Бесконтактный кран для умывальника на основе двух таймеров

Texas Instruments CD4050B

,

Бесконтактные краны для умывальника, способные подавать воду без риска заражения инфекционными заболеваниями, могут сыграть важную роль в борьбе с вирусом COVID-19. В настоящее время в мире большинство смесителей для умывальников имеют ручное управление, но идея, представленная в этой статье, обеспечивает простое и экономичное решение для превращения обычного крана в бесконтактное устройство для раздачи воды.

Вебинар «Необычное в обычном. Сравнительный анализ современных решений Recom» (27.01.2022)

Бесконтактное управление краном также может помочь сократить количество воды, расходуемой впустую во время мытья рук, поскольку большинство людей, как правило, оставляют водопроводный кран открытым в течение всего 20-секундного цикла, рекомендованного медицинскими властями. Это решение надежно и легко реализуется из общедоступных компонентов с минимальными изменениями в существующей конструкции.

Принципиальная схема электронной части устройства показана на Рисунке 1. В схеме есть два независимых датчика, которые формируют сигналы включения, когда прерывается оптический путь между их ИК излучателем и детектором. Первый сигнал включения открывает подачу воды на 5 секунд, что достаточно для того, чтобы пользователь смочил руки. Второй сигнал поддерживает подачу воды в течение 20 секунд, позволяя пользователю тщательно вымыть и ополоснуть руки. Эти времена можно легко изменить, в соответствии с местными требованиями, подобрав комбинацию резистора и конденсатора (R3, C7 или R4, C8).

В этом устройстве для бесконтактной подачи воды, основанном на двух таймерах, используются два независимых датчика, которые формируют сигналы включения, когда прерывается оптический путь между ИК излучателем и фотодетектором.
Рисунок 1. В этом устройстве для бесконтактной подачи воды, основанном на двух таймерах,
используются два независимых датчика, которые формируют сигналы включения,
когда прерывается оптический путь между ИК излучателем и фотодетектором.

В обеих схемах детекторов в качестве передатчиков используются инфракрасные светодиоды OSRAM SFH 484 (D1, D3) с длиной волны 880 нм. Кронштейн, удерживающий ИК излучатели, ориентирован так, чтобы их узкие выходные лучи (угол половинной мощности ±8°) попадали прямо на соответствующие детекторы (D2 и D4).

Резисторы R6, R10 (560 Ом, ¼ Вт) ограничивают прямые токи ИК излучателей на уровне порядка 20 мА – достаточном для надежной работы при расстоянии между излучателем и приемником до 150 мм. Схема работает от одного источника питания 12 В с фотодиодами D2, D4, смещенными в обратном направлении. Выходы детекторов (т.е., катодные выводы) подключены к входам (выводы 3 и 5) сборки из шести неинвертирующих буферов U1 (CD4050). Выходы микросхемы U1 (выводы 2 и 4) соединены со входами сдвоенного ждущего мультивибратора U2 (CD4098), сконфигурированными для запуска передними фронтами импульсов и работы в неперезапускаемом режиме.

Элементами R3, C7 (1 МОм, 10 мкФ) и R4, C8 (4.7 МОм, 10 мкФ) устанавливаются постоянные времени, задающие длительности импульсов, вырабатываемых на выходах микросхемы U2 (выводы 6 и 10, соответственно). Выходные сигналы мультивибраторов U2 подаются на пары буферов микросхемы U1, соединенных параллельно, чтобы обеспечить ток, необходимый для управления транзистором включения соленоида Q1. Управляющие сигналы подключены к базе транзистора по схеме «ИЛИ» через диоды D6 и D7. Конденсаторы C1-C6 используются для снижения помех от источника питания. Индикаторы LED1, LED2 и LED3 используются в качестве статусных сигналов включения, 5 с (влажный режим) и 20 с (режим мытья). Коллектор транзистора Q1 соединен с одним из контактов силового разъема схемы CN2, второй контакт которого подключен к шине +12 V DC.

Катушка соленоида нормально закрытого полудюймового электромагнитного клапана S (12 В DC, 350 мА) подключена к разъему CN2. (Приобрести такой клапан можно у компании Adafruit Industries). Как показано на Рисунке 1, этот узел последовательно соединен со смесителями умывальника, так что теперь поток воды управляется электромагнитным клапаном. Диод D5 (1N4002) подключен параллельно контактам разъема CN2 для защиты транзистора Q1 от скачков напряжения противо-ЭДС, возникающих при выключении соленоида.

Два оптических датчика (D1-D2 и D3-D4) могут быть удобно расположены рядом с умывальником. Когда пользователь проводит рукой возле светодиода или датчика и прерывает инфракрасный луч между D1 и D2, схема формирует пятисекундный импульс на выходе 6 микросхемы U2, включая транзистор Q1, который запитывает катушку соленоида S и открывает воду на пять секунд. Точно так же, если прерывание светового луча происходит между D2 и D4, катушка соленоида будет активирована транзистором Q1 для включения потока воды на 20 секунд, который можно использовать для завершения цикла мытья рук в соответствии с медицинскими рекомендациями.

Материалы по теме

  1. Datasheet Texas Instruments CD4050B
  2. Datasheet Intersil CD4098B
  3. Datasheet OSRAM SFH 484
  4. Datasheet Motorola MRD821
  5. Datasheet ON Semiconductor TIP122

EDN

Перевод: AlexAAN по заказу РадиоЛоцман

На английском языке: Dual-timer-based system provides contactless water-dispensing solution

Изготовление 1-4 слойных печатных плат за $2

5 предложений от 5 поставщиков
Буферы и линейные аппаратные драйверы CMOS Hex Non-Invert Buffer/Conv
TradeElectronics
Россия
CD4050B-F/3A
Texas Instruments
по запросу
МосЧип
Россия
CD4050B/
Texas Instruments
по запросу
ТаймЧипс
Россия
CD4050B
Texas Instruments
по запросу
CD4050B2
Texas Instruments
по запросу
Запись вебинара «Микросхемы для защиты цепей питания: ограничители всплесков напряжения и тока, контроллеры горячей замены, идеальные диоды»
Для комментирования материалов с сайта и получения полного доступа к нашему форуму Вам необходимо зарегистрироваться.
Имя
Фрагменты обсуждения:Полный вариант обсуждения »
  • В оффисе установили. Набрать кувшин с водой - сущее приключение :)
  • У меня есть один знакомый, который помешан на водопроводе. Так вот, по его словам, раньше все краны для умывальников были с крутилками (это я помню, так оно и было), а повсеместно заменившие их нынешние с "клювом" были придуманы для рабочих, которые чтобы не пачкать кран грязными руками открывали его не пальцами, а локтем, соответственно им и закрывали. Если он прав, то проблема давным давно решена безо всякой электроники... :)
  • К чему такие сложности? Достаточно повысить тариф на воду ещё в десять раз и руки вовсе не станут мыть, а перейдут на влажные салфетки(в крайнем случае) или на технические жидкости. Выгодно со всех сторон. Можно не мыться вовсе. Грязи будет много - сама отвалится. :)
  • Какие сложности-то? Раз есть вода, значит есть и кран. Он уже есть и именно такой, который надо. Нужно всего лишь открывать его локтем, т.е. использовать конструкцию по её прямому назначению. :)
  • Берёшь два таймера, добавляешь палку-верёвку и получаешь бесконтактный кран? Заголовок именно про это.
  • Локтевой смеситель применяется в медицине и инвалидами. Простейший,без электрический и очень экономичный вариант. [url]https://torg-optom.com.ua/index.php?route=product/product&product_id=28867[/url] Имеет автоматический смыв инфекции. Усовершенствованный. [url]https://images.zakupka.com/i3/firms/27/43/43284/pic_07d62ffc8b2a5df_1024x3000_1.jpg[/url] Принцип прост. Если в бачек наливать воду самому, то и выливать лишнего не захочется. Электричество иногда отключают. В это время расслабившиеся пользователи рискуют получить массовое заражение.
  • По сведениям историков, в средневековой Европе считалось большим грехом смывать с себя хоть что: грязь, пот, кровь и т.д.... А на счет автоматики для рукомойки - что-то про китайцев не слышно: для них это - курица, несущая золотые яйца. В новостях показывали, что у них уже внедряют автоматическое узнавание лиц даже в антиковидных масках. Возможно, как та система научится распознавать не только "узкоглазые" лица, устройства хлынут и в нашем направлении. Что будет дальше - у каждого своя фантазия, в том числе и "умывальная".
  • В приведенной ТС ссылке стоит электронное устройство с питанием 12 В. Проще поставить устройство с педалью. Нажал ногой - включилось, еще раз нажал ногой - выключилось. Клапан можно применить как на 220 В, так и на 12 В. Как-то так.
  • Нажал педаль ногой - включилось. Отжал педаль - выключилось. Каким боком здесь вольты? :)
  • Лет 20 назад видел я у знакомого, ныне покойного, такое устройство. Для пуска воды в унитаз нужно было надеть кольцевой ферритовый магнит от динамика на железный стержень. Читатели сразу скажут: поставь катушку и т.д... Он так и хотел сделать, но, как говорил Г. Вицин в одном кинофильме: "То образования не хватает, то инвентаря". А мы здеся все такие образованные, таки вумные, и инвентаря можем достать любого. Вот только лени у нас теперь столько, что самим делать уже неохота, проще купить у китайцев... И как-то от этого уже не стыдно...
  • А если не отвалится?
  • Тогда нужно руки отрубить. Помните, было такое сообщение в новостях : "Муж отвёл жену, мать двоих детей, в лес и отрубил девушке руки". Наверное, она не мыла руки... Я тогда написал злую заметку про дураков-писак, толком не знающих, кому же отрубил - матери двух детей или девушке. Эта заметка тоже дурацкая, прошу прощения у всех.
  • [b]boris21[/b], тогда с удовольствием почесаться. Чесотка вообще самая приятная вещь. Чем больше чешешься - тем больше хочется. :)
  • Эврика! Надо всем нам срочно почесать репу, вычесать идею про то, как сделать умный клапан для рукомойки. "Наши цели ясны, задачи определены. За работу, товарищи!" (Н. Хрущев).
  • Уже третьи сутки здесь тишина, все чешут репу... А у меня аж две идеи. Вот первая: использовать датчик движения от светодиодного светильника, сконцентрировав его внимание только на подкрановом пространстве. Появились руки - тепленькая пошла, убрались руки - стоп. Вторая идея: использовать "электрополотенца", дующие теплым воздухом, только воздух заменить водой. Другой рядом для сушки рук. Какой там сенсор - не знаю, но действует хорошо.
Полный вариант обсуждения »