Cum se face un aparat de etilograf portabil: 6 pași

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:42

Un etilotest este un dispozitiv pentru estimarea conținutului de alcool din sânge (BAC) dintr-o probă de respirație. În termeni simpli, este un dispozitiv pentru a testa dacă o persoană este intoxicată. Citirea conținutului de alcool în respirație este utilizată în urmăririle penale; operatorul unui vehicul a cărui citire indică un BAC peste limita de conducere poate fi acuzat de o infracțiune.

Nivelul de alcool din sânge care definește o persoană ca fiind peste limită la conducere variază în funcție de țară. Limitele legale BAC variază de la 0,01 la 0,10. Majoritatea țărilor au o limită de aproximativ 0,05. De exemplu, Grecia, Groenlanda și Islanda au toate limite de 0,05. În Statele Unite, este de 0,08. Dacă citirea etilotestului este mai mare decât limita legală, șoferul poate primi un DUI.

Mai jos am descris pașii necesari pentru a înțelege modul în care soluția a fost programată pentru a crea un etilotest portabil. Cu toate acestea, dacă doriți doar să obțineți rezultatul programării, descărcați software-ul GreenPAK pentru a vizualiza fișierul de proiectare GreenPAK deja finalizat. Conectați kitul de dezvoltare GreenPAK la computer și apăsați programul pentru a crea aparatul etilotest portabil.

Pasul 1: chimie

Când utilizatorul expiră într-un analizor de respirație, orice etanol prezent în respirație este oxidat în acid la anod:

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

La catod, oxigenul atmosferic este redus:

O2 (g) + 4H + (aq) + 4e- → 2H2O (l)

Reacția generală este oxidarea etanolului la acid acetic și apă.

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

Curentul electric produs de această reacție este măsurat de un microprocesor și afișat ca o aproximare a conținutului global de alcool din sânge (BAC).

Pasul 2: senzor de alcool MQ-3

Acest aparat etilotest nu este destinat să fie folosit ca un dispozitiv capabil să coroboreze urmărirea penală. MQ-3 nu este suficient de precis pentru a înregistra BAC exact, dar este suficient de capabil să analizeze concentrația de alcool în respirație pentru aplicații nejudiciare. MQ-3 este un senzor semiconductor cu cost redus care poate detecta prezența gazelor alcoolice la concentrații de la 0,05 mg / L la 10 mg / L. Materialul sensibil utilizat pentru acest senzor este SnO2, a cărui conductivitate este mai mică atunci când este în aer curat. Conductivitatea sa crește odată cu creșterea concentrației de gaze alcoolice. La rândul său, aceasta reduce rezistența pin-to-pin a senzorului. În loc să măsurăm rezistența direct, măsurăm nivelul de tensiune în punctul dintre senzor și un rezistor de sarcină. Senzorul și rezistența de sarcină formează un divizor de tensiune, iar cu cât rezistența senzorului este mai mică, cu atât va fi mai mare citirea tensiunii. Are o sensibilitate ridicată la alcool și are o bună rezistență la perturbările cauzate de fum, vapori și benzină. Acest modul oferă atât ieșiri digitale, cât și ieșiri analogice.

Senzorul are o perioadă de 24 - 48 de ore de intrare. Aceasta înseamnă că senzorul trebuie să fie pornit 24 - 48 de ore înainte ca citirile să devină stabile.

Acest senzor de alcool este potrivit pentru detectarea concentrației de alcool pe respirație, la fel ca alcoolicul obișnuit. Are o sensibilitate ridicată și un timp de răspuns rapid. Senzorul oferă o valoare de ieșire rezistivă analogică sub formă de tensiuni, bazată pe concentrația de alcool. Tabelul 1 oferă o perspectivă asupra intervalelor de tensiune ale senzorului MQ-3.

Pasul 3: Rezumatul proiectului

Acest Instructable va descrie cum să implementați un aparat etilotest portabil cu cost redus folosind un Dialog GreenPAK ™ SLG46140V. GreenPAK va fi utilizat împreună cu senzorul de alcool MQ-3 pentru a măsura concentrația de alcool din aer. Concentrația din senzorul de alcool ne va permite să deducem nivelul de alcool prezent pe respirația unei persoane.

Oamenii pot expira etanol împreună cu dioxid de carbon. Cu cât conținutul de etanol din sânge este mai mare, cu atât este mai mult introdus în aer la expirație. Acest instructabil va utiliza ADC pe 8 biți GreenPAK pentru a obține valoarea analogică de la senzorul de alcool MQ-3. Comparatorii analogici vor fi utilizați pentru a detecta valoarea analogică obținută în raport cu un prag specific. Cinci praguri diferite sunt construite pentru a arăta nivelul de intoxicație prezent în respirația unei persoane. Ori de câte ori valoarea devine mai mare decât un anumit prag, un LED poate fi iluminat pentru a indica nivelul de intoxicație.

Pasul 4: Diagrama circuitului

Schema de circuit pentru proiect este prezentată în Figura 1.

Pasul 5: Proiectare GreenPAK

Proiectul GreenPAK pentru proiect este prezentat în Figura 2.

Acest design GreenPAK include 5 praguri de tensiune analogice diferite pentru a indica cantități diferite de intoxicație prezentă din respirația unei persoane. SLG46140 are doi comparatori analogici, iar intrarea analogică de la PIN6 este dată atât ACMP0, cât și ACMP1 prin intermediul PGA, care are un câștig de 1x. Pragurile pentru ACMP0 și ACMP1 sunt stabilite la 100 mV și 500 mV. Proprietățile ACMP0 și ACMP1 pot fi văzute în Figura 3. Restul de trei niveluri pot fi construite folosind blocuri comparatoare digitale. Pentru a utiliza aceste DCMP trebuie mai întâi să convertim valoarea analogică în octetul său echivalent, care este apoi alimentat la DCMP. Acest lucru poate fi realizat prin utilizarea ADC pe 8 biți a SLG46140. Semnalul analogic trece mai întâi printr-un amplificator de câștig programabil (PGA) care apoi este alimentat către ADC. DCMP-urile obțin apoi octetul lor echivalent semnal analogic de la ADC. Configurațiile pentru PGA și ADC sunt date în Figura 4.

Pragul pentru ACMP0 și ACMP1 este setat la 100 mV și respectiv 500 mV. Ori de câte ori nivelul de tensiune devine mai mare decât pragul dat, o ieșire comparativă analogică devine MARE, rezultând pornirea PIN-10 sau PIN-11. Setările de prag pentru DCMP sunt puțin complicate și implică setarea valorii registrelor în Proprietățile DCMP. Pragul analogic echivalent pentru DCMP-uri poate fi calculat cu ușurință folosind ecuația 1.

Când valoarea analogică depășește pragul stabilit în comparatoarele analogice și comparatoarele digitale, blocurile corespunzătoare unui PIN respectiv vor fi activate, arătând astfel intervalul de alcool prezent în respirație. Proprietățile DCMP-urilor sunt date în Figura 5. Pentru a reduce la minimum consumul de curent, ADC, DCMP și ACMP pot fi alimentate prin utilizarea modului Wake / Sleep. Pentru mai multe informații despre ciclul de veghe / somn, consultați nota aplicației AN-1076 Generator de sincronizare de veghe / somn de pe site-ul web Dialog.

Pasul 6: Configurare hardware

Concluzie

În acest Instructable, am demonstrat cum să implementăm un etilotest cu cost redus cu un Dialog GreenPAK SLG46140V. Am folosit cinci praguri diferite pentru a arăta nivelul alcoolului prezent atunci când un subiect expiră. GreenPAK IC acționează ca controler pentru obținerea concentrației de alcool de la senzorul MQ-3 și apoi livrarea indicației de nivel BAC adecvate pentru utilizator. Implementarea completă se face folosind doar un senzor de alcool GreenPAK și MQ-3, împreună cu o mână de LED-uri.