В статье представлен научный проект разработки, изготовления и внедрения многофункционального бесконтактного дозатора для жидкости, в частности антисептика, как средства бесконтактного использования диспенсера. Апробация электронного продукта проводилась с использованием антисептика в период пандемии в условиях распространения COVID-19, как средства гигиены в повседневной жизни человека. Описаны функциональные преимущества разработанного электронного прибора перед аналогами, представленными на рынке.
Ключевые слова: бесконтактный дозатор, антисептик, гигиена рук, пандемия, электронное устройство, диспенсер, пульверизатор, защита от вируса, внедрение, апробация прибора.
Одной из главных проблем в период 2019–2021 г.г. в мире стало распространение вируса COVID-19. В апреле 2021 года численность зараженных в России составило более 4,5 млн человек. Ситуация с распространением инфекционных заболеваний и статистика доказывает: недостаточная гигиена рук, несоблюдение банальных санитарно-эпидемиологических требований становятся причиной заражения большого количества людей.
Учитывая всю серьезность проблемы быстрого распространения вирусной инфекции на людей, можно смело утверждать, что бесконтактные средства гигиены очень актуальны в наше время.
Представленный в проекте электронный бесконтактный прибор — многофункциональный дозатор, создавался с целью уменьшения рисков заражения COVID-19 и дальнейшего применения населением в различных бытовых ситуациях.
Уникальное практичное электронное беспроводное автономное устройство — бесконтактный дозатор с многочисленными функциональными возможностями является новинкой научно-технического прогресса, не имеющей ПОЛНЫХ аналогов на рынке электронной техники.
Актуальность выбранной темы обусловлена использованием электронных прикладных технологий в повседневной жизни населения, применение которых позволяет использовать доступные малозатратные приборы для повышения безопасности здоровья и сокращения рисков заражения вирусными и инфекционными заболеваниями.
Дозатор — устройство для автоматического отмеривания (дозирования) заданной массы или объёма жидкостей. Бесконтактный дозатор — наиболее совершенный вид диспенсера (устройство для выдачи чего-либо в определённой дозе чего-либо), при котором полностью предотвращается контакт с кожей рук.
Особенностью принципа действия дозатора заключается в том, что при помощи встроенных фотоэлементов происходит автоматическое орошение ладоней в тот момент, когда руки находятся между поддоном и носиком дозатора. Преимущества такого дозатора в том, что не нужно прикасаться к деталям аппарата для выдавливания антисептического средства. Основное назначение прибора заключается в орошении ладоней дезинфицирующим средством.
Автор изучил электронную сборку подобных устройств и исследовал продукцию на предмет рыночной стоимости и доступности встроенных модулей. Далее произвел проектирование, изготовление, тестирование и апробацию устройства в реальных условиях.
Себестоимость разработанного электронного прибора составила чуть меньше 300 рублей.
На рис. 1, 2 представлены принципиальные схемы изготовленного дозатора. Прибор имеет два модуля — передатчик и приемник инфракрасного сигнала.
Разработанное электронное устройство собрано на интегральной микросхеме NE 556.
|
|
|
|
Рис. 1 Схема принципиальная передатчика инфракрасного сигнала бесконтактного дозатора |
Рис. 2 Схема принципиальная приемника инфракрасного сигнала бесконтактного дозатора |
Монтаж дозатора произведен на макетных платах. Готовое к использованию электронное изделие имеет параметры, характеризующие его функционирование, которые представленны в Таблице № 1.
Таблица № 1 — Параметры, характеризующие работу дозатора
|
Параметр |
Значение |
|
Напряжение питания, В |
9 |
|
Потребляемый ток, мA |
10 |
|
Частота излучения, кГц |
36 |
|
Диапазон непрерывной работы, час |
6 |
Разработанный прибор заключен в пластиковый корпус размером 190х70 (Рис. 3). Прибор компактный, легок по массе и практичен при транспортировке.
Весь процесс проектирования, разработки, изготовления, внедрения заняло около трех месяцев с января по март 2021 года, 1 месяц — проектирование, 1 месяц — изготовление, 1 месяц тестирование по итогам изготовления и ежедневное апробирование в реальных условиях.
В результате проделанной поэтапной работы разработанный прибор получился предельно экономичным по себестоимости, простым и доступным при эксплуатации, а также приобрел функциональные достоинства перед аналогами.
Рис. 3 Внешний вид готового дозатора
Путем увеличения площади покрытия инфракрасного сигнала и изменения рода используемой жидкости дозатор приобретает дополнительные функциональные возможности использования в качестве различных бытовых устройств:
поилка для животных;
умный фонтан для поддержания комфортной влажности в помещении в присутствии пользователя;
уничтожитель насекомых;
устройство умного дома, в том числе автономные сигнализации местного значения.
Разработанное устройство хорошо зарекомендовало себя среди широкого круга лиц и знакомых автора. Главным плюсом разработанного и внедренного дозатора является его автономность, бесконтактность и относительно высокоскоростная обработка (доли секунды). Разработанный автором прибор осуществлял быструю и эффективную антивирусную защиту в 100 % случаев использования.
Тестирование показало, что прибор способен работать 24 часа в сутки, семь дней в неделю при своевременной замене элементов питания.
Разработанный и внедренный бесконтактный дозатор не уступает по техническим характеристикам отечественным и зарубежным аналогам, а по параметрам надежности и функциональности превосходит многие из них.
Внедренный многофункциональный дозатор имеет эксплуатационные преимущества перед подобными электронными аналогами:
структурная модульность изделия;
простота сборки;
доступность радиоэлементов, входящих в состав схемы прибора;
автономное питание;
многочисленность итераций длительный период работы;
легкость в транспортировке.
Разработанный, изготовленный и внедренный электронный многофункциональный прибор — бесконтактный дозатор эффективно работает в реальных условиях и минимизирует риски распространения вирусной инфекции среди населения и имеет преимущества над подобными устройствами.
В ходе создания многофункционального дозатора автор столкнулся с такими трудностями как:
путем сложность механической активации помпы подачи жидкости пульверизатора. Сложность устранена за счет авторской идеи;
проблема инвертирования сигнала инфракрасного диода необходимого для инициирования противофазного хода электромотора. Проблема решена изменения полярности контактов реле, выполняющего роль ключа дозатора.
Поставленная цель проекта была успешно достигнута, задачи выполнены.
Практическую ценность своей работы автор видит в следующем:
во-первых, и это главное, применение устройства для уменьшения риска распространения вирусной инфекции среди населения планеты;
во-вторых, разработанный дозатор может сделать даже начинающий радиолюбитель из-за своей простоты сборки;
в-третьих, себестоимость электронного изделия на порядок ниже представленных на рынке;
в-четвертых: при увеличении площади покрытия инфракрасного сигнала широко увеличиваются функциональные возможности уникального прибора.
Таким образом, представленный в проекте дозатор можно с уверенность считать инновационным продуктом в период пандемии ввиду его функциональным достоинствам, практической ценности и эксплуатационной значимости.
Литература:
- Берикашвили В. Ш., Черепанов А. К. Электронная техника. — М.: «Академия», 2015. — 180 с.
- Гусев В. Г., Гусев Ю. М. Электроника и микропроцессорная техника. — М.: «Высшая школа», 2012. — 260 с.
- Гальперин М. В. Электронная техника. — М.: «Форум», 2014. — 280 с.
- Якубовский С. В. Цифровые и аналоговые интегральные микросхемы. — М: «Радио и связь», 2015. — 160 с.
- Шеин А. Б. Лазорева Н. М. Методы проектирования электронных устройств. — М.: «Инфра — Инженерия, 2013. — 456 с.
