En aquest article aprendrem a fer un circuit dispensador de desinfectant de mans de baix cost però totalment automàtic que permetrà una dispensació sense tacte o sense contacte del líquid desinfectant a les mans de l'usuari.
Aquest circuit de desinfectant de mans sense contacte facilita a l'usuari accedir al líquid desinfectant de les mans automàticament sense necessitat d'operar o tocar la bomba de l'ampolla del desinfectant manualment. La funció garanteix que els virus no tinguin possibilitat de propagació a través del toc físic de l'ampolla de desinfectant i de les seves parts operatives.
No obstant això, per ser automàtic, el sistema requerirà algun tipus de sensor per detectar la presència d’un ésser humà o d’una mà humana sota la unitat dispensadora.
Per a això utilitzem la unitat de sensor humà més bàsica que és la PIR o un dispositiu d'infrarojos passius .
Detalls bàsics de treball
Un PIR està dissenyat per detectar la calor infraroja del cos humà i produir un pols elèctric corresponent al seu pin de sortida.
Aquest pols s'utilitza per activar un temporitzador basat en un sol tret etapa del pilot de relleus que activa el relé momentàniament i alimenta un solenoide carregat de molla.
El solenoide empeny l’eix de la bomba d’una ampolla de desinfectant per distribuir el líquid a les mans de l’usuari. El concepte es pot visualitzar a la següent imatge.
El solenoide de la imatge anterior està connectat a la sortida d’un circuit monoestable.
Un circuit monoestable és una configuració que provoca una sortida momentània alta en resposta a un activador d’entrada momentània. La sortida es manté elevada durant un període fix predeterminat independentment de la durada del disparador d’entrada.
En aquest circuit dispensador automàtic de desinfectant, el PIR desencadena el monostable tan aviat com el PIR detecta una mà humana que s’acosta.
Al seu torn, el monoestable activa el solenoide durant algun moment determinat pels components de temporització RC.
L’activació del solenoide fa que el seu eix central empengui i estiri ràpidament en direcció vertical, prement el mànec de la bomba de l’ampolla de desinfectant una vegada.
Això finalment provoca que l'ampolla distribueixi el líquid higienitzant a la mà de l'usuari.
Un cop l'usuari retira la mà del sistema, el PIR s'apaga i el monoestable també desactiva tot el sistema, fins que un altre usuari porta la mà al rang del PIR per repetir el procediment.
El circuit d’activació monoestable per a la unitat de dispensació de desinfectant de mans automàtic proposat es pot dissenyar mitjançant monostable transistoritzat o mitjançant Circuit monoestable basat en IC 555 .
Discutirem les dues variants en els debats següents:
Circuit dispensador de desinfectant de mans transistoritzat
La versió transistoritzada del circuit sembla molt senzilla. Quan el dispositiu PIR detecta una intervenció humana, condueix i envia un pols a la base de T1 a través de C1.
El corrent a través de C1 activa instantàniament T1, que al seu torn activa T2 i també la bomba de solenoide.
Mentrestant, C1 es carrega ràpidament i impedeix l’entrada de qualsevol altre corrent a la base de T1, bloquejant així els impulsos CC repetits de la sortida PIR. Això garanteix que el sistema només funcioni momentàniament per a cada detecció i, a continuació, s'apaga fins que es retiri la mà i s'iniciï un cicle nou.
Aquesta activació d'una sola vegada de T1 / T2 garanteix que la càrrega del solenoide connectat s'activi per generar una única acció push-pull al seu eix magnètic.
El fus acciona la nansa de la bomba de desinfectant per dispensar una sola dosi del líquid desinfectant a la mà de l'usuari.
Podeu notar que el solenoide està connectat al costat de l’emissor del transistor, en lloc del costat del col·lector normal. La connexió de l'emissor assegura que el solenoide s'activa amb un suau impuls suau en resposta a la càrrega del condensador C2 de 10uF.
Si es connecta al costat del col·lector, el solenoide s’impulsaria amb una empenta sobtada, cosa que pot no semblar gaire impressionant.
Simplificant el disseny anterior
El desinfectant de mans transistoritzat sense contacs es podria simplificar encara més utilitzant un relé tal com es mostra al disseny següent:
Utilitzant IC 555
La figura anterior mostra un circuit monoestable IC 555 estàndard. Aquí, quan el pin2 està connectat a terra, el pin3 de sortida augmenta durant un període decidit pels valors R1, C1 o el seu producte.
En aquest disseny de dispensador de desinfectant automàtic, el R1, C1 es calcula per produir una sortida aproximada d’1 segon, en resposta a un senyal baix al pin2.
Quan el PIR detecta una mà humana, condueix i engega el transistor BC547, que al seu torn activa el pin2 del CI.
Això fa que el pin3 augmenti instantàniament i activa el transistor TIP142 i el solenoide connectat, generant una empenta llarga d’1 segon i després un tancament de l’eix del solenoide. .
Una vegada més, en aquesta versió també es pot veure el solenoide connectat al costat de l'emissor del transistor per tal de permetre una empenta suau a l'eix del solenoide en funció de la resposta de càrrega de C3.
Es pot visualitzar una vista animada de tot el sistema a la següent imatge GIF.
Sensor reflectant d'infrarojos TCRT5000
Atès que el PIR és un sensor relativament car, una alternativa més barata per fabricar un desinfectant automàtic de mans podria ser l’ús del sensor reflectant IR TCRT5000.
El sensor és una combinació senzilla d’un transmissor de fotodiode IR i un receptor de fotos IR empaquetats un al costat de l’altre dins d’un paquet únic, tal com es mostra a continuació:
Les característiques d’aquest mòdul de sensor IR de proximitat es poden entendre a partir de les dades següents:
A partir del diagrama de disposició interna del sensor podem veure clarament que el mòdul consisteix en un fotodiode que emet el senyal IR cap a l'objectiu i un receptor de fototransistor adjacents que es posiciona per rebre el senyal IR reflectit des de l'objectiu.
Per adaptar el sensor a una màquina de desinfectant de mans automàtic, podem implementar de nou el nostre cavall de treball IC 555 basat en monoestable, que es mostra a continuació:
El circuit s’explica per si mateix, però si teniu problemes per entendre els detalls, sempre podeu utilitzar el quadre de comentaris següent per iniciar una discussió.
Utilitzant HC-SR04 i IC555
El circuit mostrat anteriorment es pot utilitzar per implementar un dispensador de desinfectant automàtic a través del mòdul de detecció de proximitat per ultrasons, HC-SR04, i un parell de circuits IC 555.
El IC 555 del costat esquerre es configura com un multivibrador astable, mentre que el circuit IC 555 del costat dret es connecta com a multivibtador monoestable.
Els valors de components RA, RB, C astables s'han de calcular per permetre un PWM de 10us ON i 60us OFF des del pin3 d'aquest IC.
Els components de sincronització RA i C del monoestable s’han d’ajustar per produir una sortida d’un sol tret d’1 segon des del pin3 d’aquesta etapa.
Aquesta sortida es podria utilitzar per alimentar la bomba de distribució, el motor, el solenoide, etc., segons el requisit del disseny.
Anterior: Com funcionen els circuits RC Següent: Com funcionen els termòmetres d'infrarojos sense contacte: com fer-ne un
