如何制作低成本但全自動(dòng)的洗手液分配器電路

在本文中，我們將學(xué)習(xí)如何制作低成本但全自動(dòng)的洗手液分配器電路，該電路將允許在用戶手上以非接觸式或非接觸式分配消毒液。

這種非接觸式洗手液回路便于用戶自動(dòng)訪問(wèn)手上的消毒液，而無(wú)需手動(dòng)操作或觸摸消毒液瓶泵。該功能可確保病毒沒(méi)有機(jī)會(huì)通過(guò)物理接觸消毒劑瓶及其操作部件進(jìn)行傳播。

但是，要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，系統(tǒng)將需要某種傳感器來(lái)檢測(cè)分配器單元下方是否存在人或人手。

為此，我們采用最基本的人體傳感器單元，即PIR或被動(dòng)紅外設(shè)備。

基本工作細(xì)節(jié)

PIR 設(shè)計(jì)用于檢測(cè)人體的紅外熱量，并在其輸出引腳上產(chǎn)生相應(yīng)的電脈沖。

該脈沖用于激活基于單觸發(fā)計(jì)時(shí)器的繼電器驅(qū)動(dòng)器級(jí)，該級(jí)暫時(shí)激活繼電器，并為彈簧加載的電磁閥供電。

電磁閥推動(dòng)消毒劑瓶的泵軸，將液體分配到用戶手中。下圖中可以可視化該概念。

上圖中的電磁閥連接到單穩(wěn)態(tài)電路的輸出。

單穩(wěn)態(tài)電路是一種響應(yīng)瞬時(shí)輸入觸發(fā)而產(chǎn)生瞬時(shí)高輸出的配置。無(wú)論輸入觸發(fā)持續(xù)時(shí)間如何，輸出在預(yù)定的固定周期內(nèi)都保持高電平。

在這個(gè)自動(dòng)消毒器分配器電路中，一旦PIR檢測(cè)到接近的人手，單穩(wěn)態(tài)就會(huì)由PIR觸發(fā)。

單穩(wěn)態(tài)反過(guò)來(lái)在由其RC定時(shí)組件決定的某個(gè)時(shí)刻激活電磁閥。

電磁閥的激活使其中心主軸在垂直方向上快速推拉，按壓消毒劑瓶的泵手柄一次。

這最終導(dǎo)致瓶子將消毒液分配到用戶手中。

一旦用戶將手從系統(tǒng)中抽出，PIR 就會(huì)關(guān)閉，單穩(wěn)態(tài)也會(huì)停用整個(gè)系統(tǒng)，直到另一個(gè)用戶將手伸入 PIR 的范圍內(nèi)重復(fù)該過(guò)程。

所提出的自動(dòng)洗手液分配單元的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路可以使用晶體管單穩(wěn)態(tài)或通過(guò)流行的基于IC 555的單穩(wěn)態(tài)電路進(jìn)行設(shè)計(jì)。

我們將在以下討論中討論這兩種變體：

晶體管洗手液分配器電路

電路的晶體管版本看起來(lái)非常簡(jiǎn)單。當(dāng) PIR 設(shè)備檢測(cè)到人為干預(yù)時(shí)，它會(huì)傳導(dǎo)并通過(guò) C1 將脈沖發(fā)送到 T1 的底部。

通過(guò) C1 的電流立即激活 T1，T2 進(jìn)而激活 T《》 和電磁泵。

同時(shí)，C1 快速充電并防止任何進(jìn)一步的電流進(jìn)入 T1 的基極，從而阻止來(lái)自 PIR

輸出的重復(fù)直流脈沖。這可確保系統(tǒng)在每次檢測(cè)中僅暫時(shí)工作，然后關(guān)閉，直到手被移開(kāi)并啟動(dòng)新的循環(huán)。

T1/T2 的這種一次性激活可確保連接的電磁閥負(fù)載激活，以在其磁性主軸上產(chǎn)生單個(gè)推挽動(dòng)作。

主軸操作消毒泵手柄，在用戶手上分配單劑量的消毒液。

您可以注意到螺線管連接在晶體管的發(fā)射極側(cè)，而不是常規(guī)集電極側(cè)。發(fā)射極連接實(shí)際上確保電磁閥在響應(yīng) 10uF 電容器 C2

的充電時(shí)通過(guò)溫和的軟啟動(dòng)推動(dòng)激活。

如果它連接在集電極側(cè)，將導(dǎo)致電磁閥被突然推力推動(dòng)，這可能看起來(lái)不是很令人印象深刻。

簡(jiǎn)化上述設(shè)計(jì)

上述晶體管無(wú)接觸洗手液可以通過(guò)使用繼電器進(jìn)一步簡(jiǎn)化，如以下設(shè)計(jì)所示：

使用 IC 555

上圖顯示了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的IC 555單穩(wěn)態(tài)電路。此時(shí)，當(dāng)引腳2接地時(shí)，會(huì)導(dǎo)致輸出引腳3在由R1、C1值或其乘積決定的時(shí)間段內(nèi)變?yōu)楦唠娖健?/p>

在這種自動(dòng)消毒器分配器設(shè)計(jì)中，R1，C1被計(jì)算為產(chǎn)生大約1秒的輸出高電平，以響應(yīng)引腳2上的低信號(hào)。

當(dāng) PIR 檢測(cè)到人手時(shí)，它會(huì)導(dǎo)通并打開(kāi) BC547 晶體管，進(jìn)而觸發(fā) IC 的引腳 2。

這會(huì)立即導(dǎo)致引腳 3 變?yōu)楦唠娖讲⒓せ?TIP142 晶體管和連接的電磁閥，在電磁閥軸上產(chǎn)生 1

秒的長(zhǎng)推力，然后關(guān)閉上拉。拉力是由電磁閥軸上附加的彈簧張力產(chǎn)生的。

同樣，在這個(gè)版本中，還可以看到電磁閥連接在晶體管的發(fā)射極側(cè)，以便根據(jù)C3的充電響應(yīng)在電磁閥軸上實(shí)現(xiàn)柔和推力。

整個(gè)系統(tǒng)的動(dòng)畫(huà)視圖可以在以下 GIF 圖像中可視化。

紅外反射傳感器 TCRT5000

由于 PIR 是一種相對(duì)昂貴的傳感器，因此制造自動(dòng)洗手液的更便宜的替代方案可能是使用 IR 反射傳感器 TCRT5000。

該傳感器是紅外光電二極管發(fā)射器和紅外光電接收器并排包裝在單個(gè)封裝內(nèi)的簡(jiǎn)單組合，如下所示：

該接近紅外傳感器模塊的特性可以從以下數(shù)據(jù)中了解：

從傳感器的內(nèi)部布局圖中，我們可以清楚地看到，該模塊由一個(gè)向目標(biāo)發(fā)射紅外信號(hào)的光電二極管和一個(gè)相鄰的光電晶體管接收器組成，該光電晶體管接收器的位置用于接收來(lái)自目標(biāo)的反射紅外信號(hào)。

為了在自動(dòng)洗手液機(jī)中調(diào)整傳感器，我們可以再次實(shí)現(xiàn)基于主力的IC 555單穩(wěn)態(tài)，如下所示：

該電路是不言自明的，但是如果您在理解細(xì)節(jié)時(shí)遇到問(wèn)題，您可以隨時(shí)使用下面的評(píng)論框發(fā)起討論。

使用 HC-SR04 和 IC555

上面顯示的電路可用于通過(guò)超聲波接近檢測(cè)器模塊HC-SR04和幾個(gè)IC 555電路實(shí)現(xiàn)自動(dòng)消毒器分配器。

左側(cè)IC 555配置為非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器，而右側(cè)IC 555電路配置為單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器。

必須計(jì)算非穩(wěn)態(tài) RA、RB、C 分量值，才能從該 IC 的引腳 10 實(shí)現(xiàn) 60us 導(dǎo)通和 3us 關(guān)斷 PWM。

必須調(diào)整單穩(wěn)態(tài)的RA和C定時(shí)分量，以從該級(jí)的引腳1產(chǎn)生3秒高的單脈沖輸出。

該輸出可用于根據(jù)設(shè)計(jì)要求為點(diǎn)膠泵、電機(jī)、電磁閥等供電。