「沒洗手」警示系統
你可能有在公共廁所看過提醒民眾要洗手的標誌，或許你曾想過，到底有多少人會真的去注意。今天我們要來做一個簡單的警示，當有人忘記洗手的時候，就會發出警示告知你（以及廁所裡的每個人）。
在Instructables上觀看專題：www.instructables.com/id/Unwashed-Hands-Alarm/
在Instructables上觀看專題：www.instructables.com/id/Unwashed-Hands-Alarm/
|
零件
|
工具
|
第一步：這個系統如何運作
以下是系統的運作方式。首先，感測器會感測有馬桶被使用，然後另一個感測器偵測被使用的洗手槽，第三個感測器則感測廁所門的開關。Arduino的微型監控器可以掌控這三個感測器，如果有人用了廁所，卻沒有用洗手槽，當他打開廁所門準備離開，就會有警鈴大響。如此一來，全廁所的人都會知道有人沒洗手。
第二步：Arduino程式碼
第三步：感測器
- 這個專題可以用的感測器有很多種，如果要感測門是否打開，我用的是磁鐵簧片。如果要測試馬桶和洗手槽有沒有被使用，我用的則是壓電感測器。
- 壓電感測器安裝在馬桶跟洗手槽的水管上，只要水流經管子，壓電元件就會把震動轉換成微電子訊號，該訊號藉由簡單的OP AMP電路放大，並傳送至微型監控器。
第四步：準備壓電元件
- 這個專題幾乎可以使用任何一種壓電元件，壓電元件在大多數會發出嗶嗶聲的電子產品中都可以見到（手錶、計時器等）。但是，如果你的壓電元件是置於塑膠盒蓋內的話，要把外盒拿掉。此外，許多壓電元件都是帶有迴路的，也必須要移除，如圖所示。
- 我從Radio Shack買了一個小的壓電蜂鳴器。首先，我用小的螺絲起子把盒蓋拿掉，裡面有壓電元件和小型驅動電路。然後把連接驅動電路板跟壓電元件之間的線路剪斷，留下壓電元件和三條電線。接下來要把壓電元件和外面的外迴圈以及大的白色電路接起來（不是中間的突起處），所以我也把和中間小的面板相連的電線剪斷。剩下的兩條線是連接到放大器的電路。
第五步：放大器電路
- 我選擇用在這個專題的放大器電路，是基本的741 OP AMP放大器。我是根據Instructables上的使用者staceyk「低成本水流感測器兼周遭顯示器」（Low Cost Water Flow Sensor and Ambient Display）的電路，來製作我的放大器。我用的是Arduino 5V腳位供電，兩個4.7k的電阻形成分壓器，讓基礎訊號為2.5V。讓訊號源的電壓維持在供應電壓的中間範圍，你便可以掌控雙向伏特的變化。
- 這三個感測器都是為了廁所的管線、洗手槽的冷管線與熱管線而製作，每一個放大器電路所產生的訊號都會傳送到Arduino的類比輸入埠腳位。
第六步：在麵包板上做出感測器的原型
- 首先，我在麵包板上做出放大器電路測試，我用許多開關取代壓電零件測試編碼。成功後，便把壓電元件和放大器放到第二塊麵包板上。
- 我用熱熔膠把其中一個壓電元件固定在洗手槽的冷水水管上，然後用鱷魚夾跳線連結壓電零件跟放大器。
- 試著開關水龍頭，如果感測器感測不到水流，那就調整一下編碼的靈敏度。如果還是不行，可以調整電阻的大小，以控制放大器。你也可以試看看把感測器放在管線的不同位置。
- 你的電路成功後，就可以把放大器電路焊到一塊電路板上。
第七步：把零件焊接到電路板上
接下來，你要把所有的電路零件焊接到一塊電路板上。在放置電源和外接電路的時候，要注意長度，要能夠從感測器連到Arduino放置的地方。
第八步：改變感測器的設計
- 有的時候，感測器會感測不到水流經過管線，因為水管有水流經的時候震動幅度不大。有的時候，有可能是其他的東西震動，造成感測器讀到錯誤的訊息。如果有上述這些情形，那麼便要用另外兩個感測器感測馬桶和洗手槽是否有被使用，請見例子。
- 你可以用一組簡單的電路偵測流經的水流。水的導電能力強，可以用來當作低電壓開關。把一條電線接地，另外一條接到微型控制器的輸入腳位，然後在輸入腳位和正極電源之間放置一個高電壓的電阻（100K歐姆以上）。這個電阻做為上拉電阻，使輸入腳位可以為HIGH。但當兩條電線末端一同沒入水中後，便會把輸入腳位導向地面，使腳位讀數為LOW。只要上拉電阻的電阻大於水的電阻，這方法便可行。
- 如果要感測馬桶有沒有使用，你可以在馬桶的儲水箱裡放置電線（但不要放在浮力球裡），讓電線保持在儲水箱的水平面之下，當電線末端沒入水中時，輸入腳位讀數為LOW。如果有人沖馬桶，水面就會下降，電線會外露無法透過水導電，如此一來腳位讀數就會維持HIGH，一直到儲水槽的水滿。
- 如果要感測洗手槽有沒有使用，你可以在水龍頭下接兩條電路。把兩條電線放在這裡，如此一來水一開便會有水流經。
第九步：門的感測器
- 我用磁簧開關來感測門的開關狀態，這種開關常用於保全系統，偵測門窗有沒有被開啟。一個磁簧放在門上，另一個則放在牆上緊鄰於門上的，只要門一開，迴圈就會被中斷。
- 要讓這個裝置起作用，要把磁簧上的一條電線接地，一條接到輸入腳位，然後把輸入腳位用高電壓電阻（100K歐姆以上）和正極電源相接。門關起來的時候，腳位讀數為LOW，當門被打開的時候，腳位讀數為HIGH。
第十步：警示鈴
- 任何你想的到的東西都可以當警示鈴，我選擇用兩種：警報器和燈光，做為警示。
- 首先，我先用印表機印了「沒洗手」的標誌，然後我剪了幾個比紙張還小的紙板。我再把標誌和紙板用膠水黏在一起，並把標誌邊緣沿著紙板包起來。
- 然後，選擇要在哪裡放置LED。每個放置LED的地方我都會挖洞，讓導線可以露出來，然後我把LED放置入，然後把導線壓平，讓他們能順著板子。
- LED用的電池跟微型控制器一樣是9伏特的電池，因為一個LED用3伏特，所以我把三個LED為一組串聯起來，如此一來就可以省去通常使用LED時所需的電阻。
- 警示鈴以平行的方式與LED排列，可以放在任一處方便置放的地方，不管是標誌後面或旁邊，都可以。
- 警示鈴是由單個電晶體所啟動，電池組的負極端連接到微型控制器上的GND腳位，而微型控制器的輸出腳位則連接到電晶體的基座。當微型控制器發出高訊號到電晶體時，電晶體便會發亮並發出警示鈴響。
第十一步：完成系統
- 所有的零件都就定位後，你就可以測試看看。沖馬桶，然後開門，警鈴應該要響個5秒鐘。然後等待1分鐘讓系統重新設定。第二次，沖馬桶，然後打開水龍頭，這一次開門，警鈴則不應該響起。這個警示鈴應該會讓餐廳裡第一位上廁所沒有洗手的人大吃一驚。
- 這個專題所用的程式，是專門寫給私人廁所和單一馬桶及洗手槽，但是你可以試著修改程式，使其適用於多個感測器。
- 最後一點要注意的是，我想要向Gary Larson致敬，他創作了漫畫Far Side讓我有靈感做出這個專題。如果你還不是Gary Larson的粉絲，我強烈推薦他的漫畫，可以從他的作品中找到許多靈感。
JASON POEL SMITH
我叫做Jason Poel Smith，工程學學士學位，一半機械工程，一半電子工程。我待過各行各業，包含水壓式高空作業車、飛機工具等。目前大多數的時間，我都在跟我的新玩具玩耍。空閒時，我會創作How-to系列連載〈DIY Hacks and How Tos〉。
（譯：呂紹柔）
[原文]
我叫做Jason Poel Smith，工程學學士學位，一半機械工程，一半電子工程。我待過各行各業，包含水壓式高空作業車、飛機工具等。目前大多數的時間，我都在跟我的新玩具玩耍。空閒時，我會創作How-to系列連載〈DIY Hacks and How Tos〉。
（譯：呂紹柔）
[原文]
