Dispensador de desinfectante de manos sin contacto para bricolaje sin un Arduino o un microcontrolador: 17 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:40

Como todos sabemos, el brote de COVID-19 golpeó al mundo y cambió nuestro estilo de vida. En esta condición, el alcohol y los desinfectantes para manos son fluidos vitales, sin embargo, deben usarse correctamente. Tocar recipientes de alcohol o desinfectantes para manos con las manos infectadas puede transmitir el virus a la siguiente persona. En este artículo, construiremos un dispensador de desinfectante de manos automático que utiliza sensores IR para detectar la presencia de una mano y activa una bomba para verter el líquido en la mano. La intención era encontrar la solución más barata y sencilla y diseñar un circuito. Por lo tanto, no se ha utilizado ningún microcontrolador o Arduino. Se han introducido dos diseños y usted es libre de seleccionar y construir cualquiera de ellos. El primer diseño utiliza componentes SMD y el segundo diseño es aún más simple. Utiliza componentes DIP en una pequeña placa PCB de una sola capa.

I. Primer diseño:

[A] Análisis de circuitos

Puede considerar el diagrama esquemático en la figura 1. El conector P1 se usa para conectar el suministro de 6V a 12V al circuito. El condensador C6 se ha utilizado para reducir los posibles ruidos de suministro. El REG-1 es el famoso regulador LDO AMS1117 [1] que estabiliza el voltaje en 5V.

Paso 1: Figura 1: Diagrama esquemático del dispensador automático de desinfectante para manos (primer diseño)

D2 indica la conexión de alimentación adecuada y R5 limita la corriente del LED. D1 es un diodo transmisor de infrarrojos y R1 limita la corriente D1, es decir, determina la sensibilidad del sensor. U1 es el famoso IC temporizador 555 [2] que ha sido configurado para inyectar un pulso de 38KHz al diodo D1 (transmisor). Al girar el potenciómetro R4, puede ajustar la frecuencia. C1 y C2 se utilizan para reducir el ruido. U2 es un receptor de infrarrojos TSOP1738 [3]. Según la hoja de datos TSOP17XX: “La serie TSOP17XX son receptores miniaturizados para sistemas de control remoto por infrarrojos. El diodo PIN y el preamplificador se ensamblan en el marco de plomo, el paquete de epoxi está diseñado como un filtro de infrarrojos. La señal de salida demodulada puede decodificarse directamente mediante un microprocesador. TSOP17.. es la serie de receptores de control remoto por infrarrojos estándar, que admite todos los códigos de transmisión principales”. El TSOP1738 presenta una salida activa baja. Significa que el pin de salida del U2 pasa a Bajo en presencia de la luz IR de 38KHz. Por lo tanto, utilicé un MOSFET NDS356 de canal P barato [4] para impulsar el motor de CC (bomba de líquido). D4 es un diodo protector contra corrientes inversas del motor y C8 reduce los ruidos inductivos del motor. D3 es un LED que indica la recepción IR y activación de la bomba de líquido. Se han utilizado C4 y C5 para reducir los ruidos de suministro.

[B] Diseño de PCB

La Figura 2 muestra el diseño de la PCB. Como está claro, todos los componentes excepto el diodo transmisor de infrarrojos y el receptor de infrarrojos TSOP son SMD.

Paso 2: Figura 2: Disposición de la PCB del dispensador automático de desinfectante de manos (primer diseño)

Usé las bibliotecas de componentes de SamacSys (símbolos esquemáticos y huellas de PCB) para AMS1117-5.0 [5], LM555 [6], TSOP1738 [7] y NDS536AP [8]. Las bibliotecas de SamacSys son gratuitas y siguen los estándares de huella de IPC. El uso de estas bibliotecas reduce significativamente el tiempo de diseño y evita errores de diseño. Para instalar las bibliotecas puede utilizar un complemento CAD [9] (figura 3) o descargarlas del motor de búsqueda de componentes. Usé Altium Designer, así que preferí usar el complemento Altium.

Paso 3: Figura 3: Complementos CAD compatibles con SamacSys y componentes usados en el complemento Altium Designer

La Figura 4 y la Figura 5 muestran vistas en 3D de la parte superior e inferior de la placa PCB

Paso 4: Figura 4: una vista 3D de la placa PCB (arriba)

Paso 5: Figura 5: una vista 3D de la placa PCB (parte inferior)

[C] Ensamblaje y prueba Nada es especial en el proceso de ensamblaje de piezas. Todos los componentes excepto los sensores TR y RE son SMD. Tenía la intención de probar rápidamente el circuito, así que utilicé una placa PCB semi-casera sin máscaras de soldadura y serigrafía. Su tarea es mucho más fácil con una placa PCB fabricada profesionalmente:-). La figura 6 muestra el prototipo.

Paso 6: Figura 6: un prototipo del dispensador de desinfectante de manos (primer diseño) en una placa PCB semi-casera

Después del montaje, intente ajustar R1 y R4 para encontrar el mejor rango de detección y ajuste. R1 define la potencia IR (rango) y R4 define la frecuencia de transmisión.

Paso 7: [D] Lista de materiales

II. Segundo diseño

[A] Análisis de circuitos

La figura 7 muestra el diagrama esquemático del dispositivo. El conector P3 se utiliza para conectar el suministro de + 5V al circuito. Los condensadores C4 y C5 se utilizan para reducir los ruidos de la fuente de entrada. IC1 es el corazón del circuito. Es el famoso comparador LM393 [10].

Paso 8: Figura 7: Diagrama esquemático del dispensador automático de desinfectante de manos (segundo diseño)

Según la hoja de datos LM393: “La serie LM393 son comparadores de voltaje de precisión independientes duales capaces de funcionar con suministro simple o dividido. Estos dispositivos están diseñados para permitir un rango de modo común? A? Nivel del suelo con la operación de suministro único. Las especificaciones de voltaje de compensación de entrada tan bajas como 2.0 mV hacen de este dispositivo una excelente selección para muchas aplicaciones en electrónica industrial, automotriz y de consumo”.

Es un CI barato y manejable. Generalmente, le sugiero que si su aplicación es un comparador, simplemente use chips comparadores en lugar de OPAMP. Usamos el primer comparador del chip y el potenciómetro R3 define el umbral de activación. C2 reduce los posibles ruidos en el pin central del potenciómetro. D1 es un transmisor de infrarrojos y D2 es un diodo receptor de infrarrojos. D2 está conectado al pin negativo (-) del comparador para compararlo con el voltaje del pin positivo (+). El pin de salida del comparador está activo-bajo, sin embargo, es mejor levantarlo usando R4.

Q1 es el famoso transistor BD140 PNP [11] que impulsa la bomba (motor de CC) y el LED D3. D4 es un diodo de protección inversa y C3 reduce los ruidos inductivos de la bomba para no afectar la estabilidad del circuito. Finalmente, P1 se utiliza para conectar un LED azul de 5 mm para indicar una conexión de alimentación adecuada.

[B] Diseño de PCB

La Figura 8 muestra el diseño de PCB del segundo diseño. Es una placa PCB de una sola capa y todos los componentes son DIP. Es bastante fácil para todos construir este bricolaje en casa rápidamente.

Paso 9: Figura 8: Diseño de PCB del dispensador automático de desinfectante de manos (segundo diseño)

Al igual que en el primer diseño, utilicé las bibliotecas de componentes de SamacSys (símbolos esquemáticos y huellas de PCB) para el LM393 [12] y BD140 [13]. Las bibliotecas de SamacSys son gratuitas y siguen los estándares de la huella de IPC. Para instalar las bibliotecas, puede utilizar un complemento CAD [9] (figura 9) o descargarlas del motor de búsqueda de componentes. El uso de estas bibliotecas reduce significativamente el tiempo de diseño y evita errores de diseño. Utilicé el software CAD Altium Designer, por lo que preferí instalar el complemento Altium.

Paso 10: Figura 9: Complementos CAD compatibles con SamacSys y componentes usados en el complemento Altium Designer

La Figura 10 muestra una vista 3D de la placa PCB ensamblada.

Paso 11: Figura 10: una vista 3D de la placa PCB (arriba)

[C] Montaje y prueba

La Figura 11 muestra la placa PCB ensamblada. Es una placa PCB semi-casera que utilicé para probar rápidamente el concepto. Puede solicitarlo para su fabricación. Nada es especial en la soldadura. Todos los componentes son DIP. Muy fácil. Solo hazlo:-). Este diseño es más fácil e incluso más económico que el primer diseño. Así que seguí este y completé el dispositivo dispensador de desinfectante para manos.

Paso 12: Figura 11: un prototipo del dispensador de desinfectante (segundo diseño) en una placa PCB semi-casera

La Figura 12 muestra la bomba de líquido seleccionada. Este es probablemente el más barato del mercado, sin embargo, estoy satisfecho con su funcionamiento.

Paso 13: Figura 12: Bomba de líquido seleccionada para hacer fluir el líquido desinfectante de manos

Finalmente, la figura 13 muestra el dispensador de desinfectante de manos completo. Puede seleccionar cualquier recipiente de vidrio o plástico similar, como un recipiente de plástico para almacenar café. Mi seleccionado es un recipiente de vidrio para salsa:-). Usé un alambre de cobre simple para doblar y sujetar la manguera. Gire el potenciómetro R3 desde el nivel de sensibilidad más bajo y auméntelo ligeramente para lograr el rango de detección deseado. ¡NO lo haga demasiado sensible porque la bomba podría actuar espontáneamente sin ningún gatillo!

Paso 14: Figura 13: bricolaje completo del dispensador de desinfectante de manos

La figura 14 muestra el dispensador en la oscuridad. La luz del LED azul (P1) ofrece una vista atractiva que debe montarse en la tapa del contenedor.

Paso 15: Figura 14: Vista del dispensador de desinfectante de manos en la oscuridad

Paso 16: [D] Lista de materiales

Paso 17: referencias

Artículo principal:

[1]: Hoja de datos de AMS1117-5.0:

[2]: Hoja de datos de LM555:

[3]: TSOP1738 Hoja de datos:

[4]: Hoja de datos de NDS356:

[5]: AMS1117-5.0 Símbolo esquemático y huella de PCB:

[6]: Símbolo esquemático LM555 y huella de PCB:

[7]: Símbolo esquemático TSOP1738 y huella de PCB:

[8]: Símbolo esquemático NDS356 y huella de PCB:

[9]: Complementos CAD:

[10]: Hoja de datos de LM393:

[11]: Hoja de datos BD140:

[12]: Símbolo esquemático LM393 y huella de PCB:

[13]: Símbolo esquemático BD140 y huella de PCB: