Dispenser Pembersih Tangan Non Kontak DIY Tanpa Arduino atau Mikrokontroler: 17 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:54

Seperti yang kita ketahui bersama, wabah COVID-19 melanda dunia dan mengubah gaya hidup kita. Dalam kondisi ini, Alkohol dan hand sanitizer merupakan cairan vital, namun harus digunakan dengan benar. Menyentuh wadah alkohol atau pembersih tangan dengan tangan yang terinfeksi dapat menyebarkan virus ke orang berikutnya. Pada artikel ini, kami akan membangun dispenser pembersih tangan otomatis yang menggunakan sensor IR untuk mendeteksi keberadaan tangan dan mengaktifkan pompa untuk menuangkan cairan ke tangan. Tujuannya adalah untuk menemukan solusi termurah dan termudah dan merancang sirkuit. Oleh karena itu tidak ada Mikrokontroler atau Arduino yang digunakan. Dua desain telah diperkenalkan dan Anda bebas memilih dan membangun salah satunya. Desain pertama menggunakan komponen SMD dan desain kedua bahkan lebih sederhana. Ini menggunakan komponen DIP pada papan PCB satu lapis kecil.

I. Desain Pertama:

[A] Analisis Sirkuit

Anda dapat mempertimbangkan diagram skema pada gambar 1. Konektor P1 digunakan untuk menghubungkan suplai 6V ke 12V ke rangkaian. Kapasitor C6 telah digunakan untuk mengurangi kemungkinan kebisingan pasokan. REG-1 adalah regulator LDO AMS1117 [1] yang terkenal yang menstabilkan tegangan pada 5V.

Langkah 1: Gambar-1: Diagram Skema Dispenser Pembersih Tangan Otomatis (Desain Pertama)

D2 menunjukkan koneksi daya yang tepat dan R5 membatasi arus LED. D1 adalah dioda pemancar IR dan R1 membatasi arus D1, dengan kata lain, ini menentukan sensitivitas sensor. U1 adalah IC timer 555 [2] yang terkenal yang telah dikonfigurasi untuk menyuntikkan pulsa 38KHz ke dioda D1 (pemancar). Dengan memutar potensiometer R4, Anda dapat mengatur frekuensi. C1 dan C2 digunakan untuk mengurangi kebisingan. U2 adalah penerima IR TSOP1738 [3]. Menurut lembar data TSOP17XX: “Seri TSOP17XX adalah receiver mini untuk sistem kendali jarak jauh inframerah. Dioda PIN dan preamplifier dipasang pada rangka utama, paket epoksi dirancang sebagai filter IR. Sinyal keluaran yang didemodulasi dapat langsung didekode oleh mikroprosesor. TSOP17.. adalah seri penerima remote control IR standar, yang mendukung semua kode transmisi utama.” TSOP1738 memperkenalkan output aktif-rendah. Ini berarti pin keluaran U2 menjadi Rendah di hadapan cahaya IR 38KHz. Oleh karena itu saya menggunakan MOSFET P-Channel NDS356 murah [4] untuk menggerakkan motor DC (pompa cair). D4 adalah dioda pelindung terhadap arus balik motor dan C8 mengurangi suara induktif motor. D3 adalah LED yang menunjukkan penerimaan IR dan aktivasi pompa cairan. C4 dan C5 telah digunakan untuk mengurangi kebisingan pasokan.

[B] Tata Letak PCB

Gambar 2 menunjukkan tata letak PCB. Seperti yang sudah jelas, semua komponen kecuali dioda pemancar IR dan penerima IR TSOP adalah SMD.

Langkah 2: Gambar-2: Tata Letak PCB Dispenser Pembersih Tangan Otomatis (Desain Pertama)

Saya menggunakan perpustakaan komponen SamacSys (Schematic Symbols dan PCB Footprints) untuk AMS1117-5.0 [5], LM555 [6], TSOP1738 [7], dan NDS536AP [8]. Pustaka SamacSys gratis dan mengikuti standar jejak IPC. Menggunakan perpustakaan ini secara signifikan mengurangi waktu desain dan mencegah kesalahan desain. Untuk menginstal perpustakaan, Anda dapat menggunakan plugin CAD [9] (gambar 3) atau mengunduhnya dari mesin pencari komponen. Saya menggunakan Altium Designer, jadi saya lebih suka menggunakan plugin Altium.

Langkah 3: Gambar-3: Plugin CAD yang Didukung SamacSys dan Komponen yang Digunakan di Plugin Altium Designer

Gambar 4 dan gambar 5 menunjukkan tampilan 3D dari atas dan bawah papan PCB

Langkah 4: Gambar-4: Tampilan 3D Dari Papan PCB (atas)

Langkah 5: Gambar-5: Tampilan 3D Dari Papan PCB (bawah)

[C] Perakitan dan Pengujian Tidak ada yang istimewa dalam proses perakitan suku cadang. Semua komponen kecuali sensor TR dan RE adalah SMD. Saya memiliki niat untuk menguji sirkuit dengan cepat, jadi saya menggunakan papan PCB semi-buatan sendiri tanpa topeng solder dan sablon. Tugas Anda jauh lebih mudah dengan papan PCB fabrikasi profesional:-). Gambar 6 menunjukkan prototipe.

Langkah 6: Gambar-6: Prototipe Dispenser Pembersih Tangan (Desain Pertama) pada Papan PCB Semi-buatan sendiri

Setelah perakitan, coba sesuaikan R1 dan R4 untuk menemukan kecocokan dan jangkauan deteksi terbaik. R1 mendefinisikan daya IR (rentang) dan R4 mendefinisikan frekuensi transmisi.

Langkah 7: [D] Daftar Bahan

II. Desain Kedua

[A] Analisis Sirkuit

Gambar 7 menunjukkan diagram skema perangkat. Konektor P3 digunakan untuk menghubungkan suplai +5V ke sirkuit. Kapasitor C4 dan C5 digunakan untuk mengurangi kebisingan pasokan input. IC1 adalah jantung dari rangkaian. Ini adalah komparator LM393 yang terkenal [10].

Langkah 8: Gambar-7: Diagram Skema Dispenser Pembersih Tangan Otomatis (Desain Kedua)

Menurut lembar data LM393: “Seri LM393 adalah pembanding tegangan presisi independen ganda yang mampu melakukan operasi suplai tunggal atau terpisah. Perangkat ini dirancang untuk memungkinkan rentang mode umum-ke-permukaan tanah dengan operasi suplai tunggal. Spesifikasi tegangan offset input serendah 2,0 mV menjadikan perangkat ini pilihan yang sangat baik untuk banyak aplikasi di bidang elektronik konsumen, otomotif, dan industri.”

Ini adalah IC yang murah dan praktis. Secara umum, saya menyarankan Anda jika aplikasi Anda adalah komparator, cukup gunakan chip komparator alih-alih OPAMP. Kami menggunakan komparator pertama dari chip dan potensiometer R3 mendefinisikan ambang aktivasi. C2 mengurangi kemungkinan noise pada pin tengah potensiometer. D1 adalah pemancar IR dan D2 adalah dioda penerima IR. D2 dihubungkan ke pin negatif (-) komparator untuk dibandingkan dengan tegangan pin positif (+). Pin keluaran komparator aktif-rendah, namun lebih baik ditarik menggunakan R4.

Q1 adalah transistor PNP BD140 yang terkenal [11] yang menggerakkan pompa (motor DC) dan LED D3. D4 adalah dioda perlindungan terbalik dan C3 mengurangi kebisingan induktif pompa agar tidak mempengaruhi stabilitas sirkuit. Akhirnya, P1 digunakan untuk menghubungkan LED 5mm biru untuk menunjukkan koneksi daya yang tepat.

[B] Tata Letak PCB

Gambar 8 menunjukkan layout PCB dari desain kedua. Ini adalah papan PCB satu lapis dan semua komponennya DIP. Cukup mudah bagi semua orang untuk membuat DIY ini di rumah dengan cepat.

Langkah 9: Gambar-8: Tata Letak PCB Dispenser Pembersih Tangan Otomatis (Desain Kedua)

Sama seperti desain pertama, saya menggunakan library komponen SamacSys (Schematic Symbols and PCB Footprints) untuk LM393 [12], dan BD140 [13]. Pustaka SamacSys gratis dan mengikuti standar jejak IPC. Untuk menginstal perpustakaan, Anda dapat menggunakan plugin CAD [9] (gambar 9) atau mengunduhnya dari mesin pencari komponen. Menggunakan perpustakaan ini secara signifikan mengurangi waktu desain dan mencegah kesalahan desain. Saya menggunakan software CAD Altium Designer, jadi saya lebih suka menginstal plugin Altium.

Langkah 10: Gambar-9: Plugin CAD yang Didukung SamacSys dan Komponen yang Digunakan di Plugin Altium Designer

Gambar 10 menunjukkan tampilan 3D dari papan PCB yang dirakit.

Langkah 11: Gambar-10: Tampilan 3D Dari Papan PCB (atas)

[C] Perakitan dan Uji

Gambar 11 menunjukkan papan PCB yang dirakit. Ini adalah papan PCB semi-buatan yang saya gunakan untuk menguji konsep dengan cepat. Anda dapat memesannya untuk pembuatan. Tidak ada yang istimewa dalam menyolder. Semua komponen DIP. Sangat mudah. Lakukan saja:-). Desain ini lebih mudah dan bahkan lebih murah dari desain pertama. Jadi saya mengikuti yang ini dan menyelesaikan perangkat dispenser pembersih tangan.

Langkah 12: Gambar-11: Prototipe Dispenser Sanitizer (Desain Kedua) pada Papan PCB Semi-buatan sendiri

Gambar 12 menunjukkan pompa cairan yang dipilih. Ini mungkin yang termurah di pasar, namun, saya puas dengan operasinya.

Langkah 13: Gambar-12: Pompa Cair yang Dipilih untuk Mengalirkan Cairan Pembersih Tangan

Akhirnya, gambar 13 menunjukkan dispenser pembersih tangan lengkap. Anda dapat memilih wadah kaca atau plastik yang serupa, seperti wadah penyimpanan kopi plastik. Yang saya pilih adalah wadah saus kaca:-). Saya menggunakan kawat tembaga sederhana untuk menekuk dan menahan selang. Putar potensiometer R3 dari tingkat sensitivitas terendah, dan naikkan sedikit untuk mencapai rentang deteksi yang Anda inginkan. JANGAN membuatnya terlalu sensitif karena pompa dapat bekerja secara spontan tanpa pemicu apa pun!

Langkah 14: Gambar-13: DIY Lengkap Dispenser Pembersih Tangan

Gambar 14 menunjukkan dispenser dalam gelap. Lampu LED biru (P1) memberikan tampilan menarik yang harus dipasang pada tutup wadah.

Langkah 15: Gambar-14: Tampilan Dispenser Pembersih Tangan dalam Gelap

Langkah 16: [D] Daftar Bahan

Langkah 17: Referensi

Artikel Utama:

[1]: Lembar Data AMS1117-5.0:

[2]: Lembar Data LM555:

[3]: Lembar Data TSOP1738:

[4]: Lembar Data NDS356:

[5]: Simbol Skema AMS1117-5.0 dan Jejak PCB:

[6]: Simbol Skema LM555 dan Jejak PCB:

[7]: Simbol Skema TSOP1738 dan Jejak PCB:

[8]: Simbol Skema NDS356 dan Jejak PCB:

[9]: Plugin CAD:

[10]: Lembar Data LM393:

[11]: Lembar Data BD140:

[12]: Simbol Skema LM393 dan Jejak PCB:

[13]: Simbol Skema BD140 dan Jejak PCB: