دائرة تعقيم اليدين الأوتوماتيكية - بدون تلامس بالكامل

في هذه المقالة سوف نتعلم كيفية عمل دائرة توزيع معقم لليدين بتكلفة منخفضة ولكن أوتوماتيكية بالكامل والتي ستسمح بالتوزيع بدون لمس أو بدون تلامس لسائل التعقيم على يدي المستخدم.

تسهل دائرة معقم اليدين بدون تلامس المستخدم الوصول إلى سائل التطهير الموجود على اليدين تلقائيًا دون الحاجة إلى تشغيل أو لمس مضخة زجاجة المطهر يدويًا. تضمن هذه الميزة عدم وجود فرصة للفيروسات في الانتشار من خلال اللمس المادي لزجاجة المطهر وأجزاء التشغيل الخاصة به.

ومع ذلك ، لكي يكون النظام آليًا ، سيتطلب نوعًا من أجهزة الاستشعار لاكتشاف وجود يد بشرية أو بشرية تحت وحدة التوزيع.

لهذا نستخدم وحدة الاستشعار البشرية الأساسية وهي PIR ، أو جهاز الأشعة تحت الحمراء السلبية .

تفاصيل العمل الأساسية

تم تصميم PIR لاكتشاف حرارة الأشعة تحت الحمراء من جسم الإنسان وإنتاج نبضة كهربائية مقابلة عند طرف الخرج.

يتم استخدام هذا النبض لتفعيل مؤقت طلقة واحدة مرحلة سائق التتابع الذي ينشط التتابع للحظات ، ويقوي الملف اللولبي المحمّل بنابض.

يقوم الملف اللولبي بدفع عمود المضخة الخاص بزجاجة المطهر لتوزيع السائل في يد المستخدم. يمكن تصور المفهوم في الصورة التالية.

الملف اللولبي في الصورة أعلاه متصل بإخراج دائرة أحادية.

الدائرة أحادية الاستقرار هي تكوين ينتج عنه مخرجات عالية لحظية استجابة لمشغل إدخال مؤقت. يبقى الناتج مرتفعًا لفترة ثابتة محددة مسبقًا بغض النظر عن مدة تشغيل الإدخال.

في دائرة موزع المطهر الأوتوماتيكي ، يتم تشغيل monostable بواسطة PIR بمجرد اكتشاف يد بشرية تقترب بواسطة PIR.

يقوم monostable بدوره بتنشيط الملف اللولبي لبعض الوقت كما تحدده مكونات توقيت RC.

يؤدي تنشيط الملف اللولبي إلى دفع المغزل المركزي وسحبها بسرعة في الاتجاه الرأسي ، والضغط على مقبض المضخة لزجاجة المطهر مرة واحدة.

يؤدي هذا في النهاية إلى قيام الزجاجة بتوزيع سائل التطهير في يد المستخدم.

بمجرد أن يسحب المستخدم يده من النظام ، يتم إيقاف PIR ، ويقوم monostable أيضًا بإلغاء تنشيط النظام بالكامل ، حتى يضع مستخدم آخر يده في نطاق PIR لتكرار الإجراء.

يمكن تصميم دائرة التشغيل أحادية الاستقرار لوحدة الاستغناء عن معقم الأيدي التلقائي المقترح باستخدام ترانزستور أحادي أو من خلال IC 555 دارة أحادية ثابتة .

سنناقش كلا المتغيرات في المناقشات التالية:

دائرة موزع مطهر اليد الترانزستور

تبدو النسخة الترانزستور للدائرة مباشرة جدًا. عندما يكتشف جهاز PIR تدخلاً بشريًا ، فإنه يجري ويرسل نبضًا إلى قاعدة T1 عبر C1.

ينشط التيار عبر C1 على الفور T1 ، والذي بدوره ينشط T2 وكذلك مضخة الملف اللولبي.

في غضون ذلك ، يقوم C1 بشحن ومنع دخول أي تيار إضافي إلى قاعدة T1 بسرعة ، وبالتالي يمنع تكرار نبضات التيار المستمر من خرج PIR. هذا يضمن أن النظام يعمل للحظات فقط لكل اكتشاف ، ثم يتم إيقافه حتى تتم إزالة اليد وبدء دورة جديدة.

يضمن هذا التنشيط ذو الطلقة الواحدة لـ T1 / T2 تنشيط حمل الملف اللولبي المتصل لتوليد حركة دفع وسحب واحدة على مغزلها المغناطيسي.

يقوم المغزل بتشغيل مقبض مضخة المطهر لتوزيع جرعة واحدة من سائل التطهير على يد المستخدم.

يمكنك ملاحظة أن الملف اللولبي متصل بالجانب الباعث للترانزستور ، بدلاً من جانب المجمع العادي. يضمن اتصال الباعث فعليًا تنشيط الملف اللولبي ببدء دفع ناعم لطيف استجابة لشحن مكثف 10 فائق التوهج C2.

إذا تم توصيله من جانب المجمع ، فسيؤدي ذلك إلى دفع الملف اللولبي بقوة دفع مفاجئة ، والتي قد لا تبدو رائعة للغاية.

تبسيط التصميم أعلاه

يمكن تبسيط مطهر الأيدي الترانزستور أعلاه بشكل أكبر باستخدام مرحل كما هو موضح في التصميم التالي:

باستخدام IC 555

يوضح الشكل أعلاه دائرة أحادية ثابتة IC 555 قياسية. هنا ، عندما يتم تأريض pin2 ، يتسبب في ارتفاع طرف الإخراج 3 لفترة تحددها قيم R1 أو C1 أو منتجها.

في تصميم موزع المطهر الأوتوماتيكي هذا ، يتم حساب R1 ، C1 لإنتاج ما يقرب من ثانية واحدة عالية ، استجابة لإشارة منخفضة في pin2.

عندما يكتشف PIR يدًا بشرية ، فإنه يقوم بتشغيل الترانزستور BC547 وتشغيله والذي بدوره يؤدي إلى تشغيل pin2 من IC.

يؤدي هذا على الفور إلى ارتفاع الدبوس 3 وتنشيط الترانزستور TIP142 والملف اللولبي المتصل ، مما يؤدي إلى توليد دفعة طويلة مدتها ثانية واحدة ثم سحب لأسفل على عمود الملف اللولبي. يتم إنشاء السحب بواسطة توتر الزنبرك المرفق على عمود الملف اللولبي .

مرة أخرى ، في هذا الإصدار أيضًا ، يمكن رؤية الملف اللولبي متصلًا بجانب الباعث من الترانزستور من أجل تمكين الدفع الناعم على عمود الملف اللولبي اعتمادًا على استجابة الشحن لـ C3.

يمكن تصور عرض متحرك للنظام بأكمله في صورة GIF التالية.

مستشعر عاكس للأشعة تحت الحمراء TCRT5000

نظرًا لأن PIR عبارة عن مستشعر باهظ الثمن نسبيًا ، يمكن أن يكون البديل الأرخص لصنع معقم اليدين التلقائي باستخدام مستشعر الأشعة تحت الحمراء العاكس TCRT5000.

المستشعر عبارة عن مزيج بسيط من جهاز إرسال الثنائي الضوئي IR وجهاز استقبال صور الأشعة تحت الحمراء معبأ جنبًا إلى جنب ، داخل عبوة واحدة كما هو موضح أدناه:

يمكن فهم خصائص وحدة مستشعر القرب بالأشعة تحت الحمراء من البيانات التالية:

من مخطط التخطيط الداخلي لجهاز الاستشعار ، يمكننا أن نرى بوضوح أن الوحدة تتكون من ثنائي ضوئي يرسل إشارة الأشعة تحت الحمراء باتجاه الهدف ، ومستقبل الترانزستور الضوئي المجاور الذي يتم وضعه لاستقبال إشارة الأشعة تحت الحمراء المنعكسة من الهدف.

لتكييف المستشعر في آلة تعقيم الأيدي الأوتوماتيكية ، يمكننا مرة أخرى تنفيذ حصان العمل الخاص بنا على أساس أحادي IC 555 ، كما هو موضح أدناه:

الدائرة تشرح نفسها بنفسها تمامًا ، ولكن إذا كنت تواجه مشكلات في فهم التفاصيل ، فيمكنك دائمًا استخدام مربع التعليق أدناه لبدء مناقشة.

باستخدام HC-SR04 و IC555

يمكن استخدام الدائرة الموضحة أعلاه لتنفيذ موزع المطهر التلقائي من خلال وحدة كاشف القرب بالموجات فوق الصوتية ، HC-SR04 ، واثنين من دوائر IC 555.

تم تكوين الجانب الأيسر IC 555 ليكون هزازًا متعددًا مستقرًا بينما الدائرة اليمنى IC 555 موصولة كجهاز متعدد أحادي.

يجب حساب قيم مكونات RA و RB و C المستقرة لتمكين 10us ON و 60us OFF PWM من pin3 من هذا IC.

يجب تعديل مكونات التوقيت RA و C للثابت الأحادي لإنتاج خرج طلقة واحدة عاليًا لمدة ثانية واحدة من pin3 في هذه المرحلة.

يمكن استخدام هذا الإخراج لتشغيل مضخة الاستغناء والمحرك والملف اللولبي وما إلى ذلك وفقًا لمتطلبات التصميم.