Ultrazvukový ruční dezinfekční obvod

Ultrazvukový obvod pro dezinfekci rukou detekuje přítomnost lidské ruky prostřednictvím odražených ultrazvukových vln a na okamžik spouští reléové solenoidové čerpadlo pro vydávání dezinfekční kapaliny do rukou uživatele.

Projekt využívá oblíbený modul ultrazvukového senzoru HC-SR04 pro požadovanou funkci snímání.

Používání HC-SR04

Modul ultrazvukového senzoru HC-SR04 je sestaven z několika specializovaných ultrazvukových snímačů, které pracují a reagují na frekvenci kolem 40 kHz.

Modul má 4 pinouty pro konfiguraci do zamýšleného obvodu ovladače.

Napájecí pinouty jsou označeny kolíky Vcc a Gnd. Kde Vcc je kladný 5V vstup pro modul a Gnd by měl být spojen se zápornou linkou vstupního napájecího zdroje.

Spouštěcí kolík pracuje s 10 us pulsem, který aktivuje dva snímače pro vysílání a příjem odražené ultrazvukové vlny.

Když je detekována řada odražených signálů, pin 'Echo' se stane vysoko pro inicializaci externího relé nebo solenoidu nebo jakékoli preferované zátěže.

Propojení HC-SR04 s Arduino

Abychom mohli modul HC-SR04 zpracovat a umožnit mu pracovat jako přesný ultrazvukový detektor přiblížení, potřebujeme pro tento úkol jednotku mikrokontroléru, jako je Arduino.

Při vhodném naprogramování s níže uvedeným kódem se Arduino stane kompatibilním s HC-SR04 pro zamýšlenou detekci blízkosti ruky a aktivaci dávkovacího mechanismu dezinfekčního prostředku.

Schéma propojení Arduina s HC-SR04 a reléovým stupněm je vidět na následujícím schématu:

Provozní podrobnosti

Pracovní postup tohoto ultrazvukového okruhu pro dezinfekci rukou je jednoduchý a lze jej pochopit pomocí následujících bodů:

Arduino poskytuje aktivační impuls 10 us spouštěcím pulzům modulů HC-SR04, což umožňuje modulu odesílat a přijímat sled odražených pulsů z cíle, což je ruka uživatele.

Tato odražená data se odesílají rduino z kolíku Echo modulu HC-SR04.

Arduino zpracovává signál a umožňuje stabilní stejnosměrný výstup na pinu 7 desky, který je spojen s fází budiče relé přes odpor 10k a kondenzátor 100uF.

Kolík č. 7 Arduina má zůstat vysoký, dokud moduly HC-SR04 nadále detekují ruku uživatele v nastavené vzdálenosti.

To znamená, že realita zůstane během této doby také zapnutá, což nechceme.

Aby bylo zajištěno, že relé a připojený dávkovací mechanismus nebo čerpadlo budou aktivovány pouze na několik sekund, je do série se základnou BC547 zapojen kondenzátor.

Když se pin # 7 v důsledku přítomnosti lidské ruky zvýší, BC547 vede pouze tak dlouho, dokud je jeho základna 100uF plně nabitá, k čemuž dojde během několika sekund.

Jakmile je 100uF plně nabitý, základna BC547 je blokována od základního pohonu a přestane vodit, vypíná relé a deaktivuje připojený dávkovací mechanismus dezinfekčního prostředku.

Když je ruka odstraněna, HC-SR04 přestane posílat signál Echo do Arduina, které převrátí svůj pin # 7 na logickou nulu.

V tomto okamžiku se základní kondenzátor 100uF začne vybíjet přes pin Arduino # 7 a pravý zemnící rezistor 10k.

Programový kód

Celý programový kód pro výše diskutovaný obvod ultrazvukového dezinfekce rukou pomocí HC-SR04 a Arduino je uveden níže:


const int trigger = A1
const int echo = A2
int vcc = A0
int gnd = A3
int OP = 7
long Time
float distanceCM
float distance = 15 // set threshold distance in cm
float resultCM
void setup()
{
pinMode(OP,OUTPUT)
pinMode(trigger,OUTPUT)
pinMode(echo,INPUT)
pinMode(vcc,OUTPUT)
pinMode(gnd,OUTPUT)
}
void loop()
{
digitalWrite(vcc,HIGH)
digitalWrite(gnd,LOW)
digitalWrite(trigger,LOW)
delay(1)
digitalWrite(trigger,HIGH)
delayMicroseconds(10)
digitalWrite(trigger,LOW)
Time=pulseIn(echo,HIGH)
distanceCM=Time*0.034
resultCM=distanceCM/2
if(resultCM<=distance)
{
digitalWrite(OP,HIGH)
delay(4000)
}
if(resultCM>=distance)
{
digitalWrite(OP,LOW)
}
delay(10)
}


Varování: Navrhovaný obvod ultrazvukového dezinfekčního prostředku na ruce nebyl autorem prakticky otestován. Myšlenka byla inspirována tento článek , a odpovídajícím způsobem upraveny tak, aby umožňovaly požadovanou okamžitou funkci ZAPNUTÍ / VYPNUTÍ pro dávkovací čerpadlo nebo solenoid.