Trong bài viết này, tôi sẽ hướng dẫn các bạn chế tạo một máy rửa tay sát khuẩn tự động. Các bạn có thể thấy chất khử trùng được sử dụng ở nhiều nơi công cộng (và đặc biệt là gần đây, với đại dịch COVID-19). Tuy nhiên, mỗi lần người sử dụng nhấn nắp sẽ để lại một số loại vi trùng trên đó. Một cách để tránh điều này là tự động hóa quy trình rửa tay để người dùng không cần chạm vào nắp mà vẫn rửa sạch tay, vừa thuận tiện, vừa an toàn.
Ý tưởng rất đơn giản: bất cứ khi nào người dùng đặt tay của mình vào bên dưới chai chất khử trùng, một lượng nhỏ chất khử trùng dạng lỏng sẽ tự động được phun ra. Điều này tương tự với máy sấy tay công cộng. Bất cứ khi nào đặt tay bên dưới nó, không khí nóng sẽ được kích hoạt để làm khô tay.
Để phát hiện chuyển động, chúng ta có thể dùng hai loại cảm biến: cảm biến chuyển động (PIR) và cảm biến siêu âm. Cảm biến siêu âm phù hợp nhất cho ứng dụng này. Phạm vi phát hiện của cảm biến đến một mét và chúng ta có thể điều chỉnh khoảng cách này theo nhu cầu của mình.
Trong bài hướng dẫn này tôi sử dụng cảm biến siêu âm HC-SR04. HC-SR04 là một cảm biến siêu âm phổ biến có thể được giao tiếp với nhiều loại vi điều khiển, trong đó có Arduino Uno.
Xem thêm bài viết: Đo lường khoảng cách dựa vào Arduino và cảm biến siêu âm
Hình minh họa bên dưới cho thấy cách một cảm biến siêu âm phát hiện vật thể.
Tôi quyết định sử dụng động cơ servo để chế tạo máy rửa tay sát khuẩn này. Lựa chọn của tôi là động cơ servo Tower Pro SG90, có thể tạo ra mô-men xoắn đủ lớn để nhấn nắp chai xuống.
Cánh tay của động cơ servo sẽ quay 90 độ trong một giây, bất cứ khi nào một vật thể được phát hiện bởi cảm biến siêu âm. Nó sẽ nhấn nắp chai xuống và sau đó thả ra sau một giây. Đây là thời gian đủ để phun một vài giọt nước rửa tay.
Khi lắp đặt các thiết bị, các bạn phải đảm bảo rằng chai và động cơ servo được gắn và đặt chắc chắn trong một cái hộp. Vị trí và góc của động cơ là rất quan trọng. Lỗi vị trí sẽ làm cho máy rửa tay không hoạt động được.
Bạn cũng có thể sử dụng van solenoid thay cho động cơ servo. Tuy nhiên, cuộn dây solenoid tiêu thụ nhiều điện hơn, đó là lý do tại sao tôi chọn động cơ servo.
Sơ đồ kết nối máy rửa tay tự động được hiển thị bên dưới. Cảm biến siêu âm được gắn vào chân số 2 và 3 của Arduino. Động cơ servo được gắn vào chân PWM của Arduino.
Toàn bộ hệ thống được cấp nguồn thông qua đầu ra nguồn của Arduino – nguồn cấp từ Arduino có thể đáp ứng các yêu cầu về nguồn điện cho toàn mạch. Điều này rất quan trọng vì động cơ servo rất tốn điện. Tuy nhiên, vì động cơ servo không tải bất kỳ trọng lượng nào (chỉ ấn nắp xuống), việc sử dụng điện năng của nó sẽ không đạt đến giới hạn tới hạn của mạch.
Tôi đã sử dụng thư viện servo trong chương trình. Thư viện siêu âm cũng có thể được đưa vào để có tính khả thi cao hơn. Đối với cảm biến siêu âm trong bài viết này, tôi đã viết code của riêng mình.
Chân trigger của cảm biến siêu âm được kết nối với chân số 2 của Arduino và chân echo được kết nối với chân 3. Chân PWM của động cơ servo được kết nối với chân số 9 của Arduino.
Cảm biến siêu âm phát hiện đối tượng bằng cách chuyển đổi thời gian thành khoảng cách. Nếu một vật thể hiện diện trước cảm biến siêu âm và khoảng cách của nó nhỏ hơn 10 cm, vật thể đó khiến cho cánh tay của động cơ servo xoay làm cho dung dịch sát khuẩn phun ra ngoài.
#include <Servo.h>
Servo servo1;
int trigPin = 2, echoPin = 3;
long distance, duration;
void setup()
{
Servo1.attach(9);
pinMode(trigPin, OUTPUT);
pinMode(echoPin, INPUT);
}
void loop() {
ultra();
servo1.write(0);
if (distance <= 10) {
servo1.write(90);
}
void ultra() {
digitalWrite(trigPin, LOW);
delayMicroseconds(2);
digitalWrite(trigPin, HIGH);
delayMicroseconds(10);
digitalWrite(trigPin, LOW);
duration = pulseIn(echoPin, HIGH);
distance = duration*0.034/2;
}
Việc chế tạo máy rửa tay sát khuẩn cũng không thật sự quá khó. Chỉ cần bạn có một ít kiến thức về điện tử và lập trình Arduino thì bạn cũng có thể tự tạo ra cho mình một sản phẩm như tôi đã hướng dẫn ở trên. Chúc các bạn thành công!