この記事では、ユーザーの手に消毒液をタッチフリーまたは非接触でディスペンスできる、低コストでありながら完全に自動化されたハンドサニタイザーディスペンサー回路の作成方法を学習します。
この非接触式手指消毒回路により、ユーザーは手指消毒ボトルポンプを手動で操作したり触れたりすることなく、手にある消毒液に自動的にアクセスできます。この機能により、消毒剤ボトルとその操作部品に物理的に触れることでウイルスが広がる可能性がなくなります。
ただし、自動化するには、システムは、ディスペンサーユニットの下にある人間または人間の手の存在を検出するための何らかのセンサーを必要とします。
このために、私たちは最も基本的な人間のセンサーユニットを採用しています。 PIR、またはパッシブ赤外線デバイス 。
基本的な作業の詳細
PIRは、人体からの赤外線熱を検出し、その出力ピンで対応する電気パルスを生成するように設計されています。
このパルスは、ワンショットタイマーベースのアクティブ化に使用されます リレードライバーステージ リレーを瞬間的に作動させ、バネ仕掛けのソレノイドに電力を供給します。
ソレノイドは消毒剤ボトルのポンプシャフトを押して、ユーザーの手に液体を分配します。コンセプトは次の画像で視覚化できます。
“プロキシリストとは ”
上の画像のソレノイドは、単安定回路の出力に接続されています。
単安定回路は、瞬間的な入力トリガーに応答して瞬間的な高出力を引き起こす構成です。入力トリガーの持続時間に関係なく、出力は所定の固定期間ハイのままです。
この自動消毒剤ディスペンサー回路では、接近する人間の手がPIRによって検出されるとすぐに、単安定がPIRによってトリガーされます。
単安定は、RCタイミングコンポーネントによって決定されるように、しばらくの間ソレノイドをアクティブにします。
ソレノイドが作動すると、中央のスピンドルが垂直方向にすばやく押したり引いたりして、消毒剤ボトルのポンプハンドルを1回押します。
これにより、ボトルは最終的に消毒液をユーザーの手に分配します。
ユーザーがシステムから手を離すと、PIRがシャットダウンし、別のユーザーがPIRの範囲内に手を入れて手順を繰り返すまで、単安定もシステム全体を非アクティブ化します。
提案された自動手指消毒剤ディスペンシングユニットの単安定トリガー回路は、トランジスタ化された単安定を使用して、または人気のある IC555ベースの単安定回路 。
以下の説明では、両方のバリアントについて説明します。
トランジスタ式ハンドサニタイザーディスペンサー回路
トランジスタ化されたバージョンの回路は非常に単純に見えます。 PIRデバイスは、人間の介入を検出すると、C1を介してパルスを伝導してT1のベースに送信します。
C1を流れる電流は、T1を瞬時にアクティブにし、T1はT2とソレノイドポンプもアクティブにします。
その間、C1は急速に充電され、T1のベースへのそれ以上の電流の流入を防ぎ、PIR出力からの繰り返しDCパルスをブロックします。これにより、システムは検出ごとに一時的にのみ動作し、手を離して新しいサイクルが開始されるまでシャットダウンします。
T1 / T2のこのワンショットアクティブ化により、接続されたソレノイド負荷がアクティブ化され、磁気スピンドルに単一のプッシュプルアクションが生成されます。
スピンドルは消毒剤ポンプハンドルを操作して、ユーザーの手に消毒液を1回分注します。
ソレノイドは、通常のコレクタ側ではなく、トランジスタのエミッタ側に接続されていることがわかります。エミッタ接続は、実際には、10uFコンデンサC2の充電に応答して、穏やかなソフトスタートプッシュでソレノイドがアクティブになることを保証します。
コレクター側に接続すると、ソレノイドが急に押し出され、あまり印象的ではない場合があります。
上記の設計を簡素化する
上記のトランジスタ化された非接触型手指消毒剤は、次の設計に示すようにリレーを使用することでさらに簡略化できます。
IC555を使用
上の図は、標準のIC555単安定回路を示しています。ここで、ピン2が接地されると、R1、C1値、またはそれらの積によって決定される期間、出力ピン3がハイになります。
この自動消毒ディスペンサーの設計では、R1、C1は、ピン2の低信号に応答して、約1秒の高出力を生成するように計算されます。
PIRは人間の手を検出すると、BC547トランジスタを導通させてオンにし、ICのピン2をトリガーします。
これにより、ピン3が瞬時にハイになり、TIP142トランジスタと接続されたソレノイドがアクティブになり、1秒間の長押しが発生し、ソレノイドシャフトにプルアップがシャットダウンされます。プルは、ソレノイドシャフトに取り付けられたスプリング張力によって生成されます。 。
このバージョンでも、C3の充電応答に応じてソレノイドシャフトにソフトスラストをかけるために、トランジスタのエミッタ側にソレノイドが接続されていることがわかります。
システム全体のアニメーションビューは、次のGIF画像で視覚化できます。
“単相vs二相 ”
赤外線反射センサーTCRT5000
PIRは比較的高価なセンサーであるため、自動手指消毒剤を作成するためのより安価な代替手段は、IR反射センサーTCRT5000を使用することです。
センサーは、以下に示すように、単一のパッケージ内に並べてパックされたIRフォトダイオード送信機とIRフォトレシーバーの単純な組み合わせです。
この近接IRセンサーモジュールの特性は、次のデータから理解できます。
センサーの内部レイアウト図から、モジュールがターゲットに向けてIR信号を放射するフォトダイオードと、ターゲットからの反射IR信号を受信するように配置された隣接するフォトトランジスタレシーバーで構成されていることがはっきりとわかります。
自動ハンドサニタイザーマシンにセンサーを適合させるために、以下に示すように、作業用馬IC555ベースの単安定を再び実装できます。
回路は非常に自明ですが、詳細を理解するのに問題がある場合は、いつでも下のコメントボックスを使用してディスカッションを開始できます。
HC-SR04およびIC555の使用
上に示した回路は、超音波近接検出器モジュール、HC-SR04、およびいくつかのIC555回路を介して自動消毒ディスペンサーを実装するために使用できます。
左側のIC555は非安定マルチバイブレータとして構成され、右側のIC555回路は単安定マルチバイブレータとして配線されています。
このICのピン3から10usONおよび60usOFF PWMを有効にするには、不安定なRA、RB、Cコンポーネントの値を計算する必要があります。
単安定のRAおよびCタイミングコンポーネントは、このステージのピン3から1秒の高ワンショット出力を生成するように調整する必要があります。
この出力は、設計の要件に従って、ディスペンシングポンプ、モーター、ソレノイドなどに電力を供給するために使用できます。
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