特征

• 高穩(wěn)定性，對(duì)環(huán)境光不敏感
• 激光切割丙烯酸（有機(jī)玻璃）外殼
• 高性價(jià)比
• 洗手液/酒精的流量控制能力（效率）
• 通孔元件（易于焊接）
• 單層PCB板（易于制造）
• 便宜的ATTiny13微控制器
• 低待機(jī)電流消耗

眾所周知，COVID-19疫情席卷全球，改變了我們的生活方式。在這種情況下，酒精和洗手液至關(guān)重要，價(jià)格昂貴，并且在某些地方很難找到液體，因此必須正確，有效地使用它們。在第二種洗手液分配器設(shè)備中，我已經(jīng)解決了先前的設(shè)計(jì)問題，并介紹了一種對(duì)環(huán)境光和酒精/洗手液的流量控制能力不敏感的設(shè)備。因此，在每個(gè)請(qǐng)求上將只倒出足夠量的液體。該設(shè)計(jì)使用便宜的ATTiny13微控制器。

[A]電路分析

圖1顯示了該設(shè)備的示意圖。可以通過多種傳感器和設(shè)計(jì)方法來(lái)完成該任務(wù)，但是，我的重點(diǎn)是設(shè)計(jì)一種高效，廉價(jià)且簡(jiǎn)單的電路。

圖1：自動(dòng)洗手液分配器的示意圖

P2是2針XH公頭。它用于連接5mm的藍(lán)色LED，該LED應(yīng)該安裝在外殼和洗手液/酒精容器上。R5限制了LED的電流。

U1是TSOP1738 [1]或HS0038 IR接收器模塊。它是一個(gè)完整的單元，用于檢測(cè)和解碼IR信號(hào)。圖2顯示了該組件的框圖。

圖2：TSOP1738（HS0038）紅外接收器模塊的框圖

該模塊可在電源軌接受5V電壓，消耗約5mA電流。組件的低電流消耗使我們能夠使用簡(jiǎn)單的RC濾波器（C1和R3）來(lái)消除可能由電源噪聲引起的不穩(wěn)定性（錯(cuò)誤的IR信號(hào)檢測(cè)）。

上述RC濾波器的截止頻率既可以模擬（例如LTSpice），也可以在實(shí)踐中進(jìn)行檢查。為了在實(shí)踐中測(cè)試濾波器的性能，我使用了Siglent SDS1104X-E示波器和Siglent SDG1025波形發(fā)生器。必須使用USB電纜連接這兩個(gè)設(shè)備。圖3顯示了濾波器行為的波特圖。計(jì)算結(jié)果證實(shí)，實(shí)際上濾波器的截止頻率約為112Hz。有關(guān)更多詳細(xì)信息，請(qǐng)觀看視頻。

圖3：通過波特圖和SDS1104X-E示波器實(shí)際測(cè)試RC濾波器的性能

R4是上拉電阻，C2降低U1輸出噪聲。D1是一個(gè)5mm的紅外發(fā)射二極管，R1限制了二極管的電流。R1值可以在150R至220R的范圍內(nèi)。較低的電阻意味著較高的檢測(cè)范圍，反之亦然。我為R1使用了180R電阻。Q1是用于開關(guān)D1 IR二極管的2N7000 [2] N溝道MOSFET。R2限制柵極電流。

IC1是ATTiny13 [3]微控制器。它是一種眾所周知的廉價(jià)微控制器，可以為該應(yīng)用提供足夠的外圍設(shè)備。PORTB.4為紅外發(fā)射器二極管產(chǎn)生一個(gè)方波脈沖，而PORTB.3則檢測(cè)到低電平激活信號(hào)。PORTB.1用于將激活信號(hào)發(fā)送到泵。該單個(gè)脈沖的占空比定義了酒精或洗手液的流量。

Q2是用于開關(guān)泵的BD139 [4] NPN晶體管。D3消除了反向電感器電流（泵的直流電動(dòng)機(jī)），C5降低了泵的噪聲。D2指示泵激活。R7限制了LED的電流。

C3，C4和C6用于降低電源噪聲。

[B] PCB布局

圖4顯示了自動(dòng)洗手液分配器的PCB布局。它是單層PCB板，所有組件封裝均為通孔。

圖4：自動(dòng)洗手液分配器設(shè)備的PCB布局

我將SamacSys組件庫(kù)用于Q1 [5]，Q2 [6]和IC1 [7]。SamacSys庫(kù)始終可以幫助我避免不必要的錯(cuò)誤，并繞開了從頭開始設(shè)計(jì)組件庫(kù)的耗時(shí)過程。有兩個(gè)安裝和使用庫(kù)的選項(xiàng)。首先，從componentsearchengine.com下載并安裝它們，其次，使用提供的CAD插件直接安裝它們[8]。SamacSys已為幾乎所有電子設(shè)計(jì)CAD軟件提供了插件。就我而言，我使用了Altium Designer插件（圖5）。

圖5：SamacSys Altium Designer插件中的選定組件

圖6顯示了洗手液分配器板的第一個(gè)工作原型的圖片。您在PCB板上看到切口了嗎？有必要防止U1模塊接收到任何不必要的IR信號(hào)。這個(gè)間隙被一塊外殼填滿了。

圖6：洗手液分配器的第一個(gè)工作原型板

[C]單片機(jī)的源代碼

該代碼已用C編寫。您“可能”需要修改的代碼的重要部分是Timer-0溢出中斷例程。

中斷[TIM0_OVF] void timer0_ovf_isr（void）

{

如果（PINB.3 == 0 &&已激活== 0）

已激活= 1;

如果（已激活== 1）

計(jì)數(shù)器++;

開關(guān)（計(jì)數(shù)器）

{

案例15：

PORTB.1 = 1;

休息;

情況23：

PORTB.1 = 0;

休息;

案例372：

計(jì)數(shù)器= 0;

已激活= 0;

休息;

}

}

“情況15”定義了預(yù)激活延遲。用戶需要短暫的延遲才能將手固定在傳感器和噴嘴下方。“情況23”定義了泵的激活時(shí)間，“情況372”定義了下一次可能的激活之前的延遲。該延遲為用戶提供了足夠的時(shí)間來(lái)收集所有的洗手液/酒精滴劑。此外，它還可以防止濫用該設(shè)備并防止兒童或某些人浪費(fèi)昂貴的液體。

必須在沒有時(shí)鐘分頻的9.6MHz內(nèi)部時(shí)鐘源上設(shè)置保險(xiǎn)絲位。

[D]激光切割Corel抽拉式外殼設(shè)計(jì)

圖7顯示了Corel Draw中設(shè)計(jì)的機(jī)殼。您只需要將“ sanitizer.cdr”文件發(fā)送到激光切割車間/公司，并訂購(gòu)2mm亞光黑色有機(jī)玻璃（丙烯酸）的激光切割即可。薄膠合板也可以。

圖7：Corel Draw中的洗手液分配器外殼設(shè)計(jì)

圖8顯示了完整的自動(dòng)洗手液分配器單元。您可以將機(jī)箱安裝在所需的容器上。我用了一個(gè)玻璃容器。

圖8：帶有玻璃容器的自動(dòng)洗手液分配器

[E]物料清單

編輯：hfy