Как да си направим преносим алкохол: 6 стъпки

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:51

Алкотестерът е устройство за оценка на съдържанието на алкохол в кръвта (BAC) от дихателна проба. С прости думи това е устройство за проверка дали човек е в нетрезво състояние. Четенето на съдържание на алкохол в дъха се използва при наказателно преследване; операторът на превозно средство, чиито показания показват BAC над ограничението за шофиране, може да бъде обвинен в престъпление.

Нивото на алкохол в кръвта, което определя дадено лице като превишено при шофиране, варира в зависимост от страната. Правните граници на BAC варират от 0,01 до 0,10. Повечето държави имат лимит от около 0,05. Например, Гърция, Гренландия и Исландия имат граници от 0,05. В Съединените щати той е 0,08. Ако показанието на алкохола е по -голямо от законовото ограничение, водачът може да получи DUI.

По -долу описахме стъпки, необходими, за да разберем как решението е програмирано за създаване на преносим алкохолизъм. Ако обаче просто искате да получите резултат от програмирането, изтеглете софтуера GreenPAK, за да видите вече завършения файл за проектиране GreenPAK. Включете комплекта за разработка на GreenPAK към компютъра си и натиснете програма, за да създадете преносимия алкохолизъм.

Стъпка 1: Химия

Когато потребителят издиша в анализатор на дъха, всеки етанол, присъстващ в дъха му, се окислява до киселина на анода:

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

На катода се намалява атмосферният кислород:

O2 (g) + 4H + (aq) + 4e- → 2H2O (l)

Общата реакция е окисляването на етанол до оцетна киселина и вода.

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

Електрическият ток, произведен от тази реакция, се измерва с микропроцесор и се показва като приблизителна стойност на общото съдържание на алкохол в кръвта (BAC).

Стъпка 2: Сензор за алкохол MQ-3

Този алкохолен уред не е предназначен да се използва като устройство, способно да потвърди наказателното преследване. MQ-3 не е достатъчно точен, за да регистрира точен BAC, но е достатъчно способен да анализира концентрацията на алкохол в дъха за несъдебни приложения. MQ-3 е евтин полупроводников сензор, който може да открие наличието на алкохолни газове при концентрации от 0,05 mg / L до 10 mg / L. Чувствителният материал, използван за този сензор, е SnO2, чиято проводимост е по-ниска, когато е на чист въздух. Проводимостта му се увеличава с увеличаване на концентрацията на алкохолни газове. Това от своя страна намалява съпротивлението pin-to-pin на сензора. Вместо директно измерване на съпротивлението, ние измерваме нивото на напрежение в точката между сензора и натоварващия резистор. Сензорът и товарният резистор образуват делител на напрежение и колкото по -ниско е съпротивлението на сензора, толкова по -високо ще бъде отчитането на напрежението. Той има висока чувствителност към алкохол и има добра устойчивост на смущения, дължащи се на дим, пари и бензин. Този модул осигурява както цифрови, така и аналогови изходи.

Сензорът има период на пробив от 24 до 48 часа. Това означава, че сензорът трябва да бъде включен за 24 - 48 часа, преди показанията да станат стабилни.

Този алкохолен сензор е подходящ за откриване на концентрация на алкохол в дъха ви, точно като вашия обикновен алкохол. Той има висока чувствителност и бързо време за реакция. Сензорът осигурява аналогова резистивна изходна стойност под формата на напрежения, въз основа на концентрацията на алкохол. Таблица 1 дава представа за диапазоните на напрежение на сензора MQ-3.

Стъпка 3: Резюме на проекта

Тази инструкция ще опише как да внедрите евтин преносим алкохолиз с помощта на Dialog GreenPAK ™ SLG46140V. GreenPAK ще се използва със сензор за алкохол MQ-3 за измерване на концентрацията на алкохол във въздуха. Концентрацията от сензора за алкохол ще ни позволи да изведем нивото на алкохол, присъстващо в дишането на човек.

Хората могат да издишат етанол заедно с въглероден диоксид. Колкото по -високо е съдържанието на етанол в кръвта, толкова повече той се вкарва във въздуха при издишване. Този Instructable ще използва 8-битовия ADC на GreenPAK, за да получи аналоговата стойност от сензора за алкохол MQ-3. Ще се използват аналогови сравнители за откриване на получената аналогова стойност по отношение на определен праг. Пет различни прага са конструирани, за да покажат нивото на интоксикация, присъстващо в дъха на човек. Всеки път, когато стойността стане по -голяма от определен праг, LED може да светне, за да покаже степента на интоксикация.

Стъпка 4: Електрическа схема

Схемата на проекта е показана на фигура 1.

Стъпка 5: GreenPAK дизайн

Дизайнът GreenPAK за проекта е показан на фигура 2.

Този дизайн на GreenPAK включва 5 различни прага на напрежението на аналоговия компаратор, които показват различни количества интоксикация, присъстващи от дъха на човек. SLG46140 има два аналогови сравнителя, а аналоговият вход от PIN6 се дава както на ACMP0, така и на ACMP1 чрез PGA, който има усилване 1x. Праговете за ACMP0 и ACMP1 са зададени на 100 mV и 500 mV. Свойствата на ACMP0 и ACMP1 могат да се видят на фигура 3. Останалите три нива могат да бъдат конструирани с помощта на цифрови сравнителни блокове. За да използваме тези DCMP, първо трябва да преобразуваме аналоговата стойност в нейния еквивалентен байт, който след това се подава към DCMP. Това може да се постигне с помощта на 8-битовия ADC на SLG46140. Аналоговият сигнал първо преминава през програмируем усилвател (PGA), който след това се подава към ADC. След това DCMP получават своя байт, еквивалентен на аналогов сигнал, от ADC. Конфигурациите за PGA и ADC са дадени на фигура 4.

Прагът за ACMP0 и ACMP1 е зададен съответно на 100 mV и 500 mV. Когато нивото на напрежение стане по-голямо от дадения праг, изходът на аналоговия сравнител се превръща в ВИСОК, което води до включване на PIN-10 или PIN-11. Праговите настройки за DCMP са малко сложни и включват задаване на стойността на регистрите в свойствата на DCMP. Еквивалентният аналогов праг за DCMP може лесно да се изчисли с помощта на уравнение 1.

Когато аналоговата стойност премине прага, зададен в аналоговите компаратори и цифровите компаратори, ще бъдат разрешени блокове, съответстващи на съответния ПИН код, като по този начин ще се покаже обхватът на алкохола в дъха. Свойствата на DCMP са дадени на Фигура 5. За да се сведе до минимум консумацията на ток, ADC, DCMP и ACMP могат да бъдат циклично захранвани, като се използва режим Wake/Sleep. За повече информация относно цикъла на събуждане / сън, моля, вижте бележката за приложението на генератора за събуждане / заспиване AN-1076 на уебсайта на Dialog.

Стъпка 6: Настройка на хардуера

Заключение

В тази инструкция ние демонстрирахме как да внедрим евтин алкохолен анализатор с Dialog GreenPAK SLG46140V. Използвахме пет различни прага, за да покажем нивото на алкохол, присъстващо при издишване на субект. IC GreenPAK действа като контролер за получаване на концентрацията на алкохол от сензора MQ-3 и след това доставя подходящата индикация за нивото на BAC за потребителя. Пълното внедряване се извършва само с алкохолен сензор GreenPAK и MQ-3, заедно с шепа светодиоди.