Arduino Nano自动洗手液

描述

在过去的几个月里，COVID-19 大流行一直在世界各地蔓延。感染人数不计其数，不幸的是，伤亡人数众多。世界卫生组织建议的最重要措施之一是经常用肥皂或洗手液洗手。但最重要的问题之一是我们这样做的方式，即通过物理接触分配器，这消除了行动的全部目的，甚至造成了很大的感染风险。所以我，一个 14 岁的男孩，决定使用 Arduino Nano 板来解决这个问题，但我也希望它便宜，并且能够轻松、快速、有效地连接到许多不同的分配器！这正是我所做的，一个配件可以连接到大多数洗手液/皂液器上，并完全免提和自动转动

首先观看此视频以了解该设备的运行情况，并了解它的工作原理和制作方法！

第 1 步：了解机制

因此，基本上步进电机通过耦合器连接到螺钉。然后，3D 打印压板的一侧使用螺母与螺钉连接，另一侧由 3D 打印杆支撑。杆不允许螺杆的旋转力旋转压脚，而是压脚线性移动。通过这种方式，我们可以命令步进器在任何方向（来回）、以任何速度和尽可能多的步数移动。

第 2 步：了解设备的工作原理

这个概念是，当连接到 3D 打印的 IR 支架上的 IR 障碍物传感器被激活时，只需将您的手放在其下方几厘米处，按压器就会下降一段设定的距离，（按压分配器）等待 2秒，然后通过简单地向上返回到初始位置，直到终端停止开关被激活。同样，当设备第一次通电时，压脚会上升，直到开关被激活，然后它会停在那里，作为一种自我校准，以便压脚准备好使用。

然后使用魔术贴包裹您选择的洗手液并尽可能收紧。

现在自动洗手液分配器可以正常工作了！！

第 3 步：收集必要的组件

 

必要组件的所有链接都位于“事物”部分。

第 4 步：设计定制零件

 

所有 3D 打印部件都是我在 Onshape 上设计的，但您不必担心 3D 设计，因为我在“附件”部分提供了所有 .stl 文件。

第 5 步：3D 打印定制塑料部件

 

我在我的 Creality3D Ender 3 V2 上以 0.2 毫米的层高和 20% 的填充量用灰色和白色 PLA 3D 打印了这些零件。如果您无法使用 3D 打印机，您可以尝试使用纸板或木头。

第 6 步：修改步进器

 

28BYJ-48 步进电机是一款小巧且非常便宜的步进电机。这是一个单极步进电机，扭矩约为300 g/cm ，适用于我们的项目，但我希望它更强大以获得更好的效果。我们可以通过简单易用的模块将其转换为双极电机，将扭矩增加到 800+ g/cm ！

双极步进电机的线圈更大，因此扭矩更大。

首先，您想用螺丝刀卸下蓝色盖板。

移除后，您需要使用刀子完全切断通往红线的中间痕迹。

您要确保它不再连接。

现在你可以从两边剪掉红线。

您现在可以重新安装蓝色盖板。我需要切断它的 2 个支撑物才能把它放回去。

现在您有了自己的双极 28BYJ-48 步进电机。它具有大约 2.5 倍的初始扭矩。但是现在您需要获得一个双极步进驱动器，例如我正在使用的 DRV8825。驱动器的最小电源电压额定为 8.4V，我们的电机额定电压为 5V。但不要担心双极版本的电机可以轻松处理该电压！

第 7 步：DIY 魔术贴领带 x2

 

 

是时候制作将配件连接到分配器的 Velcro 系带了。如果您已经有一些 Velcro 扎带，请随意使用它们。

您可以根据需要将它们剪得长或短，但我建议将一个部分切割为 30 厘米 - 40 厘米，另一部分切割为 4 厘米 - 7 厘米。

现在你想把这两个部分装订在一起。确保将要装订在一起的侧面要么粗糙要么都柔软。

现在您的 Velcro 领带可以使用了！

您将需要其中两个。

第8步：电路

是时候创建电子电路了！对于初学者来说，将 9V 电池的地线连接到 Arduino 地线，中间有一个 100μF 的电解电容器（记住电容器的白线一侧是地线/阴极）。将 9V 连接到通用开关，然后连接到电容器阳极上的 Vin。我使用了两个迷你面包板，因为它们很适合放在箱子里，使用任何你喜欢的面包板，但要考虑到有限的空间。

将红外障碍物传感器 VCC 连接到 5V，接地到接地，最后将 OUT 连接到数字引脚 9。

现在我们要连接终端开关。将公共支路连接到 5V，将常开连接到数字引脚 8，并通过 1kΩ 电阻接地。

将 DRV8825 双极电机驱动器添加到面包板。将 Vmot 连接到 Arduino 的 Vin。将两个接地连接到地。将 Dir 引脚连接到数字引脚 2，将步骤引脚连接到数字引脚 3，将启用引脚连接到数字引脚 4。将复位和睡眠引脚相互连接。

最后将 28BYJ-48 的蓝色线连接到 A2，黄色线连接到 A1，橙色线连接到 B1，粉色线连接到 B2。

电子设备终于连接上了！

第 9 步：编程

const int dirPin = 2;

我们将驱动器的 Dir 引脚定义为 Digital pin 2。

const int stepPin = 3;

我们将驱动器的 Step 引脚定义为 Digital pin 3。

const int enablePin = 4;

我们将驱动器的 Enable 引脚定义为 Digital pin 4。

const int stepsPerRevolution = 6000;

我们将每转的步数定义为 6000，旋转一次 360 度为 2048 步。

int endStop = 8;

我们将 endStop 开关的输入引脚定义为数字引脚 8。

int irSensor = 9;

我们将 IR 障碍物传感器的输入引脚定义为数字引脚 9。

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

在设置中，我们将 endStop 和 irSensor 引脚声明为输入。

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

我们将 stepPin、dirPin 和 enablePin 声明为输出。

digitalWrite(enablePin, LOW);

我们将 enablePin 设置为 LOW 以启用 DRV8825 驱动程序

while(digitalRead(endStop) == LOW)
{

只要 endStop 开关的数字值为 LOW（未按下开关。）

digitalWrite(dirPin, HIGH);

电机旋转方向设置为逆时针

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

并且步进器将一次逆时针旋转一步，直到 While 语句的条件为假。

digitalWrite(enablePin, HIGH);
}

这会禁用我们的驱动程序，以便在不使用驱动程序时不会消耗太多电流。

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

在循环中，如果 irSensor 的数字值为 0（IR 障碍物传感器前面有障碍物（手））

digitalWrite(enablePin, LOW);

驱动程序被启用。

digitalWrite(dirPin, LOW);

电机的旋转方向设置为顺时针。

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

步进器将顺时针旋转 6000 步。

delay(2000);

它将等待 2 秒。

while(digitalRead(endStop) == LOW) 
{

只要 endStop 开关的数字值为 LOW（未按下开关。

digitalWrite(dirPin, HIGH);

电机旋转方向设置为逆时针方向。

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

并且步进器将一次逆时针旋转一步，直到 While 语句的条件为假。

digitalWrite(enablePin, HIGH);
}
}

然后驱动程序将被禁用，直到 If 语句的条件为真并且代码再次播放。

第 10 步：组装

盖组件

只需将魔术贴扎带放在间隙中，在其顶部添加支架并将它们拧在一起。

x2

将 Velcro 手柄拧到盖子上。盖板组装完成！

x2

压脚组件

将直线轴承推入右孔中，直到它在中间。用 4 个螺钉将 T8 螺母拧到压脚的左孔上。

电子外壳组装

把你的电路放在电子箱里。将步进器、开关和红外障碍物传感器的电缆穿过孔。

红外障碍物传感器支架组件

 

将红外障碍物传感器拧入孔中，并使用螺母拧紧配合并调整位置。

总装！

插入轴承。

添加T8螺丝和压脚组件。（T8螺丝需要70mm到82mm长。如果你有更长的螺丝，你应该用钢锯之类的工具把它切成想要的尺寸。否则你可以试试3D打印一个。 )

将联轴器拧紧到电机轴上。然后将其拧紧到 T8 螺钉上。最后用两个螺丝将电机拧到底座上。

添加终止开关。

用 5 颗螺钉将盖子拧到底座上。

用 2 颗螺钉将红外障碍物传感器支架拧到底座前部。

最终用 3 个螺丝将电子外壳拧到盖子上！干得好，项目完成！

 

结论

这个可以将大多数洗手液/皂液器完全自动化和免提的配件项目终于完成了！！

感谢您的时间！！