Kako napraviti prijenosni alkotest: 6 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:33

Alkotest je uređaj za procjenu sadržaja alkohola u krvi (BAC) iz uzorka daha. Jednostavno rečeno, to je uređaj za ispitivanje je li osoba pijana. Očitavanje sadržaja alkohola u dahu koristi se u kaznenim progonima; operater vozila čije očitanje pokazuje da je BAC iznad granice vožnje može se optužiti za kazneno djelo.

Razina alkohola u krvi koja određuje da osoba prelazi ograničenje tijekom vožnje varira od zemlje do zemlje. BAC zakonske granice kreću se od 0,01 do 0,10. Većina zemalja ima ograničenje od oko 0,05. Na primjer, Grčka, Grenland i Island imaju ograničenja od 0,05. U Sjedinjenim Državama je 0,08. Ako je očitanje alkotesta veće od zakonske granice, vozač može dobiti DUI.

U nastavku smo opisali korake potrebne za razumijevanje načina na koji je rješenje programirano za izradu prijenosnog alkometra. Međutim, ako samo želite dobiti rezultat programiranja, preuzmite GreenPAK softver kako biste vidjeli već dovršenu datoteku za dizajn GreenPAK. Priključite GreenPAK Development Kit na svoje računalo i hit program za izradu prijenosnog alkotesta.

Korak 1: Kemija

Kad korisnik izdahne u analizator daha, svaki etanol prisutan u njihovom dahu oksidira se u anodu u kiselinu:

CH3CH2OH (g) + H2O (l) → CH3CH2OH (l) + 4H + (aq) + 4e-

Na katodi se smanjuje atmosferski kisik:

O2 (g) + 4H + (aq) + 4e- → 2H2O (l)

Ukupna reakcija je oksidacija etanola u octenu kiselinu i vodu.

CH3CH2OH (l) + O2 (g) → CH3COOH (l) + H2O (l)

Električna struja proizvedena ovom reakcijom mjeri se mikroprocesorom i prikazuje se kao aproksimacija ukupnog sadržaja alkohola u krvi (BAC).

Korak 2: Senzor alkohola MQ-3

Ovaj alkotest nije namijenjen za upotrebu kao uređaj sposoban potvrditi kazneni progon. MQ-3 nije dovoljno točan za registriranje točnog BAC-a, ali je dovoljno sposoban analizirati koncentraciju alkohola u dahu za primjene izvan pravosuđa. MQ-3 je jeftin poluvodički senzor koji može otkriti prisutnost alkoholnih plinova u koncentracijama od 0,05 mg / L do 10 mg / L. Osjetljivi materijal koji se koristi za ovaj senzor je SnO2 čija je vodljivost niža u čistom zraku. Njegova se vodljivost povećava s povećanjem koncentracije alkoholnih plinova. To zauzvrat smanjuje otpor pin-to-pin senzora. Umjesto izravnog mjerenja otpora, mjerimo razinu napona na mjestu između osjetnika i otpornika opterećenja. Senzor i otpornik opterećenja tvore razdjelnik napona, a što je manji otpor senzora, to će očitavanje napona biti veće. Ima visoku osjetljivost na alkohol i ima dobru otpornost na smetnje uzrokovane dimom, parom i benzinom. Ovaj modul pruža i digitalne i analogne izlaze.

Senzor ima period probijanja od 24 do 48 sati. To znači da je senzor potrebno uključiti 24 - 48 sati prije nego što očitanja postanu stabilna.

Ovaj senzor alkohola prikladan je za otkrivanje koncentracije alkohola u vašem dahu, baš kao i vaš uobičajeni alkotest. Ima visoku osjetljivost i brzo vrijeme odziva. Senzor daje analognu otporničku izlaznu vrijednost u obliku napona, na temelju koncentracije alkohola. Tablica 1 daje uvid u raspone napona senzora MQ-3.

Korak 3: Sažetak projekta

Ovaj Instructable opisat će kako implementirati jeftin prijenosni alkotest pomoću Dialog GreenPAK ™ SLG46140V. GreenPAK će se koristiti sa senzorom alkohola MQ-3 za mjerenje koncentracije alkohola u zraku. Koncentracija iz senzora alkohola omogućit će nam da zaključimo razinu alkohola prisutnu u dahu osobe.

Ljudi mogu izdahnuti etanol zajedno s ugljičnim dioksidom. Što je veći sadržaj etanola u krvotoku, to se više unosi u zrak pri izdisaju. Ovaj Instructable će koristiti GreenPAK-ov 8-bitni ADC za dobivanje analogne vrijednosti od senzora alkohola MQ-3. Analogni usporednici će se koristiti za otkrivanje dobivene analogne vrijednosti s obzirom na određeni prag. Konstruirano je pet različitih pragova koji pokazuju razinu opijenosti prisutnu u dahu osobe. Kad god vrijednost postane veća od određenog praga, LED se može osvijetliti kako bi pokazala razinu opijenosti.

Korak 4: Dijagram kruga

Dijagram sklopa za projekt prikazan je na slici 1.

Korak 5: GreenPAK dizajn

Dizajn GreenPAK -a za projekt prikazan je na slici 2.

Ovaj dizajn GreenPAK -a uključuje 5 različitih pragova napona analognog komparatora koji pokazuju različite količine opijenosti prisutne u dahu osobe. SLG46140 ima dva analogna komparatora, a analogni ulaz iz PIN6 daje se ACMP0 i ACMP1 preko PGA -a, koji ima pojačanje 1x. Pragovi za ACMP0 i ACMP1 postavljeni su na 100 mV i 500 mV. Svojstva ACMP0 i ACMP1 mogu se vidjeti na slici 3. Preostale tri razine mogu se konstruirati pomoću digitalnih usporednih blokova. Da bismo mogli koristiti ove DCMP -ove, prvo moramo pretvoriti analognu vrijednost u njezin ekvivalentni bajt, koji se zatim dovodi u DCMP -ove. To se može postići korištenjem 8-bitnog ADC-a SLG46140. Analogni signal prvo prolazi kroz programabilno pojačalo pojačanja (PGA) koje se zatim dovodi na ADC. DCMP-i tada dobivaju svoj analogni signal-ekvivalentni bajt iz ADC-a. Konfiguracije za PGA i ADC date su na slici 4.

Prag za ACMP0 i ACMP1 postavljen je na 100 mV odnosno 500 mV. Kad god razina napona postane veća od zadanog praga, izlaz analognog usporednika postaje VISOK, što dovodi do uključivanja PIN-10 ili PIN-11. Postavke praga za DCMP malo su komplicirane i uključuju postavljanje vrijednosti registra u DCMP svojstvima. Ekvivalentni analogni prag za DCMP -ove može se lako izračunati pomoću jednadžbe 1.

Kad analogna vrijednost prijeđe prag postavljen u analognim i digitalnim usporednim uređajima, bit će omogućeni blokovi koji odgovaraju odgovarajućem PIN -u, prikazujući tako raspon alkohola prisutnog u dahu. Svojstva DCMP -a prikazana su na slici 5. Kako bi se smanjila trenutna potrošnja, ADC, DCMP -ovi i ACMP -i mogu se uključiti napajanjem pomoću načina rada Wake/Sleep. Za više informacija o ciklusu buđenja / spavanja pogledajte bilješku o aplikaciji Generator vremena buđenja / mirovanja za vrijeme spavanja AN-1076 na web stranici Dialoga.

Korak 6: Postavljanje hardvera

Zaključak

U ovom Instructableu pokazali smo kako implementirati jeftin alkotest s Dialog GreenPAK SLG46140V. Koristili smo pet različitih pragova za prikaz razine alkohola prisutne kada subjekt izdahne. IC GreenPAK djeluje kao kontrolor za dobivanje koncentracije alkohola s senzora MQ-3 i zatim isporučuje korisniku odgovarajuću indikaciju razine BAC. Potpuna implementacija vrši se samo pomoću senzora alkohola GreenPAK i MQ-3, zajedno s nekolicinom LED dioda.