Distributeur de désinfectant pour les mains sans contact bricolage sans Arduino ni microcontrôleur : 17 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:05

Comme nous le savons tous, l'épidémie de COVID-19 a frappé le monde et a changé notre mode de vie. Dans cette condition, l'alcool et les désinfectants pour les mains sont des fluides vitaux, cependant, ils doivent être utilisés correctement. Toucher des contenants d'alcool ou des désinfectants pour les mains avec des mains infectées peut transmettre le virus à la personne suivante. Dans cet article, nous allons construire un distributeur automatique de désinfectant pour les mains qui utilise des capteurs infrarouges pour détecter la présence d'une main et active une pompe pour verser le liquide sur la main. L'intention était de trouver la solution la moins chère et la plus simple et de concevoir un circuit. Par conséquent, aucun microcontrôleur ou Arduino n'a été utilisé. Deux conceptions ont été introduites et vous êtes libre de sélectionner et de construire l'une d'entre elles. Le premier design utilise des composants SMD et le second design est encore plus simple. Il utilise des composants DIP sur une petite carte PCB monocouche.

I. Première conception:

[A] Analyse de circuits

Vous pouvez considérer le schéma de principe de la figure 1. Le connecteur P1 est utilisé pour connecter une alimentation 6V à 12V au circuit. Le condensateur C6 a été utilisé pour réduire les éventuels bruits d'alimentation. Le REG-1 est le célèbre régulateur LDO AMS1117 [1] qui stabilise la tension à 5V.

Étape 1: Figure 1: Schéma du distributeur automatique de désinfectant pour les mains (première conception)

D2 indique la bonne connexion d'alimentation et R5 limite le courant LED. D1 est une diode émettrice IR et R1 limite le courant D1, c'est-à-dire qu'elle détermine la sensibilité du capteur. U1 est le célèbre circuit intégré de minuterie 555 [2] qui a été configuré pour injecter une impulsion de 38 KHz à la diode D1 (émetteur). En tournant le potentiomètre R4, vous pouvez régler la fréquence. C1 et C2 sont utilisés pour réduire le bruit. U2 est un récepteur IR TSOP1738 [3]. Selon la fiche technique TSOP17XX: « La série TSOP17XX est constituée de récepteurs miniaturisés pour les systèmes de télécommande infrarouge. La diode PIN et le préamplificateur sont assemblés sur la grille de connexion, le boîtier époxy est conçu comme un filtre IR. Le signal de sortie démodulé peut être directement décodé par un microprocesseur. TSOP17.. est la série de récepteurs de télécommande IR standard, prenant en charge tous les principaux codes de transmission. Le TSOP1738 introduit une sortie active-bas. Cela signifie que la broche de sortie de l'U2 passe à l'état bas en présence de la lumière IR 38KHz. Par conséquent, j'ai utilisé un MOSFET P-Channel NDS356 bon marché [4] pour entraîner le moteur à courant continu (pompe à liquide). D4 est une diode de protection contre les courants inverses du moteur et C8 réduit les bruits inductifs du moteur. D3 est une LED qui indique la réception IR et l'activation de la pompe à liquide. C4 et C5 ont été utilisés pour réduire les bruits d'alimentation.

[B] Disposition PCB

La figure 2 montre la disposition du PCB. Comme il est clair, tous les composants, à l'exception de la diode émettrice IR et du récepteur IR TSOP, sont SMD.

Étape 2: Figure 2: Schéma de circuit imprimé du distributeur automatique de désinfectant pour les mains (première conception)

J'ai utilisé les bibliothèques de composants SamacSys (Schematic Symbols and PCB Footprints) pour les AMS1117-5.0 [5], LM555 [6], TSOP1738 [7] et NDS536AP [8]. Les bibliothèques SamacSys sont gratuites et respectent les normes d'empreinte IPC. L'utilisation de ces bibliothèques réduit considérablement le temps de conception et évite les erreurs de conception. Pour installer les bibliothèques, vous pouvez soit utiliser un plugin CAD [9] (figure 3), soit les télécharger depuis le moteur de recherche de composants. J'ai utilisé Altium Designer, j'ai donc préféré utiliser le plugin Altium.

Étape 3: Figure 3: Plugins CAO pris en charge par SamacSys et composants utilisés dans le plugin Altium Designer

Les figures 4 et 5 illustrent des vues 3D du haut et du bas de la carte PCB

Étape 4: Figure-4: une vue 3D à partir de la carte PCB (en haut)

Étape 5: Figure-5: une vue 3D de la carte PCB (en bas)

[C] Assemblage et test Rien n'est spécial dans le processus d'assemblage des pièces. Tous les composants, à l'exception des capteurs TR et RE, sont SMD. J'avais l'intention de tester rapidement le circuit, j'ai donc utilisé une carte PCB semi-faite sans masques de soudure et sans sérigraphie. Votre tâche est beaucoup plus facile avec une carte PCB fabriquée par des professionnels:-). La figure 6 montre le prototype.

Étape 6: Figure 6: un prototype du distributeur de désinfectant pour les mains (première conception) sur une carte PCB semi-faite

Après l'assemblage, essayez d'ajuster les R1 et R4 pour trouver la meilleure plage d'ajustement et de détection. R1 définit la puissance IR (portée) et R4 définit la fréquence de transmission.

Étape 7: [D] Nomenclature

II. Deuxième conception

[A] Analyse de circuits

La figure 7 montre le schéma de principe du dispositif. Le connecteur P3 est utilisé pour connecter l'alimentation +5V au circuit. Les condensateurs C4 et C5 sont utilisés pour réduire les bruits d'alimentation d'entrée. IC1 est le cœur du circuit. Il s'agit du célèbre comparateur LM393 [10].

Étape 8: Figure-7: Schéma du distributeur automatique de désinfectant pour les mains (deuxième conception)

Selon la fiche technique du LM393: « La série LM393 est constituée de deux comparateurs de tension de précision indépendants capables de fonctionner avec une alimentation simple ou divisée. Ces dispositifs sont conçus pour permettre une plage de mode commun jusqu'au niveau du sol avec le fonctionnement à alimentation unique. Les spécifications de tension de décalage d'entrée aussi basses que 2,0 mV font de cet appareil un excellent choix pour de nombreuses applications dans l'électronique grand public, automobile et industrielle.

C'est un IC bon marché et maniable. En règle générale, je vous suggère si votre application est un comparateur, d'utiliser simplement des puces de comparaison au lieu des OPAMP. Nous avons utilisé le premier comparateur de la puce et le potentiomètre R3 définit le seuil d'activation. C2 réduit les bruits possibles sur la broche médiane du potentiomètre. D1 est un émetteur IR et D2 est une diode réceptrice IR. D2 est connecté à la broche négative (-) du comparateur pour être comparé à la tension de la broche positive (+). La broche de sortie du comparateur est active-bas, cependant, il est préférable d'être tirée vers le haut à l'aide de R4.

Q1 est le fameux transistor BD140 PNP [11] qui pilote la pompe (moteur à courant continu) et la LED D3. D4 est une diode de protection inverse et C3 réduit les bruits inductifs de la pompe pour ne pas affecter la stabilité du circuit. Enfin, P1 est utilisé pour connecter une LED bleue de 5 mm pour indiquer une connexion électrique correcte.

[B] Disposition PCB

La figure 8 montre la disposition du PCB de la deuxième conception. Il s'agit d'une carte PCB monocouche et tous les composants sont DIP. Assez facile pour tout le monde de construire rapidement ce bricolage à la maison.

Étape 9: Figure 8: Schéma du circuit imprimé du distributeur automatique de désinfectant pour les mains (deuxième conception)

Comme pour la première conception, j'ai utilisé les bibliothèques de composants SamacSys (Schematic Symbols and PCB Footprints) pour le LM393 [12] et le BD140 [13]. Les bibliothèques SamacSys sont gratuites et respectent les normes d'empreinte IPC. Pour installer les bibliothèques, vous pouvez soit utiliser un plugin CAD [9] (figure 9) soit les télécharger depuis le moteur de recherche de composants. L'utilisation de ces bibliothèques réduit considérablement le temps de conception et évite les erreurs de conception. J'ai utilisé le logiciel de CAO Altium Designer, j'ai donc préféré installer le plugin Altium.

Étape 10: Figure 9: Plugins CAO pris en charge par SamacSys et composants utilisés dans le plugin Altium Designer

La figure 10 montre une vue 3D de la carte PCB assemblée.

Étape 11: Figure 10: une vue 3D à partir de la carte PCB (en haut)

[C] Assemblage et essai

La figure 11 montre la carte PCB assemblée. C'est un PCB semi-fait maison que j'ai utilisé pour tester rapidement le concept. Vous pouvez le commander pour la fabrication. Rien n'est spécial dans la soudure. Tous les composants sont DIP. Plutôt facile. Fais-le:-). Cette conception est plus facile et même moins chère que la première conception. J'ai donc suivi celui-ci et complété le dispositif de distribution de désinfectant pour les mains.

Étape 12: Figure 11: un prototype du distributeur de désinfectant (deuxième conception) sur une carte PCB semi-faite

La figure 12 montre la pompe à liquide sélectionnée. C'est probablement le moins cher du marché, cependant, je suis satisfait de son fonctionnement.

Étape 13: Figure 12: Pompe à liquide sélectionnée pour faire circuler le liquide désinfectant pour les mains

Enfin, la figure 13 montre le distributeur complet de désinfectant pour les mains. Vous pouvez sélectionner n'importe quel récipient en verre ou en plastique similaire, tel qu'un récipient de stockage de café en plastique. Mon sélectionné est un récipient de sauce en verre:-). J'ai utilisé un simple fil de cuivre pour plier et maintenir le tuyau. Tournez le potentiomètre R3 à partir du niveau de sensibilité le plus bas et augmentez-le légèrement pour atteindre la plage de détection souhaitée. Ne la rendez PAS trop sensible car la pompe pourrait agir spontanément sans aucune gâchette !

Étape 14: Figure-13: un bricolage complet du distributeur de désinfectant pour les mains

La figure 14 montre le distributeur dans l'obscurité. La lumière LED bleue (P1) donne une vue attrayante qui doit être montée sur le couvercle du conteneur.

Étape 15: Figure 14: Vue du distributeur de désinfectant pour les mains dans l'obscurité

Étape 16: [D] Nomenclature

Étape 17: Références

Article principal:

[1]: Fiche technique AMS1117-5.0:

[2]: Fiche technique LM555:

[3]: TSOP1738 Fiche technique:

[4]: Fiche technique NDS356:

[5]: AMS1117-5.0 Symbole schématique et empreinte PCB:

[6]: Symbole schématique LM555 et empreinte PCB:

[7]: Symbole schématique TSOP1738 et empreinte PCB:

[8]: Symbole schématique NDS356 et empreinte PCB:

[9]: Plugins CAO:

[10]: Fiche technique LM393:

[11]: Fiche technique BD140:

[12]: Symbole schématique LM393 et empreinte PCB:

[13]: Symbole schématique BD140 et empreinte PCB: