دستگاه مایع‌ریز اتوماتیک بدون آردوینو

برای ساخت این پروژه به قطعات پیچیده‌ای نیاز نداری: - سنسور مجاورتی مادون قرمز (IR Proximity Sensor) - پمپ آب کوچک DC - ترانزیستور PNP مدل TIP32C - دیود 1N4007 - شلنگ آکواریوم - یک شیشه مربا یا ظرف شیشه‌ای خالی - بدنه یک خودکار قدیمی - الکل یا مایع ضدعفونی‌کننده

اگر مثل من قصد داری از یک شیشه مربا یا ظرف بازیافتی استفاده کنی، اول باید حسابی تمیزش کنی. برچسب روی شیشه را به آرامی بکن و اگر چسبی روی بدنه باقی ماند، می‌توانی با کمی استون خالص یا الکل آن را کاملا پاک کنی تا شیشه‌ات براق و تمیز شود.

حالا باید شلنگ را به خروجی پمپ متصل کنی. اگر دهانه شلنگ کمی تنگ است، می‌توانی با استفاده از یک فندک آن را کمی حرارت بدهی و با نوک دم‌باریک دهانه‌اش را گشادتر کنی. شلنگ باید کاملا محکم روی خروجی مایع پمپ DC قرار بگیرد. برای اطمینان بیشتر، یک بست کمربندی کوچک دور آن ببند تا حسابی محکم شود.

دریل را بردار و روی در فلزی یا پلاستیکی ظرف دو تا سوراخ ایجاد کن؛ یکی برای عبور شلنگ و دیگری برای رد شدن سیم‌های پمپ. حتما از مته‌ای استفاده کن که هم‌سایز سیم و شلنگ باشد تا بعد از عبور، همه‌چیز کیپ و محکم سر جای خودش قرار بگیرد.

پمپ را داخل ظرف قرار بده و در آن را ببند. حالا با یک قیچی، مقدار اضافی شلنگ که از ظرف بیرون زده را به اندازه دلخواهت کوتاه کن تا ظاهر دستگاه مرتب شود.

برای اینکه شلنگ خروجی حالت افتاده و شل نداشته باشد، می‌توانی از یک تکه سیم مسی ضخیم یا مفتول شکل‌پذیر استفاده کنی. سیم را داخل شلنگ قرار بده تا بتوانی به راحتی آن را خم کنی و به شکل یک علمک در بیاوری. حتی می‌توانی سیم را دور شلنگ بپیچی تا ساختار محکم‌تری پیدا کند.

برای کنترل میزان مایع خروجی و جلوگیری از پاشش نامنظم، به یک نازل نیاز داری. من برای این کار از نوک یک خودکار قدیمی و خشک‌شده استفاده کردم که خیلی هم عالی جواب داد. اگر نازلی با سوراخ ریزتر پیدا کنی، مایع به شکل اسپری و پودری خارج می‌شود که برای الکل فوق‌العاده است.

سنسور مجاورتی مادون قرمز را باید در جایی نصب کنی که به راحتی دستت را تشخیص دهد. می‌توانی از پیچ و مهره‌های کوچک برای بستن آن روی در ظرف استفاده کنی یا خیلی راحت با چند قطره چسب حرارتی آن را محکم سر جایش بچسبانی.

این پروژه بر اساس یک مدار سوئیچینگ خیلی ساده کار می‌کند و اصلا نیازی به برد سوراخ‌دار یا چاپ فیبر مدار چاپی نداری. ترانزیستور TIP32C به اندازه کافی قدرتمند است که بتواند جریان پمپ را بدون داغ کردن تحمل کند. خیلی راحت می‌توانی این قطعه را با یک قطره چسب قطره‌ای روی در ظرف بچسبانی تا آماده سیم‌کشی شود.

در تصویر بالا می‌توانی نقشه ساده سیم‌کشی قطعات را ببینی.

شاید بپرسی چرا پمپ را مستقیم به خروجی سنسور وصل نمی‌کنیم؟ دلیل اول این است که خروجی دیجیتال سنسور فقط چند میلی‌آمپر جریان می‌دهد و اتصال مستقیم پمپ به آن، باعث سوختن تراشه LM393 روی ماژول می‌شود. دلیل دوم هم این است که خروجی این سنسور در حالت عادی و وقتی چیزی را نمی‌بیند در سطح منطقی بالا (HIGH) است و وقتی دستت را نزدیک می‌کنی خروجی آن پایین (LOW) می‌شود.

این یعنی برای راه‌اندازی پمپ به یک معکوس‌کننده منطقی نیاز داریم. استفاده از یک ترانزیستور PNP مثل یک کلید هوشمند عمل می‌کند و هر دو مشکل ما را با کمترین قطعات و به ارزان‌ترین شکل ممکن حل می‌کند.

در طراحی اولیه، ایده این بود که از یک ماسفت (MOSFET) استفاده کنیم، چون ذاتا برای سوئیچینگ عالی هستند و برعکس ترانزیستورهای BJT جریان بالاتری را عبور می‌دهند. اما در نهایت ترانزیستور BJT را انتخاب کردیم چون قطعه رایج‌تری است و تو می‌توانی خیلی راحت‌تر آن را در بازار پیدا کنی.

نکته بعدی در مورد دیود هرزگرد (Flyback Diode) است. پمپ آب یک بار سلفی محسوب می‌شود و وقتی جریان آن قطع می‌شود، یک ولتاژ برگشتی یا اسپایک تولید می‌کند. برای خنثی کردن این ولتاژ برگشتی، بهتر است یک دیود معمولی مثل 1N4007 یا یک دیود شاتکی سریع را موازی با موتور قرار بدهی.

البته موتور این پمپ آن‌قدر کوچک است و سریع متوقف می‌شود که ولتاژ برگشتی خیلی ضعیفی دارد و بدون دیود هم مشکل خاصی ایجاد نمی‌کند. اما اضافه کردن دیود هرزگرد در مدارهای سوئیچینگ یک کار اصولی است. پس اگر یک دیود در دسترست هست، حتما آن را در مدار قرار بده تا خیالت از بابت ایمنی قطعات کاملا راحت باشد.

حالا که نقشه مدار را بررسی کردیم، هویه را روشن کن و طبق شماتیک بالا سیم‌ها را به پایه‌های سنسور، ترانزیستور و پمپ لحیم کن. نیازی به وسواس زیاد نیست؛ فقط اتصالات را محکم بزن تا در حین جابه‌جایی قطعی پیش نیاید.

این دستگاه برای کار با ولتاژ زیر 6 ولت طراحی شده است. چه منبع تغذیه‌ای در دسترس‌تر از پورت USB که ولتاژ 5 ولت پایدار به ما می‌دهد؟ یک کابل USB بلااستفاده و قدیمی که گوشه خانه‌ات افتاده را بردار تا از آن استفاده کنیم. سر سوکت اضافی آن را قیچی کن و روکش سیم‌های تغذیه (معمولا قرمز و مشکی) را لخت کن تا آماده اتصال به مدار شود.

بعد از اینکه کابل USB را به مدار لحیم کردی، یک بار دستگاه را تست کن تا از عملکردش مطمئن شوی. اگر همه‌چیز درست کار کرد، روی تمام اتصالات لحیم‌شده و پایه‌های ترانزیستور را با یک لایه ضخیم چسب حرارتی بپوشان. این کار هم از اتصالی ناخواسته جلوگیری می‌کند و هم مدارت را در برابر رطوبت و پاشش الکل کاملا عایق می‌کند.

از آنجایی که کل سیستم با رابط USB تغذیه می‌شود، می‌توانی از یک شارژر معمولی موبایل (AC USB charger) برای اتصال مستقیم به برق شهر استفاده کنی. اما اگر می‌خواهی دستگاهت کاملا قابل‌حمل باشد، پاوربانک بهترین انتخاب است. مدار ما خیلی کم‌مصرف است و استفاده از یک پاوربانک می‌تواند هفته‌ها دستگاهت را بدون نیاز به شارژ مجدد روشن نگه دارد.

روی ماژول سنسور مجاورتی یک پتانسیومتر (ولوم تنظیم کوچک) وجود دارد. با یک پیچ‌گوشتی دوار به آرامی آن را بچرخان تا فاصله تشخیص سنسور را کالیبره کنی. با چرخاندن این پیچ می‌توانی تعیین کنی که دستگاه چقدر به نزدیک شدن دست حساس باشد تا الکل را دقیقا سر وقت پمپاژ کند.

حالا وقت آن است که ظرف شیشه‌ای را با مایع دلخواهت پر کنی. پمپی که استفاده کردیم قدرت خوبی دارد و علاوه بر الکل ضدعفونی‌کننده، حتی برای مایعات غلیظ‌تر مثل مایع دستشویی و ظرفشویی هم عالی کار می‌کند. در ظرف را محکم ببند و شلنگ را داخل مایع قرار بده.

کار تمام شد! دستت را زیر نازل ببر و از عملکرد بی‌نقص دستگاهی که ساختی لذت ببر. اگر از ساخت این پروژه الکترونیکی لذت بردی، حتما لینک این آموزش از آیسی‌مدار را برای دوستانت هم بفرست تا آن‌ها هم بتوانند یکی از این دیسپنسرهای کاربردی و جذاب را برای خودشان بسازند. موفق باشی!