Делаем кран, который реагирует на движение

В этом уроке мы создадим простой кран, который будет реагировать на движение и включать воду. Такого плана устройства сейчас установлены во многих общественных туалетах.

Комплектующие

Нам пригодится много деталей. Список достаточно внушительный.

1100R резистор (R5)
41K резистор (R4, R10, R11, R12)
610K резистор (R1, R2, R3, R6, R9, R13)
147K резистор (R7)
1100K потенциометр (RV1)
7100nF конденсатор (C2, C3, C5, C6, C7, C8, C9)
310uF конденсатор (C1, C4, C10)
31N5817 диод (D3, D4, D5)
1IR LED (D1) ИК светодиод
1IR фотодиод (D2)
12N3904 транзистор (Q1)
1LM358 (U1)
17474 (U2)
1NE555 (IC1)
1Реле (RL1)
1Воздушный насос (L1)
1Бутылка воды
Трубопровод 🙂

Мы следим за гигиеной и несмотря на то, что раковины в данном случае имеют решающее значение, ручные краны иногда все еще довольно неприятны для касания руками. Поэтому новые «автоматические» раковины используются во многих общественных местах. В этом проекте мы создадим простой диспенсер для воды.

Диспенсер (англ. dispenser — дозатор) — устройство для выдачи чего-либо в определённой дозе, количестве.

Схема проекта

Нажмите для увеличения

Как работает кран, реагирующий на движение?

Схема разделена на три основные подсхемы: цепь обнаружения движения, моностабильная цепь, и цепь переключающая защелку для включения и отключения потока воды. Существует также схема сброса.

Цепь ИК-обнаружения

На первом этапе схемы используется ИК-светодиод, излучающий постоянный луч инфракрасного света. Когда рука или другой объект пересекает этот луч, некоторый ИК-свет отражается обратно в контур. Это отражение обнаруживается фотодиодом D2, что приводит к падению напряжения на D2.

Однако мы не хотим реагировать на уровень ИК-обнаружения, вместо этого реагируем на изменение ИК-сигнала (т.е. движения) и поэтому для удаления и смещения постоянного тока используется конденсатор (С2).

Это смещение постоянного тока затем усиливается U1A, а коэффициент усиления можно регулировать с помощью RV1. Этот усиленный сигнал дополнительно соединен с U1B, который сконфигурирован как триггер Шмитта таким образом, чтобы разрешать запуск только при "большом движении".

555 Моностабильная цепь

Когда обнаружено "большое" движение, U1B запускает моностабильный 555 (IC1), который приводит к тому, что выход 555 будет включен в течение короткой продолжительности по времени (эта продолжительность зависит от C4 и R1). Этот выходной импульс затем подается в триггер (U2A), который сконфигурирован как переключающая защелка.

Переключение защелки (переключателя)

Каждый раз, когда на входе импульс, состояние триггера будет меняться, и поэтому каждое "большое" движение приводит к изменению состояния переключателя.

Когда выход защелки/переключателя включен, реле RL1 включается и включает питание воздушного насоса. Когда воздушный насос подает воздух в емкость для воды, он вытесняет воду из трубы и, таким образом, работает кран.

Цепь сброса

Чтобы гарантировать, что цепь не начнет откачивать воду, как только она включается, была разработана простая схема сброса, которая состоит из C10, R13, C1 и R2.

Сначала, когда питание подается, оба этих конденсатора разряжаются, а соответствующие контакты RESET устанавливаются на низкий уровень. Это приводит к тому, что оба устройства остаются в состоянии RESET и, со временем, оба конденсатора заряжаются и, следовательно, останавливают состояние RESET.

Когда ИК 7474 находится в состоянии RESET, выход Q является низким, что предотвращает работу реле.

Сборка

Этот проект использует все сквозные компоненты и, таким образом, может быть построен с использованием многих методов построения схем. Такие методы включают в себя макет, макетную плату, матричную плату, прототип печатной платы и печатные платы. Для этого проекта мы использовали стрипборд по техническим причинам. Но в целом, если вы уже работали с ЧПУ и другими станками - вы можете не использовать макетные платы.

Создание самого крана довольно простая задача, поскольку он состоит только из воздушного насоса, бутылки с водой и некоторых насосно-компрессорных труб.

Крышка бутылки имеет два отверстия, просверленных в ней: один для воды, а другой для входа пневматического насоса.

Водопровод должен проходить через одно из двух отверстий и иметь возможность достигать дна бутылки с водой, в то время как воздушная труба должна только частично входить в контейнер. Эти отверстия, которые теперь содержат трубку, должны быть герметичными.

Когда воздушный насос начнет работать, он запустит воздух в бутылку. Это, в свою очередь, вынуждает вытолкнуть воду под давлением.

Это более желательное решение, чем использование жидкостного насоса, поскольку оно в первую очередь предотвращает контакт воды с механическими частями, которые могут иметь остаток (например, масло и жир).

Во-вторых, это позволяет закрытому контейнеру раздавать воду и помогает уменьшить вероятность попадания загрязнений в воду.

Выше вы можете скачать файлы проекта.