自作タッチレスセンサー式オートディスペンサー3号機

自作タッチレスセンサー式オートディスペンサー3号機

　Arduino/ESP32/Rapspberry Piなどのマイコンを使わない電子工作シリーズ。

　据え置き型の1号機汎用/自作タッチレスセンサー式オートディスペンサー、2号機となるキッチン用自作タッチレスセンサー式オートディスペンサーに続く第3弾。

　浴室洗面台のハンドソープ用に手を差し出すだけで必要な分だけ液体が出てくるタッチレス|非接触センサー式オートディスペンサー壁掛けタイプのサードバージョンを作ってみた話。

　まぁ、浴室洗面台やハンドソープに限定する必要もなく、キッチン洗剤でもボトルに気を使えば手指消毒用のアルコールやエタノールでも良いのですが。

　ハンドソープ、現在は、1号機同様、液体ミューズを入れて使用中。

　回路は、DIY Automatic Alcohol Dispenser (No Arduino Needed)のPチャネルMOSFETタイプを踏襲、センサーも赤外線|IR衝突回避センサーを採用。

　加工の雑さは気になさらず。

　構造的には、1号機、2号機と同じ据え置き型でも良かったのですが、今回は、壁掛け式で装置下側に手をかざすタイプとすることにしました。

　尤も中身は似たようなもので大きな違いはカバーがあるかないかですが、次のような感じ。

• カバーに逆三角錐の先端を切った形状のゴミ箱を逆さにしたもの、その天板(ゴミ箱底面)上にキャップを外した状態のボトル側先端が入るよう穴あけ加工、天板上から挟む恰好でワンタッチ機構の蓋を回し閉め固定。
• ボトルはワンタッチで開く蓋を回して閉める容量500mlのも4面四角タイプで液体は、広口のワンタッチ蓋を開けて補充。
• ボトルの良き側面にチューブポンプ、センサー、ユニバーサルボード回路基板を適宜固定。
• カバー正面に当たる方にボトル内の液量が見えるよう縦細長窓を穴あけ加工。
• カバー及びボトルサイズからチューブポンプを仕込むスペース、ボトルに装着した状態のチューブポンプを差し込む際のスペースが微妙だったため、チューブポンプの表面の一部が外に出るよう穴あけ加工。
• カバー及びボトルサイズから基板上に付けたDCジャックが微妙に干渉し、ボトルに装着した状態でカバーに差し込む際のスペースが微妙だったため、DCジャック部分のみならず、挿入時の経路も外に出るよう長穴あけ加工。
• カバー背面に当たる方をガスコンロで炙り、平らに近く変形加工。
• カバー背面に引っ掛け部分を作るための穴あけ加工。
• センサーは下方に向け、良き位置に曲げ加工したプラバンに固定。
• 電源はACアダプタ5V、今回は本体側にDCジャックを装備。

　カバーにしたゴミ箱は、スイング式の蓋が付いた100均で調達した白いもので蓋は取っ払って使用。

　ボトルも100均で調達したワンタッチで開く構造物が白いもの。

　よって見える部分のカラーに統一感があって良い感じ。

　ポンプやセンサー、ユニバーサルボードは全てボトル側面に固定。

　いきあたりばったり、かつ、手持ちで済まそうとした関係で干渉による穴あけが必要となりましたが、ポンプはともかくDCジャックについてはmicroUSBコネクタにするとか、ポンプ含め、カバーはより広い口側の円周サイズの寸胴(限りなく寸胴に近い)タイプがあれば、これら穴あけは不要でした。

　1号機同様、取り外しできるよう100均の携帯スプレーボトルキャップ(2号機はボトル本体)にチューブポンプのモータを挿し、ボトルキャップ部分をボトルと固定。

　1号機、2号機同様、ACアダプタ5Vで1A。

　装置メンテナンス時は、DCプラグを抜き、ワンプッシュ機構の蓋を回し開け、ボトルを下から引き抜き、終わったら逆にするだけ。

　ただ、後述のセンサーとチューブ位置から、引き出したボトルを縦に立てることはできないのでハンドソープなど液体が満タンじゃない時の方がベター。

　満タンじゃない場合もチューブ差込口のゴムブッシュの特に外周をホットボンドやシリコンなどの水回り用ボンドやコーキング剤などで補強をしていないなら尚更、横置きするにしても向きには注意。

　IR障害物回避センサー及び吐出口となるチューブ先端はボトル側面に固定する関係で向きの調整が必要なのでプラバンで角度調整のため適宜曲げ加工、チューブを通すため穴加工。

• 使い方
• 材料
• 回路
• メリット
• 備考

使い方

　ディスペンサー最下部に手をかざすだけ。

　IR障害物センサーが検知すると即、吐出、検知している間、点滴状に、ずっと吐出したまま、検知しなくなると即、停止。

　液体の補充はディスペンサー上部の広口のワンタッチで開く前面のボタンを押し、蓋を開けて、補充完了したら、閉めるだけ。

　極めてシンプル。

材料

• チューブポンプ DC2V-5V x1(AliExpress)
• 医療用LATEX製サージカルチューブ 内径2mmx外径4mm 適量(AliExpress)
• 赤外線障害物回避センサー x1(AliExpress)
• カバー x1(100均ダイソー スウィングゴミ箱 16cm)
• ボトル x1(100均ダイソー ワンプッシュで開閉できる保存容器 500ml)
• チューブポンプ用モーターケース兼土台 x1(100均ダイソー携帯スプレーボトルキャップ 半透明)
• PチャネルMOSFET x1(AliExpress)
• 抵抗1kΩ x1
• 整流ダイオード x1
• DCジャック x1
• L字ピンヘッダ x1(3ピン分)
• ACアダプタ 5V/1A x1
• ケーブルグロメット・ゴムブッシュ x2
• 熱収縮チューブ 適量
• ユニバーサルボード 一欠片(ひとかけら)
• 配線 少々(必要に応じて)
• 結束バンド 少々(必要に応じて)
• はんだ 適量
• プラバン(1mmか1.2mm厚あたり) 適量
• ホットボンド(ホットグルー) 適量

　100均とAliExpress相場ならACアダプタは別として1000円もあればできるでしょう。

　チューブポンプは、1・2号機を踏襲。

　1号機・2号機同様、付属チューブや蠕動ポンプ用に買った同径チューブを凌ぐLATEX製サージカルチューブ。

　センサーは、1・2号機を踏襲、太陽光の影響を受けにくい、明暗差の激しくないキッチンでの使用を前提に、マイコンレスでも機能するIR衝突回避センサーを採用。

　正しく機能するよう当然、IR障害物回避センサーの受光側LED(フォトトランジスタ)には黒い熱収縮チューブを被せ固定すべく収縮させておきます。

　ボトルは、ボタンを押せば蓋が開き、蓋を押せば閉まるのは、自作の壁掛け型の当該ディスペンサーには便利と選定。

　モーターケースにしたスプレーボトルは、2号機でボトル本体を使った余りのボトルキャップ。

　抵抗とダイオードは、参照先の回路に倣って、後者に使ったのは、唯一手持ちのIN4004。

　DCジャックは、PCB用の3端子も他電源は使わないのでプラス・マイナスのみ配線。

　L字ピンヘッダは、DCジャックをユニバーサル基板に取り付けるにはどうすればよいかという目から鱗なスペシャルな方法をとるために。

　電源は、1号機・2号機同様、ACアダプタ5V(と言いつつ、在庫がなく12V/2A＋端子台出しDCジャックアダプタ＋配線＋降圧モジュール＋ケーブル出しDCプラグを使ったって話は内緒)。

　ケーブルグロメット・ゴムブッシュは、1・2号機を踏襲、今回は、ボトル x1、チューブポンプ土台 x1の2箇所で使用。

　チューブ外径と同じ穴径のゴムブッシュを買ったのでそこからは漏れにくいですが、ゴムブッシュの外周からは漏れるでしょうから、必要ならホットボンドなどで補強しておくのが良いかと。

　ユニバーサルボードは、1・2号機を踏襲。

　配線は、必要に応じてユニバーサルボード上や配線延長時に。

　結束バンドは、必要に応じて配線をまとめるのに。

　ハンダは、ユニバーサルボードとケーブル延長時など。

　プラバンは、吐出口付近で検知可能位置にセンサー、また、良き位置にハンドソープを落とす為、チューブ先端を固定する為。

　ホットボンドは、装置の接着部分のすべてで。

回路

　DCジャック以外、回路は冒頭の参照リンク先のPチャネルMOSFET版、そのまま。

メリット

　1号機同様。

備考

　1号機同様。

　あれから、ほぼぴったりの3ヶ月経った今日、ハンドソープが出なくなり、確認するとラテックスチューブが収縮・硬化しており、交換。

　原液のキュキュットを入れてキッチンで使っていた自作タッチレスセンサー式オートディスペンサー2号機が約2ヶ月で全く同様の状況になったので、やはりチューブを交換しました。

　他方、今回の3号機同様ハンドソープを入れてトイレで使っている汎用/自作タッチレスセンサー式オートディスペンサー(1号機)は、今尚、順調に使えています。

　時間の問題なのか、流体の成分による差なのか、使用頻度(流体がチューブを通る頻度)によるのか...。

　ざっと調べてみるとラテックスチューブは、光にも弱く、寿命は短いものだとか。

　キッチンで使用の2号機と浴室洗面台で使用の3号機は白色蛍光灯(昼光色)、前者の方が外の光含め、より明るい状態で使う傾向にあり、トイレで使用の1号機は電球色で外の光はさほど影響はなさそうな感じなのですが、その違い？

　加えて流体も影響ある？

　何れにせよ、2〜3ヶ月でのチューブ交換は想定外。

　1号機含め、もう少し様子見してみます。

　前回のチューブ交換から、1ヶ月で、またもハンドソープが出なくなり、確認すると前回同様ラテックスチューブが収縮・硬化。

　環境が変わったわけでもないのに寿命が3分の1に...。

　他方、食器用洗剤を使用の2号機は、前回交換した期間と同じ、ちょうど2ヶ月経ち、まだ大丈夫ですが、そろそろか...。

　また、2号機とほぼ同時に使用し始めたハンドソープを使用の1号機は4ヶ月経つ今尚、1度もチューブ交換を要したこともなく稼働中...。

　となると同じハンドソープ使用でも1ヶ月、2ヶ月、4ヶ月と差があり、3号機だけで1ヶ月と2ヶ月の差となると酷暑だから？

　と思いきや、今年の7月、8月は暑すぎてエアコン24時間フル稼働という日が続くことも珍しくなく、2号機のあるキッチンはまずまず、効いていることもあるも1号機のあるトイレや3号機のある浴室洗面台付近はエアコンは効きづらい傾向に。

　よって何れも首振りのサーキュレーターや扇風機や冷風機はあるものの、暑さだけで言えば、3号機よりも1号機の方が、遥かに過酷...、ということは、逆にエアコンで冷える方が？いや、シャワーだけで済ませることが多くなったとは言え、浴室だけに湯気や湿度とか、乾燥している時との差の影響が大きい？

　それにしてもチューブの材質を代えれば状況も変わる？今回交換しても、もう少し在庫はあるとは言え、当初複数の材質や径から唯一機能し、ピッタリだったのが今の外径・内径のラテックスチューブであり、他の材質と言っても...。

　前回のチューブ交換から49日、同症状で交換。

　前々回、前回に比べ、少し日持ちしたのは、暑さとの関係もあってのことか？

　前回から3ヶ月弱の82日、今回も似たような症状ながら、微妙に違う状況で吐出しない状態に。

　初のケースとして違ったのは、液体に浸かった部分から蠕動モータまでではなく、蠕動モータ内で収縮させている部分のチューブの消耗、硬化のみが見られたこと。

　その状況から、前回チューブを長めにしてあったこともあって蠕動モータ内の消耗・硬化した部分のチューブをボトル側に引き出す恰好でチューブをずらしてみたところ、吐出するようになりました。

　尤も今までも蠕動モータ内のチューブ硬化により細くなったこともあって収縮不能になったのが直接の原因であることは同じでしょうが。

　違いとしては、これまでは、1〜3号機共に何れも、液体に浸かった部分からボトル外までのチューブも硬化、蠕動モータから先の吐出口までのチューブは新品同様とは言わないまでも、それなりの柔軟性を保っていた点。

　それが、今回は、蠕動モータを挟んで前後のチューブの硬さ(柔らかさ)は、ほぼ同じでチューブをズラすことで吐出するようになった通り、相応の柔軟性がある感じでした。

　チューブ硬化とこれによる縮みで細くなったのが蠕動ポンプ内だけではなかっただけに吐出量が激減することもあり、これまでは全体のチューブ交換に至っていました。

　それが今回に関しては、液体や光など何らかの環境的要因による影響は少なく、モーターの回転により物理的な負荷のかかる部分が劣化したことのみが吐出不良の現象として見受けられた恰好となりました。

　仮にチューブ硬化の要因としてモータ内のチューブ劣化があるとしても、今回、他のチューブ部分の硬化の程度は低かったことから、他の要因もあると考えて良さそうです。

　そうなると、これまでの何らかの環境によるチューブ劣化に至るまでは、まだ日があることになり、やはり、涼しい方が日持ちする模様。

　今年は、猛暑日だけで90日、11月、12月でも夏日があったりと異常な暑さ、今の時期も最高気温が高め、今年に限ったことではないものの、冬とか年末年始と言われてもピンとこない感じ。

　それにしても今の時期の方が、涼しいわけで。

　一方、この3号機と同じハンドソープを入れて至近距離の似たような環境で使っている1号機は、4月から約7ヶ月、先月、11月19日に初めてチューブ交換、この差がどこにあるのか未だにわからない...。

　ただ、思い当たる違いとして、回路は同一にも関わらず、1号機にはない、誤動作が2号機や3号機にはあり、勝手に吐出していることがあること、これにより、単に使用回数が増え、早く劣化しているように見えるだけという可能性も。

　この誤動作の原因も未だ不明。

　光の影響を受けやすいIRセンサーに起因するのだろうとは思いますし、2号機はその可能性が多分にありそうながら、全く同じではないながら、至近距離にあって、ほぼ似た環境と思われる1号機と3号機にそれほどの差があるようには思えないのですが、IRセンサーにしてみれば、大きな違いなのかもしれず...。

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