

A Figura 8 mostra o layout PCB do segundo projeto. É uma placa PCB de camada única e todos os componentes são DIP. Muito fácil para qualquer pessoa construir este DIY em casa rapidamente.

Etapa 9: Figura 8: Layout da PCB do dispensador automático de desinfetante para as mãos (segundo projeto)

Da mesma forma que no primeiro projeto, usei as bibliotecas de componentes SamacSys (Schematic Symbols and PCB Footprints) para o LM393 [12] e o BD140 [13]. As bibliotecas SamacSys são gratuitas e seguem os padrões de pegada IPC. Para instalar as bibliotecas, você pode usar um plugin CAD [9] (figura 9) ou baixá-los do mecanismo de busca de componentes. O uso dessas bibliotecas reduz significativamente o tempo de design e evita erros de design. Usei o software CAD Altium Designer, por isso preferi instalar o plugin Altium.

Etapa 10: Figura 9: Plug-ins de CAD compatíveis com SamacSys e os componentes usados no plug-in do Altium Designer

A Figura 10 mostra uma vista 3D da placa PCB montada.

Etapa 11: Figura-10: uma visão 3D da placa PCB (topo)

[C] Montagem e Teste

A Figura 11 mostra a placa PCB montada. É uma placa PCB semi-caseira que usei para testar rapidamente o conceito. Você pode encomendá-lo para fabricação. Nada é especial na soldagem. Todos os componentes são DIP. Bem fácil. Apenas faça:-). Este projeto é mais fácil e ainda mais barato do que o primeiro. Então, segui este e concluí o dispositivo dispensador de desinfetante para as mãos.

Etapa 12: Figura 11: um protótipo do dispensador de desinfetante (segundo projeto) em uma placa de PCB semi-caseira

A Figura 12 mostra a bomba de líquido selecionada. Provavelmente é o mais barato do mercado, porém estou satisfeito com o seu funcionamento.

Etapa 13: Figura 12: Bomba de líquido selecionada para escoar o líquido desinfetante para as mãos

Finalmente, a figura 13 mostra o dispensador completo de desinfetante para as mãos. Você pode selecionar qualquer recipiente de vidro ou plástico semelhante, como um recipiente de plástico para café. O meu selecionado é um recipiente de molho de vidro:-). Usei um fio de cobre simples para dobrar e segurar a mangueira. Gire o potenciômetro R3 do nível de sensibilidade mais baixo e aumente ligeiramente para atingir o intervalo de detecção desejado. NÃO o torne muito sensível, pois a bomba pode agir espontaneamente sem qualquer gatilho!

Etapa 14: Figura 13: Faça você mesmo completo do dispensador de desinfetante para as mãos

A Figura 14 mostra o dispensador no escuro. A luz do LED azul (P1) dá uma visão atraente que deve ser montada na tampa do recipiente.

Etapa 15: Figura 14: Visão do distribuidor de desinfetante para as mãos no escuro

Etapa 16: [D] Lista de materiais

Etapa 17: Referências

Artigo principal:

[1]: Folha de dados AMS1117-5.0:

[2]: Folha de dados LM555:

[3]: Folha de dados TSOP1738:

[4]: Folha de dados NDS356:

[5]: Símbolo esquemático AMS1117-5.0 e pegada de PCB:

[6]: Símbolo esquemático LM555 e pegada de PCB:

[7]: Símbolo esquemático TSOP1738 e pegada PCB:

[8]: Símbolo esquemático NDS356 e pegada PCB:

[9]: Plug-ins CAD:

[10]: Folha de dados LM393:

[11]: Folha de dados BD140:

[12]: Símbolo esquemático LM393 e pegada de PCB:

[13]: Símbolo esquemático BD140 e pegada de PCB: