Arduino Nano自動洗手液

描述

在過去的幾個(gè)月里，COVID-19 大流行一直在世界各地蔓延。感染人數(shù)不計(jì)其數(shù)，不幸的是，傷亡人數(shù)眾多。世界衛(wèi)生組織建議的最重要措施之一是經(jīng)常用肥皂或洗手液洗手。但最重要的問題之一是我們這樣做的方式，即通過物理接觸分配器，這消除了行動的全部目的，甚至造成了很大的感染風(fēng)險(xiǎn)。所以我，一個(gè) 14 歲的男孩，決定使用 Arduino Nano 板來解決這個(gè)問題，但我也希望它便宜，并且能夠輕松、快速、有效地連接到許多不同的分配器！這正是我所做的，一個(gè)配件可以連接到大多數(shù)洗手液/皂液器上，并完全免提和自動轉(zhuǎn)動

首先觀看此視頻以了解該設(shè)備的運(yùn)行情況，并了解它的工作原理和制作方法！

第 1 步：了解機(jī)制

因此，基本上步進(jìn)電機(jī)通過耦合器連接到螺釘。然后，3D 打印壓板的一側(cè)使用螺母與螺釘連接，另一側(cè)由 3D 打印桿支撐。桿不允許螺桿的旋轉(zhuǎn)力旋轉(zhuǎn)壓腳，而是壓腳線性移動。通過這種方式，我們可以命令步進(jìn)器在任何方向（來回）、以任何速度和盡可能多的步數(shù)移動。

第 2 步：了解設(shè)備的工作原理

這個(gè)概念是，當(dāng)連接到 3D 打印的 IR 支架上的 IR 障礙物傳感器被激活時(shí)，只需將您的手放在其下方幾厘米處，按壓器就會下降一段設(shè)定的距離，（按壓分配器）等待 2秒，然后通過簡單地向上返回到初始位置，直到終端停止開關(guān)被激活。同樣，當(dāng)設(shè)備第一次通電時(shí)，壓腳會上升，直到開關(guān)被激活，然后它會停在那里，作為一種自我校準(zhǔn)，以便壓腳準(zhǔn)備好使用。

然后使用魔術(shù)貼包裹您選擇的洗手液并盡可能收緊。

現(xiàn)在自動洗手液分配器可以正常工作了??！

第 3 步：收集必要的組件

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必要組件的所有鏈接都位于“事物”部分。

第 4 步：設(shè)計(jì)定制零件

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所有 3D 打印部件都是我在 Onshape 上設(shè)計(jì)的，但您不必?fù)?dān)心 3D 設(shè)計(jì)，因?yàn)槲以凇案郊辈糠痔峁┝怂?.stl 文件。

第 5 步：3D 打印定制塑料部件

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我在我的 Creality3D Ender 3 V2 上以 0.2 毫米的層高和 20% 的填充量用灰色和白色 PLA 3D 打印了這些零件。如果您無法使用 3D 打印機(jī)，您可以嘗試使用紙板或木頭。

第 6 步：修改步進(jìn)器

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28BYJ-48 步進(jìn)電機(jī)是一款小巧且非常便宜的步進(jìn)電機(jī)。這是一個(gè)單極步進(jìn)電機(jī)，扭矩約為300 g/cm ，適用于我們的項(xiàng)目，但我希望它更強(qiáng)大以獲得更好的效果。我們可以通過簡單易用的模塊將其轉(zhuǎn)換為雙極電機(jī)，將扭矩增加到 800+ g/cm ！

雙極步進(jìn)電機(jī)的線圈更大，因此扭矩更大。

首先，您想用螺絲刀卸下藍(lán)色蓋板。

移除后，您需要使用刀子完全切斷通往紅線的中間痕跡。

您要確保它不再連接。

現(xiàn)在你可以從兩邊剪掉紅線。

您現(xiàn)在可以重新安裝藍(lán)色蓋板。我需要切斷它的 2 個(gè)支撐物才能把它放回去。

現(xiàn)在您有了自己的雙極 28BYJ-48 步進(jìn)電機(jī)。它具有大約 2.5 倍的初始扭矩。但是現(xiàn)在您需要獲得一個(gè)雙極步進(jìn)驅(qū)動器，例如我正在使用的 DRV8825。驅(qū)動器的最小電源電壓額定為 8.4V，我們的電機(jī)額定電壓為 5V。但不要擔(dān)心雙極版本的電機(jī)可以輕松處理該電壓！

第 7 步：DIY 魔術(shù)貼領(lǐng)帶 x2

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是時(shí)候制作將配件連接到分配器的 Velcro 系帶了。如果您已經(jīng)有一些 Velcro 扎帶，請隨意使用它們。

您可以根據(jù)需要將它們剪得長或短，但我建議將一個(gè)部分切割為 30 厘米 - 40 厘米，另一部分切割為 4 厘米 - 7 厘米。

現(xiàn)在你想把這兩個(gè)部分裝訂在一起。確保將要裝訂在一起的側(cè)面要么粗糙要么都柔軟。

現(xiàn)在您的 Velcro 領(lǐng)帶可以使用了！

您將需要其中兩個(gè)。

第8步：電路

是時(shí)候創(chuàng)建電子電路了！對于初學(xué)者來說，將 9V 電池的地線連接到 Arduino 地線，中間有一個(gè) 100μF 的電解電容器（記住電容器的白線一側(cè)是地線/陰極）。將 9V 連接到通用開關(guān)，然后連接到電容器陽極上的 Vin。我使用了兩個(gè)迷你面包板，因?yàn)樗鼈兒苓m合放在箱子里，使用任何你喜歡的面包板，但要考慮到有限的空間。

將紅外障礙物傳感器 VCC 連接到 5V，接地到接地，最后將 OUT 連接到數(shù)字引腳 9。

現(xiàn)在我們要連接終端開關(guān)。將公共支路連接到 5V，將常開連接到數(shù)字引腳 8，并通過 1kΩ 電阻接地。

將 DRV8825 雙極電機(jī)驅(qū)動器添加到面包板。將 Vmot 連接到 Arduino 的 Vin。將兩個(gè)接地連接到地。將 Dir 引腳連接到數(shù)字引腳 2，將步驟引腳連接到數(shù)字引腳 3，將啟用引腳連接到數(shù)字引腳 4。將復(fù)位和睡眠引腳相互連接。

最后將 28BYJ-48 的藍(lán)色線連接到 A2，黃色線連接到 A1，橙色線連接到 B1，粉色線連接到 B2。

電子設(shè)備終于連接上了！

第 9 步：編程

const int dirPin = 2;

我們將驅(qū)動器的 Dir 引腳定義為 Digital pin 2。

const int stepPin = 3;

我們將驅(qū)動器的 Step 引腳定義為 Digital pin 3。

const int enablePin = 4;

我們將驅(qū)動器的 Enable 引腳定義為 Digital pin 4。

const int stepsPerRevolution = 6000;

我們將每轉(zhuǎn)的步數(shù)定義為 6000，旋轉(zhuǎn)一次 360 度為 2048 步。

int endStop = 8;

我們將 endStop 開關(guān)的輸入引腳定義為數(shù)字引腳 8。

int irSensor = 9;

我們將 IR 障礙物傳感器的輸入引腳定義為數(shù)字引腳 9。

void setup()
{
pinMode(endStop, INPUT);
pinMode(irSensor,INPUT);

在設(shè)置中，我們將 endStop 和 irSensor 引腳聲明為輸入。

pinMode(stepPin, OUTPUT);
pinMode(dirPin, OUTPUT);
pinMode(enablePin, OUTPUT);

我們將 stepPin、dirPin 和 enablePin 聲明為輸出。

digitalWrite(enablePin, LOW);

我們將 enablePin 設(shè)置為 LOW 以啟用 DRV8825 驅(qū)動程序

while(digitalRead(endStop) == LOW)
{

只要 endStop 開關(guān)的數(shù)字值為 LOW（未按下開關(guān)。）

digitalWrite(dirPin, HIGH);

電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向設(shè)置為逆時(shí)針

for(int x = 0; x < 1; x++)
{
digitalWrite(stepPin, HIGH);
delayMicroseconds(2000);
digitalWrite(stepPin, LOW);
delayMicroseconds(2000);
}

并且步進(jìn)器將一次逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)一步，直到 While 語句的條件為假。

digitalWrite(enablePin, HIGH);
}

這會禁用我們的驅(qū)動程序，以便在不使用驅(qū)動程序時(shí)不會消耗太多電流。

void loop()
{
  
     if(digitalRead(irSensor)== 0)
     {

在循環(huán)中，如果 irSensor 的數(shù)字值為 0（IR 障礙物傳感器前面有障礙物（手））

digitalWrite(enablePin, LOW);

驅(qū)動程序被啟用。

digitalWrite(dirPin, LOW);

電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向設(shè)置為順時(shí)針。

for(int x = 0; x < stepsPerRevolution; x++)
{
digitalWrite(stepPin, HIGH);
delayMicroseconds(2000);
digitalWrite(stepPin, LOW);
delayMicroseconds(2000);
}

步進(jìn)器將順時(shí)針旋轉(zhuǎn) 6000 步。

delay(2000);

它將等待 2 秒。

while(digitalRead(endStop) == LOW) 
{

只要 endStop 開關(guān)的數(shù)字值為 LOW（未按下開關(guān)。

digitalWrite(dirPin, HIGH);

電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向設(shè)置為逆時(shí)針方向。

for(int x = 0; x < 1; x++)
{
digitalWrite(stepPin, HIGH);
delayMicroseconds(2000);
digitalWrite(stepPin, LOW);
delayMicroseconds(2000);
}
}

并且步進(jìn)器將一次逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)一步，直到 While 語句的條件為假。

digitalWrite(enablePin, HIGH);
}
}

然后驅(qū)動程序?qū)⒈唤?，直?If 語句的條件為真并且代碼再次播放。

第 10 步：組裝

蓋組件

只需將魔術(shù)貼扎帶放在間隙中，在其頂部添加支架并將它們擰在一起。

x2

將 Velcro 手柄擰到蓋子上。蓋板組裝完成！

x2

壓腳組件

將直線軸承推入右孔中，直到它在中間。用 4 個(gè)螺釘將 T8 螺母擰到壓腳的左孔上。

電子外殼組裝

把你的電路放在電子箱里。將步進(jìn)器、開關(guān)和紅外障礙物傳感器的電纜穿過孔。

紅外障礙物傳感器支架組件

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將紅外障礙物傳感器擰入孔中，并使用螺母擰緊配合并調(diào)整位置。

總裝！

插入軸承。

添加T8螺絲和壓腳組件。（T8螺絲需要70mm到82mm長。如果你有更長的螺絲，你應(yīng)該用鋼鋸之類的工具把它切成想要的尺寸。否則你可以試試3D打印一個(gè)。 )

將聯(lián)軸器擰緊到電機(jī)軸上。然后將其擰緊到 T8 螺釘上。最后用兩個(gè)螺絲將電機(jī)擰到底座上。

添加終止開關(guān)。

用 5 顆螺釘將蓋子擰到底座上。

用 2 顆螺釘將紅外障礙物傳感器支架擰到底座前部。

最終用 3 個(gè)螺絲將電子外殼擰到蓋子上！干得好，項(xiàng)目完成！

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結(jié)論

這個(gè)可以將大多數(shù)洗手液/皂液器完全自動化和免提的配件項(xiàng)目終于完成了！！

感謝您的時(shí)間??！