Sirkuit Dispenser Pembersih Tangan/DIY [Non Kontak]: 10 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:53

Oleh Hesam Moshiri, [email protected]

Fitur

1. Stabilitas tinggi dan tidak sensitif terhadap cahaya sekitar
2. Penutup akrilik (plexiglass) potong laser
3. Hemat biaya
4. Kemampuan kontrol aliran pembersih tangan/alkohol (efisiensi)
5. Komponen lubang tembus (mudah disolder)
6. Papan PCB satu lapis (mudah dibuat)
7. Mikrokontroler ATtiny13 tunggal dan murah
8. Konsumsi arus siaga rendah

-

Seperti yang kita ketahui bersama, wabah COVID-19 melanda dunia dan mengubah gaya hidup kita. Dalam kondisi seperti ini, alkohol dan hand sanitizer sangat vital, mahal, dan di beberapa daerah sulit ditemukan cairannya, sehingga harus digunakan dengan baik dan efisien. Dalam versi kedua perangkat dispenser pembersih tangan, saya telah membahas masalah desain sebelumnya dan memperkenalkan perangkat yang tidak sensitif terhadap cahaya sekitar dan kemampuan kontrol aliran alkohol/pembersih. Oleh karena itu jumlah cairan yang cukup akan dituangkan pada setiap permintaan. Perancangan menggunakan mikrokontroler ATTiny13 yang murah.

[A] Analisis Sirkuit

gambar 1 menunjukkan diagram skema perangkat. Tugas tersebut dapat dipenuhi oleh berbagai sensor dan metode desain, namun, fokus saya adalah merancang sirkuit yang efisien, murah, dan sederhana.

Langkah 1: Gambar 1, Diagram Skema Dispenser Pembersih Tangan Otomatis

P2 adalah konektor XH pria 2-pin. Ini digunakan untuk menghubungkan LED biru 5mm yang harus dipasang pada enklosur dan wadah pembersih tangan/alkohol. R5 membatasi arus LED. U1 adalah modul penerima IR TSOP1738 [1] atau HS0038. Ini adalah unit lengkap yang digunakan untuk mendeteksi dan mendekode sinyal IR. Gambar 2 menunjukkan diagram blok komponen ini.

Langkah 2: Gambar 2, Diagram Blok Modul Penerima IR TSOP1738 (HS0038)

Modul dapat menerima 5V di rel suplai dan mengkonsumsi sekitar 5mA. Konsumsi arus rendah dari komponen memungkinkan kami menggunakan filter RC sederhana (C1 dan R3) untuk menghilangkan kemungkinan ketidakstabilan (deteksi sinyal IR palsu) yang mungkin disebabkan oleh gangguan suplai.

Frekuensi cut-off dari filter RC yang disebutkan di atas dapat disimulasikan (seperti LTSpice) atau diperiksa dalam praktik. Untuk menguji perilaku filter dalam praktik, saya menggunakan osiloskop Siglent SDS1104X-E dan generator bentuk gelombang Siglent SDG1025. Kedua perangkat ini harus terhubung menggunakan kabel USB. Gambar 3 menunjukkan plot pertanda dari perilaku filter. Perhitungan mengkonfirmasi bahwa frekuensi cut-off filter sekitar 112Hz dalam praktiknya. Untuk lebih jelasnya silahkan tonton videonya.

Langkah 3: Gambar 3, Menguji Perilaku Filter RC dalam Praktik dengan Bode Plot dan Oscilloscope SDS1104X-E

R4 adalah resistor pull-up dan C2 mengurangi kebisingan keluaran U1. D1 adalah dioda pemancar IR 5mm dan R1 membatasi arus ke dioda. Nilai R1 bisa di kisaran 150R hingga 220R. Resistensi yang lebih rendah berarti jangkauan deteksi yang lebih tinggi dan sebaliknya. Saya menggunakan resistor 180R untuk R1. Q1 adalah MOSFET 2N7000 [2] N-Channel yang digunakan untuk menghidupkan/mematikan dioda IR D1. R2 membatasi arus gerbang.

IC1 adalah mikrokontroler ATTiny13[3]. Ini adalah mikrokontroler yang terkenal dan murah yang menyediakan periferal yang memadai untuk aplikasi ini. PORTB.4 menghasilkan pulsa gelombang persegi untuk dioda pemancar IR dan PORTB.3 merasakan sinyal rendah aktif. PORTB.1 digunakan untuk mengirim sinyal aktivasi ke pompa. Siklus kerja pulsa tunggal ini menentukan aliran alkohol atau pembersih tangan. Q2 adalah transistor NPN BD139 [4] yang digunakan untuk menghidupkan/mematikan pompa. D3 menghilangkan arus induktor terbalik (motor DC pompa) dan C5 mengurangi kebisingan pompa. D2 menunjukkan aktivasi pompa. R7 membatasi arus LED. C3, C4, dan C6 digunakan untuk mengurangi kebisingan pasokan.

[B] Tata Letak PCB

Gambar 4 menunjukkan layout PCB dari dispenser pembersih tangan otomatis. Ini adalah papan PCB satu lapis dan semua paket komponen melalui lubang.

Langkah 4: Gambar 4, Tata Letak PCB dari Perangkat Dispenser Pembersih Tangan Otomatis

Saya menggunakan pustaka komponen SamacSys untuk Q1 [5], Q2 [6], dan IC1 [7]. Pustaka SamacSys selalu membantu saya menghindari kesalahan yang tidak diinginkan dan melewati proses perancangan pustaka komponen yang memakan waktu dari awal. Ada dua opsi untuk menginstal dan menggunakan perpustakaan. Pertama, unduh dan instal dari componentsearchengine.com atau kedua dengan menginstalnya langsung menggunakan plugin CAD yang disediakan [8]. SamacSys telah menyediakan plugin untuk hampir semua perangkat lunak CAD perancangan elektronik. Dalam kasus saya, saya menggunakan plugin Altium Designer (Gambar5).

Langkah 5: Gambar 5, Komponen yang Dipilih di Plugin SamacSys Altium Designer

Gambar 6 menunjukkan gambar prototipe kerja pertama papan dispenser pembersih tangan. Apakah Anda melihat cut-out di papan PCB? Hal ini diperlukan untuk mencegah penerimaan sinyal IR yang tidak diinginkan oleh modul U1. Kesenjangan ini diisi dengan sepotong selungkup.

Langkah 6: Gambar 6, Papan Prototipe Kerja Pertama dari Dispenser Pembersih Tangan

[C] Kode Sumber Mikrokontroler

Kode telah ditulis dalam C. Bagian penting dari kode yang “mungkin” perlu Anda modifikasi adalah rutinitas interupsi overflow Timer-0.:

Langkah 7:

"kasus 15" mendefinisikan penundaan praaktivasi. Penundaan singkat diperlukan bagi pengguna untuk memperbaiki tangannya di bawah sensor dan nosel. "kasus 23" mendefinisikan waktu aktivasi pompa dan "kasus 372" mendefinisikan penundaan sebelum kemungkinan aktivasi berikutnya. Penundaan ini memberikan waktu yang cukup bagi pengguna untuk mengumpulkan semua cairan pembersih tangan/alkohol. Juga, mencegah penyalahgunaan perangkat dan pemborosan cairan mahal oleh anak-anak atau beberapa individu. Fusebit harus disetel pada sumber clock internal 9.6MHz tanpa pembagian clock.

[D] Desain Enklosur Corel Draw Laser-Cut

Gambar 7 menunjukkan enklosur yang dirancang pada Corel Draw. Anda hanya perlu mengirimkan file “sanitizer.cdr” ke bengkel/perusahaan pemotongan laser dan memesan pemotongan laser untuk kaca plexiglass (akrilik) hitam matt 2mm. Triplek tipis juga oke.

Langkah 8: Gambar 7, Desain Kandang Dispenser Hand Sanitizer di Corel Draw

Gambar 8 menunjukkan unit dispenser pembersih tangan otomatis lengkap. Anda dapat memasang penutup pada wadah yang Anda inginkan. Saya menggunakan wadah kaca.

Langkah 9: Gambar 8, Dispenser Pembersih Tangan Otomatis Dengan Wadah Kaca

[E] Daftar Bahan

Langkah 10: Daftar Bahan

[F] Referensi

Sumber:

[1]: Lembar data TSOP1738:

[2]: lembar data 2N7000:

[3]: Lembar data ATTiny13:

[4]: Lembar data BD139:

[5]: simbol skematis 2N7000 dan jejak PCB:

[6]: Simbol skema BD139 dan jejak PCB:

[7]: Simbol skema ATTiny13 dan jejak PCB:

[8]: Plugin CAD: