Умный автоматический дозатор санитайзера — бесконтактная гигиена на Arduino

Компоненты и материалы

Необходимые инструменты

• 3D-принтер (Creality Ender 3 V2 или аналогичный)
• Паяльник (опционально)
• Металлопила (для подрезки винта T8)

Программное обеспечение

• Arduino IDE
• 3D-CAD (Onshape — автор использовал его, файлы .stl предоставлены)
• Ultimaker Cura (слайсер)

О проекте

Пандемия COVID-19 показала важность гигиены рук. Но нажатие на дозатор грязными руками сводит на нет смысл дезинфекции. Я, 14-летний разработчик, создал насадку на Arduino Nano, которая превращает почти любой дозатор мыла/санитайзера в полностью бесконтактный и автоматический. Устройство крепится на липучках за секунды.

Принцип работы

Механика: Шаговый двигатель через муфту вращает трапециевидный винт. На гайке винта закреплён прессер (нажиматель). Опорная штанга с линейным подшипником не даёт прессеру вращаться — он движется только линейно вверх/вниз. Это позволяет точно позиционировать нажатие.

Логика: При срабатывании ИК-датчика (рука под дозатором) прессер опускается на заданное расстояние, ждёт 2 сек, затем поднимается до срабатывания конечного выключателя (нулевая позиция). При включении питания прессер автоматически калибруется — поднимается до концевика.

Модернизация шагового двигателя 28BYJ-48 (увеличение момента в 2,5 раза)

Стандартный 28BYJ-48 — униполярный, момент ~300 г·см. Простой мод делает его биполярным с моментом 800+ г·см:

1. Снимите синий чехол двигателя.
2. Ножом перережьте центральную дорожку, идущую к красному проводу.
3. Отпаяйте/отрежьте красный провод с обеих сторон.
4. Соберите обратно (возможно, придётся подпилить опоры чехла).
5. Теперь нужен биполярный драйвер (DRV8825). Напряжение 9 В от короны нормально переносится биполярной версией.

Самодельные велкро-стяжки (2 шт.)

Если нет готовых — сделайте сами: полоска жесткой стороны 30–40 см, мягкой 4–7 см. Соедините скобами так, чтобы одинаковые стороны смотрели в одну сторону. Нужно две такие стяжки.

Электрическая схема

• Крона 9 В → конденсатор 100 мкФ (полоса = минус) → тумблер → VIN Arduino. GND крона → GND Arduino.
• ИК-датчик: VCC → 5V, GND → GND, OUT → D9.
• Конечный выключатель: общий → 5V, нормально разомкнутый → D8 и через 1 кОм на GND.
• DRV8825: VMOT → VIN Arduino, GND → GND. DIR → D2, STEP → D3, EN → D4. RESET и SLEEP соединить вместе.
• Двигатель (после мода): синий → A2, жёлтый → A1, оранжевый → B1, розовый → B2.

Программный код (Arduino)

const int dirPin = 2;
const int stepPin = 3;
const int enablePin = 4;
const int stepsPerRevolution = 6000; // 360° = 2048 шагов, 6000 — полный ход прессера
int endStop = 8;
int irSensor = 9;

void setup() {
  pinMode(endStop, INPUT);
  pinMode(irSensor, INPUT);
  pinMode(stepPin, OUTPUT);
  pinMode(dirPin, OUTPUT);
  pinMode(enablePin, OUTPUT);
  digitalWrite(enablePin, LOW); // включаем драйвер
  // Калибровка: поднимаем прессер до концевика
  while(digitalRead(endStop) == LOW) {
    digitalWrite(dirPin, HIGH); // против часовой
    digitalWrite(stepPin, HIGH); delayMicroseconds(2000);
    digitalWrite(stepPin, LOW);  delayMicroseconds(2000);
  }
  digitalWrite(enablePin, HIGH); // выключаем драйвер в ожидании
}

void loop() {
  if(digitalRead(irSensor) == 0) { // рука обнаружена (LOW = препятствие есть)
    digitalWrite(enablePin, LOW);
    digitalWrite(dirPin, LOW); // по часовой — вниз
    for(int x=0; x