En este artículo aprenderemos cómo hacer un circuito dispensador de desinfectante de manos de bajo costo pero completamente automático que permitirá una dispensación sin contacto o sin contacto del líquido desinfectante en las manos del usuario.
Este circuito de desinfectante de manos sin contacto facilita al usuario acceder al líquido desinfectante en las manos automáticamente sin la necesidad de operar o tocar la bomba de la botella de desinfectante manualmente. La función garantiza que los virus no tengan posibilidad de propagarse mediante el contacto físico de la botella de desinfectante y sus partes operativas.
Sin embargo, para ser automático, el sistema requerirá algún tipo de sensor para detectar la presencia de una persona o una mano humana debajo de la unidad dispensadora.
Para esto empleamos la unidad de sensor humano más básica que es la PIR o un dispositivo de infrarrojos pasivo .
Detalles básicos de trabajo
Un PIR está diseñado para detectar el calor infrarrojo del cuerpo humano y producir un pulso eléctrico correspondiente en su pin de salida.
Este pulso se utiliza para activar un temporizador de un disparo basado etapa del conductor de relé que activa el relé momentáneamente y alimenta un solenoide cargado por resorte.
El solenoide empuja el eje de la bomba de una botella de desinfectante para dispensar el líquido en las manos del usuario. El concepto se puede visualizar en la siguiente imagen.
El solenoide en la imagen de arriba está conectado a la salida de un circuito monoestable.
Un circuito monoestable es una configuración que provoca una salida alta momentánea en respuesta a un disparador de entrada momentáneo. La salida permanece alta durante un período fijo predeterminado independientemente de la duración del disparo de entrada.
En este circuito dispensador de desinfectante automático, el monoestable es activado por un PIR tan pronto como el PIR detecta una mano humana que se aproxima.
El monoestable a su vez activa el solenoide durante un momento determinado por sus componentes de temporización RC.
La activación del solenoide hace que su eje central empuje y tire rápidamente en la dirección vertical, presionando la manija de la bomba de la botella de desinfectante una vez.
Esto eventualmente hace que la botella dispense el líquido desinfectante en la mano del usuario.
Una vez que el usuario retira su mano del sistema, el PIR se apaga, y el monoestable también desactiva todo el sistema, hasta que otro usuario pone su mano en el rango del PIR para repetir el procedimiento.
El circuito de activación monoestable para la unidad de dispensación automática de desinfectante de manos propuesta se puede diseñar utilizando monoestable transistorizado o mediante un popular Circuito monoestable basado en IC 555 .
Discutiremos ambas variantes en las siguientes discusiones:
Circuito dispensador de desinfectante de manos transistorizado
La versión transistorizada del circuito parece muy sencilla. Cuando el dispositivo PIR detecta una intervención humana, conduce y envía un pulso a la base de T1 a través de C1.
La corriente a través de C1 activa instantáneamente T1, que a su vez activa T2 y también la bomba de solenoide.
Mientras tanto, C1 se carga rápidamente y evita la entrada de más corriente a la base de T1, bloqueando así los pulsos de CC repetidos de la salida PIR. Esto asegura que el sistema funcione solo momentáneamente para cada detección y luego se apaga hasta que se quita la mano y se inicia un ciclo nuevo.
Esta activación única de T1 / T2 asegura que la carga del solenoide conectado se active para generar una única acción de empujar y tirar en su eje magnético.
El eje acciona la manija de la bomba desinfectante para dispensar una dosis única del líquido desinfectante en la mano del usuario.
Puede notar que el solenoide está conectado en el lado del emisor del transistor, en lugar del lado del colector regular. La conexión del emisor realmente asegura que el solenoide se active con un suave arranque suave en respuesta a la carga del condensador C2 de 10uF.
Si está conectado en el lado del colector, el solenoide se empujaría con un empuje repentino, lo que podría no parecer muy impresionante.
Simplificando el diseño anterior
El desinfectante de manos sin contacto transistorizado anterior podría simplificarse aún más utilizando un relé como se muestra en el siguiente diseño:
Utilizando IC 555
La figura anterior muestra un circuito monoestable IC 555 estándar. Aquí, cuando el pin2 está conectado a tierra, hace que el pin3 de salida suba por un período decidido por los valores R1, C1 o su producto.
En este diseño de dispensador de desinfectante automático, el R1, C1 se calcula para producir una salida alta de aproximadamente 1 segundo, en respuesta a una señal baja en el pin2.
Cuando el PIR detecta una mano humana, conduce y enciende el transistor BC547 que a su vez activa el pin2 del IC.
Esto instantáneamente hace que el pin3 suba y active el transistor TIP142 y el solenoide conectado, generando un empuje de 1 segundo de largo y luego un apagado pull-up en el eje del solenoide. El tirón es generado por la tensión del resorte adjunto en el eje del solenoide. .
Nuevamente, en esta versión también se puede ver el solenoide conectado en el lado del emisor del transistor para permitir un empuje suave en el eje del solenoide dependiendo de la respuesta de carga de C3.
Se puede visualizar una vista animada de todo el sistema en la siguiente imagen GIF.
Sensor reflectante infrarrojo TCRT5000
Dado que el PIR es un sensor relativamente caro, una alternativa más económica para fabricar un desinfectante de manos automático podría ser el uso del sensor reflectante de infrarrojos TCRT5000.
El sensor es una combinación simple de un transmisor de fotodiodo IR y un receptor de foto IR empaquetados uno al lado del otro, dentro de un solo paquete, como se muestra a continuación:
Las características de este módulo sensor de proximidad IR se pueden entender a partir de los siguientes datos:
En el diagrama de diseño interno del sensor, podemos ver claramente que el módulo consta de un fotodiodo que emite la señal IR hacia el objetivo y un receptor de fototransistor contiguo que está posicionado para recibir la señal IR reflejada del objetivo.
Para adaptar el sensor en una máquina desinfectante de manos automática, podemos implementar una vez más nuestro caballo de trabajo monoestable basado en IC 555, como se muestra a continuación:
El circuito se explica por sí mismo, pero si tiene problemas para comprender los detalles, siempre puede usar el cuadro de comentarios a continuación para iniciar una discusión.
Utilizando HC-SR04 e IC555
El circuito que se muestra arriba se puede usar para implementar un dispensador de desinfectante automático a través del módulo detector de proximidad ultrasónico, HC-SR04, y un par de circuitos IC 555.
El circuito IC 555 del lado izquierdo está configurado como un multivibrador astable mientras que el circuito del IC 555 del lado derecho está cableado como un multivibrador monoestable.
Los valores de los componentes astable RA, RB, C deben calcularse para habilitar un PWM de 10us ON y 60us OFF desde el pin 3 de este IC.
Los componentes de temporización RA y C del monoestable deben ajustarse para producir una salida de un solo disparo de 1 segundo de alto desde el pin 3 de esta etapa.
Esta salida podría usarse para alimentar la bomba dispensadora, el motor, el solenoide, etc. según los requisitos del diseño.
Anterior: Cómo funcionan los circuitos RC Siguiente: Cómo funcionan los termómetros infrarrojos sin contacto: cómo hacer uno
