Mạch rửa tay tự động - Hoàn toàn không tiếp xúc

Trong bài viết này, chúng ta sẽ tìm hiểu cách tạo một mạch phân phối chất khử trùng tay hoàn toàn tự động với chi phí thấp, cho phép phân phối chất lỏng khử trùng không cần chạm hoặc không tiếp xúc đến tay người dùng.

Mạch nước rửa tay không tiếp xúc này tạo điều kiện cho người dùng tiếp cận chất lỏng khử trùng trên tay một cách tự động mà không cần phải vận hành hoặc chạm vào vòi bơm chai đựng chất khử trùng bằng tay. Tính năng này đảm bảo rằng vi rút không có cơ hội lây lan khi chạm vào chai dung dịch vệ sinh và các bộ phận vận hành của nó.

Tuy nhiên, để tự động, hệ thống sẽ yêu cầu một số loại cảm biến để phát hiện sự hiện diện của con người hoặc bàn tay con người bên dưới bộ phân phối.

Đối với điều này, chúng tôi sử dụng đơn vị cảm biến cơ bản nhất của con người là PIR hoặc thiết bị hồng ngoại thụ động .

Chi tiết làm việc cơ bản

PIR được thiết kế để phát hiện nhiệt hồng ngoại từ cơ thể người và tạo ra một xung điện tương ứng tại chân đầu ra của nó.

Xung này được sử dụng để kích hoạt bộ hẹn giờ một lần chụp giai đoạn lái xe tiếp sức sẽ kích hoạt rơle trong giây lát và cấp nguồn cho cuộn dây điện từ được nạp vào lò xo.

Bộ điện từ đẩy trục bơm của chai chất khử trùng để phân phối chất lỏng đến tay người dùng. Khái niệm có thể được hình dung trong hình ảnh sau đây.

Bộ điện từ trong hình trên được kết nối với đầu ra của mạch đơn ổn.

Mạch đơn ổn là cấu hình gây ra đầu ra cao nhất thời để đáp ứng với kích hoạt đầu vào tạm thời. Đầu ra luôn ở mức cao trong một khoảng thời gian cố định định trước bất kể thời lượng kích hoạt đầu vào là bao nhiêu.

Trong mạch phân phối chất làm vệ sinh tự động này, bộ ổn định đơn được kích hoạt bởi PIR ngay khi PIR phát hiện ra bàn tay người đang đến gần.

Đến lượt nó, monostable sẽ kích hoạt điện từ trong một khoảng thời gian nào đó được xác định bởi các thành phần định thời RC của nó.

Việc kích hoạt điện từ khiến trục chính trung tâm của nó nhanh chóng đẩy và kéo theo hướng thẳng đứng, nhấn vào tay cầm bơm của chai dung dịch vệ sinh một lần.

Điều này cuối cùng làm cho chai phân phối chất lỏng khử trùng vào tay người dùng.

Khi người dùng rút tay ra khỏi hệ thống, PIR sẽ tắt và monostable cũng tắt toàn bộ hệ thống, cho đến khi một người dùng khác đưa tay vào phạm vi của PIR để lặp lại quy trình.

Mạch kích hoạt đơn ổn định cho bộ phân phối nước rửa tay tự động được đề xuất có thể được thiết kế bằng cách sử dụng bộ ổn định transistorized hoặc thông qua một Mạch đơn ổn dựa trên IC 555 .

Chúng tôi sẽ thảo luận về cả hai biến thể trong các cuộc thảo luận sau:

Mạch phân phối dung dịch vệ sinh tay Transistorized

Phiên bản transistorized của mạch trông rất đơn giản. Khi thiết bị PIR phát hiện ra sự can thiệp của con người, nó sẽ tiến hành và gửi một xung đến gốc của T1 thông qua C1.

Dòng điện qua C1 ngay lập tức kích hoạt T1, từ đó kích hoạt T2 và cả bơm điện từ.

Trong khi chờ đợi, C1 nhanh chóng sạc và ngăn chặn sự xâm nhập của bất kỳ dòng điện nào khác vào đế của T1, do đó chặn các xung DC lặp lại từ đầu ra PIR. Điều này đảm bảo rằng hệ thống chỉ hoạt động trong giây lát cho mỗi lần phát hiện và sau đó sẽ tắt cho đến khi bàn tay được loại bỏ và một chu kỳ mới được bắt đầu.

Kích hoạt một lần này của T1 / T2 đảm bảo rằng tải điện từ được kết nối sẽ kích hoạt để tạo ra một hành động kéo đẩy duy nhất trên trục từ của nó.

Trục xoay vận hành tay cầm bơm chất làm vệ sinh để phân phối một liều lượng chất lỏng khử trùng duy nhất trên tay người dùng.

Bạn có thể nhận thấy rằng bộ điện từ được kết nối ở phía cực phát của bóng bán dẫn, thay vì phía bộ thu thông thường. Kết nối bộ phát thực sự đảm bảo rằng bộ điện từ kích hoạt bằng cách đẩy khởi động mềm nhẹ nhàng để đáp ứng với việc sạc tụ điện 10uF C2.

Nếu nó được kết nối ở phía bộ thu sẽ dẫn đến điện từ bị đẩy với một lực đẩy đột ngột, có thể trông không ấn tượng lắm.

Đơn giản hóa thiết kế trên

Có thể đơn giản hóa hơn nữa dung dịch rửa tay không tiếp xúc transistorized bằng cách sử dụng rơ le như trong thiết kế sau:

Sử dụng IC 555

Hình trên cho thấy một mạch ổn định IC 555 tiêu chuẩn. Ở đây, khi chân2 được nối đất, làm cho chân đầu ra 3 tăng cao trong một khoảng thời gian được quyết định bởi giá trị R1, C1 hoặc sản phẩm của chúng.

Trong thiết kế bộ phân phối chất làm vệ sinh tự động này, R1, C1 được tính toán để tạo ra mức đầu ra cao khoảng 1 giây, đáp ứng với tín hiệu thấp tại pin2.

Khi PIR phát hiện có bàn tay người, nó sẽ dẫn và BẬT bóng bán dẫn BC547, lần lượt kích hoạt chân 2 của vi mạch.

Điều này ngay lập tức làm cho chân 3 tăng lên cao và kích hoạt bóng bán dẫn TIP142 và bộ điện từ được kết nối, tạo ra một lực đẩy dài 1 giây và sau đó đóng cửa kéo lên trên trục điện từ. Lực kéo được tạo ra bởi lực căng lò xo gắn trên trục điện từ. .

Một lần nữa, trong phiên bản này cũng có thể thấy đế điện từ được kết nối ở phía cực phát của bóng bán dẫn để tạo ra lực đẩy mềm lên trục điện từ tùy thuộc vào phản ứng sạc của C3.

Hình ảnh động của toàn bộ hệ thống có thể được hình dung trong ảnh GIF sau đây.

Cảm biến phản xạ hồng ngoại TCRT5000

Vì PIR là một cảm biến tương đối đắt tiền, nên một giải pháp thay thế rẻ hơn để tạo chất khử trùng tay tự động có thể là sử dụng cảm biến phản xạ IR TCRT5000.

Cảm biến là sự kết hợp đơn giản giữa bộ phát điốt quang IR và bộ thu ảnh hồng ngoại được đóng gói cạnh nhau, bên trong một gói duy nhất như hình dưới đây:

Các đặc điểm của mô-đun cảm biến hồng ngoại tiệm cận này có thể được hiểu từ dữ liệu sau:

Từ sơ đồ bố trí bên trong của cảm biến, chúng ta có thể thấy rõ rằng mô-đun bao gồm một điốt quang phát ra tín hiệu IR hướng tới mục tiêu và một bộ thu quang điện trở liền kề được đặt để nhận tín hiệu IR phản xạ từ mục tiêu.

Để điều chỉnh cảm biến trong máy khử trùng tay tự động, chúng tôi vẫn có thể triển khai lại bộ ổn định dựa trên mã lực công việc IC 555 của mình, như hình bên dưới:

Mạch khá tự giải thích, nhưng nếu bạn có vấn đề trong việc hiểu chi tiết, bạn luôn có thể thoải mái sử dụng khung bình luận bên dưới để bắt đầu thảo luận.

Sử dụng HC-SR04 và IC555

Mạch được hiển thị ở trên có thể được sử dụng để triển khai bộ phân phối chất làm vệ sinh tự động thông qua mô-đun phát hiện tiệm cận siêu âm, HC-SR04 và một vài mạch IC 555.

IC 555 bên trái được cấu hình như một bộ đa năng ổn định trong khi mạch bên phải IC 555 được nối dây như một bộ đa năng đơn ổn.

Các giá trị thành phần RA, RB, C ổn định phải được tính toán để kích hoạt PWM 10us ON và 60us OFF từ chân 3 của IC này.

Các thành phần định thời RA và C của monostable phải được điều chỉnh để tạo ra đầu ra một lần chụp cao 1 giây từ chân 3 của giai đoạn này.

Đầu ra này có thể được sử dụng để cấp nguồn cho máy bơm phân phối, động cơ, điện từ, v.v. theo yêu cầu của thiết kế.