アルコール除菌ポンプを手を触れずに噴霧できるようになるArduinoモジュールの製作（超音波センサー＆機構設計改善版）

4月に作ったアルコール自動噴霧器を会社のフロアの入り口に置いて使ってもらっていましたが、緊急事態宣言解除後1ヶ月ぐらい運用していていくつかの課題が出てきました。今回、この課題を解決すべく、改良版をつくりましたので、ここに設計情報・ソースコード・回路図をまとめておきます。

f:id:mnishikawa:20200706094101j:plain — アルコール除菌ポンプ自動噴霧器（改良版）

こんなふうに動きます

まずは、動作の様子のビデオです。

開発のポイントなんかも含まれています。

アルコール除菌ポンプを手を触れずに噴霧できるようになるArduinoモジュールの製作（超音波センサー＆機構設計改善版）

前回の自動噴霧器を運用してみてわかった課題と改善策

4月に作ったアルコール自動噴霧器を会社のフロアの入り口に置いて使ってもらっていましたが、緊急事態宣言解除後1ヶ月ぐらい運用していていくつかの課題が出てきました。課題と改善ポイントは次の通りです。

暗いところで押しっぱなしの状態になって使えない

前回作ったものは、光センサー（CdS）に手がかざされて暗くなることを利用して動かしていました。この方式だと、部屋の電気を消したときに誰かが手をかざしたのと同じ状態になり、押しっぱなしになってしまいます。うちのオフィスは、お昼休みに電気を消す活動をしていたため、お昼休みは自動噴霧器が使えず、手動で運用されていました。これを解決するために、今回はセンサーを超音波センサー（HC-SR04）に変更し、暗いところでも使えるようにしました。

ポンプのプッシュボタンを引っ張る紐の強度問題

前回作ったものは、ポンプのプッシュボタンを、サーボで引っ張ることで噴霧していました。
　このボタンを引っ張るのに、柔らかい紐を使っていました。紐が柔らかいと長さ調整や結び直しがやりやすかったのですが、会社の入り口で出入りが激しいと、簡単に傷んで切れて使えなってしまうことが多くありました。また、いい感じに噴霧させるための長さ調整もコツが必要で結構難しいという悩みがありました。今回、紐の部分をステンレスの太めの針金に交換することで、強度アップさせています。

アルコールを入れるときに分解・組み立てが大変

前回作ったものはプッシュポンプのボタンを引っ張る機構をポンプに縛り付けるような実装だったので、アルコール補充のときに毎回、噴霧器のパーツを取り外して、もう一度つけ直すという作業が必要でした。今回、100均で買ってきたカラビナを針金とボタンの固定部に挟むことで、簡単に取り外しができるようになりました。また、プッシュボタン部に直接穴をあけて固定することで、機構もシンプルになっています。

超音波センサー（HC-SR04）の利用

前回のCdS センサーは安価で制御が簡単だったのですが、暗い場所で使えないという欠点がありました。また、部屋の明るさに応じて感度の設定を変える必要もありました。課題を解決すべく、距離によって判定できる超音波センサーを使うことにしました。

アルコール除菌ポンプの吹出口の下あたりに近づいた手までの距離を超音波で検知すれば、部屋の明るさに関係なく検知ができます。

f:id:mnishikawa:20200706015703j:plain — 超音波センサーとその制御

超音波センサー（HC-SR04）はAmazonでも安価に買うことができ、Arduinoでの利用実績もあります。HC-SR04は次の4ピンで制御することができますので、それぞれArduinoに接続するよう設計します。

超音波センサー（HC-SR04）	Arduino
Vcc	VCCに接続
Trig	GPIO2（OUTPUT）
Echo	GPIO3（INPUT）
Gnd	GNDに接続

制御基板からはこれら制御ピンのコネクタを出しておき、センサーからケーブルで接続します。 Arduinoとの接続回路図、制御用ソースコードはgithubを御覧ください。

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メディア:

アルコールポンプのボタンの加工

アルコール除菌ポンプのプッシュボタンは、中央をまっすぐ押すと2～3kgぐらいの力でプッシュできます。少しでも力の方向がずれると、斜めに力がかかってしまい、うまくプッシュができません。今回は下からサーボで引っ張るので、プッシュボタンのできるだけ中央に近い場所に裏側から穴を開けました。（ど真ん中は液体が通過する穴なので、中央に開けたら使えなくなります。）