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Automatischer Desinfektionsspender (mit Relais)

Desinfektionsspender ist keine neue Entwicklung. Doch erst in der schwierigen Zeit der Corona Pandemie kam man mit den Desinfektionsspendern so richtig in Berührung. Sie wurden überall im Eingangsbereich von Firmen, Geschäften oder Ämtern aufgestellt und gehörten über eine lange Zeit zusammen mit der Mund-Nase-Bedeckung zu unseren ständigen Begleitern.
Die Aufgabe eines automatisch funktionierenden (in diesem Fall berührungslosen) Desinfektionsspenders ist schnell erklärt. Man schiebt die Hand oder Hände in einen dafür vorgesehen Bereich, wo ein Sensor z.B. eine Lichtschranke angebracht ist. Der Sensor erfasst die Hände und veranlasst eine Dosierungseinheit, eine vorbestimmte Menge an Desinfektionsmittel auf die Hände aufzusprühen.
In dem Beispiel konstruieren wir eine Schaltung für einen Desinfektionsspender mithilfe einer Lichtschranke, Schaltrelais und eines Zeitrelais. Eine kleine Pumpe fungiert in der Schaltung als Dosiereinheit. Die Menge des Desinfektionsmittels wird über die Zeiteinstellung des Zeitrelais reguliert. Die Schaltung sieht wie folgt aus:

Schaltplan

Schaltplan

Wasserpumpe

Die kleine 5V-Wasserpumpe (Tauchpumpe) stellt in der Schaltung eine Dosierungseinheit dar. Die Stromaufnahme der Pumpe beträgt ca. 200 mA.

Spannungsregler

Spannungsregler.
Je nachdem, welche Komponenten für eine Schaltung verfügbar sind, muss man unter Umständen mit mehreren Spannungen arbeiten. In der Schaltung sind die Spannungen von 5VDC und 12VDC vertreten. Mit dem Spannungsregler wird die Hauptspannung von 12VDC auf 5VDC runtergeregelt.

Zeitrelais

Zeitrelais. Die Schaltung benötigt, um richtig zu funktionieren, ein ausschaltverzögertes Zeitrelais. Diese Aufgabe übernimmt hier ein multifunktionales Zeitrelais YF-4, das diverse Zeitfunktionen zur Verfügung stellt. Sobald das Relais mit Spannung versorgt wird oder die Start Taste betätigt wird, wird der interne Schließer-Kontakt des Zeitrelais geschlossen und nach Ablauf der eingestellten Zeit wieder geöffnet.

Relais Tianbo 5VDC

Relais Tianbo 5VDC. Das Relais, nachdem die Lichtschranke aktiviert wurde, versorgt das Zeitrelais kurzzeitig mit Spannung. Es muss mindestens solange angezogen bleiben, bis das Relais K3 anzieht und Selbsthaltung aufbaut.

Relais Schrack 12VDC

Schrack Relais 12VDC. Das Relais von Schrak verfügt über zwei Wechslerkontakte. In der Schaltung werden lediglich die Schließer-Kontakte gebraucht. Der eine Kontakt wird für die Selbsthaltung, der andere für die Einspeisung der Pumpe verwendet.

Lichtschranke E18-D80NK

Die Schaltung wird von der Lichtschranke E18-D80NK aktiviert. Sie arbeitet mit 5 VDC. Sie stellt einen Open Collector Ausgang, der mit 100 mA belastet werden darf, zur Verfügung.

Bei dem Sensor handelt es sich um eine Infrarotlichtschranke, die mit einem Infrarot Sender und Empfänger ausgestattet ist. Beide Komponenten sind in einem Gehäuse untergebracht. Die einwandfreie Funktionalität der Lichtschranke (Reflexionslichtschranke) ist von den Reflexionseigenschaften des Objektes, auf das der Lichtstrahl fällt, abhängig.

Lichtschranke: Sender und Empfänger in einem Gehäuse

Die Lichtschranke ist für 5VDC ausgelegt und hat drei Anschlüsse. Zwei Anschlüsse sind für die Versorgungsspannung vorgesehen, der dritte ist der Schaltausgang. Mit einem Potenziometer auf dem Gehäuse kann die gewünschte Entfernung zu dem untersuchten Objekt eingestellt werden.
Die Abmessungen der Lichtschranke betragen ca. 50 x 17 mm. Sie hat eine Reichweite von 3 bis 80 cm und kann eine Last bis zu 100 mA schalten. Anschlüsse:

Braun (BN): VCC, +5VDC
Blau (BU): Masse
Schwarz (BK): Ausgang, Open Collector

Lichtschranke Anschlussbelegung

Der Ablauf

Im Ruhezustand, sofern die Lichtschranke kein Gegenstand in ihrem Erfassungsbereich erkennt, bleibt das Relais K1 abgeschaltet. Sobald in dem Erfassungsbereich der Lichtschranke ein Gegenstand (z.B. Hände) auftaucht, wird die Lichtschranke aktiviert, ihr Ausgang mit Masse verbunden und das Relais K1 eingeschaltet. Folglich wird der Kontakt des Relais K1(2-7) geschlossen. Über den Kontakt wird das Zeitrelais mit Spannung versorgt. Der interne Kontakt des Zeitrelais wird geschlossen und das Relais K3 zieht an. Über den Kontakt K3(11-14) wird die Selbsthaltung aufgebaut. Die Spannungsversorgung des Zeitrelais ist jetzt von dem Kontakt K1(2-7) nicht mehr abhängig und bleibt auch dann bestehen, wenn das Relais K1 abfällt.
Die am Zeitrelais eingestellte Zeit beginnt zu laufen. Parallel hinzu wird über den zweiten Schließer des Relais K3 K3(21-24) die Wasserpumpe eingeschaltet und das Desinfektionsmittel befördert. Nach Ablauf der Zeit öffnet der Kontakt des Zeitrelais, K3 fällt ab und die Selbsthaltung wird gelöst. Die Menge des Desinfektionsmittels, die nach Außen abgegeben wird, kann mit der Zeit des Zeitrelais eingestellt werden.

Die Testschaltung

Testschaltung

komplette Testeinrichtung

Kurzvideo

Kurzvideo: Desinfektionsspender (Relais-Schaltung)

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