Kannettavan alkometrin valmistaminen: 6 vaihetta

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:00

Alkometri on laite veren alkoholipitoisuuden (BAC) arvioimiseksi hengitysnäytteestä. Yksinkertaisesti sanottuna se on laite, jolla testataan, onko henkilö päihtynyt. Hengitysalkoholipitoisuuden lukemista käytetään rikosoikeudellisissa syytetoimissa; Ajoneuvon kuljettajaa, jonka lukema osoittaa ajorajan ylittävän BAC: n, voidaan syyttää rikoksesta.

Veren alkoholipitoisuus, joka määrittelee henkilön yli rajan ajon aikana, vaihtelee maittain. BAC: n lakisääteiset rajat ovat 0,01 - 0,10. Useimmissa maissa raja on noin 0,05. Esimerkiksi Kreikassa, Grönlannissa ja Islannissa raja -arvot ovat 0,05. Yhdysvalloissa se on 0,08. Jos alkometrin lukema ylittää sallitun rajan, kuljettaja voi saada DUI -tunnuksen.

Alla kuvailimme vaiheita, joita tarvitaan ymmärtämään, miten ratkaisu on ohjelmoitu luomaan kannettava alkometri. Jos haluat vain saada ohjelmoinnin tuloksen, lataa GreenPAK -ohjelmisto nähdäksesi jo valmistuneen GreenPAK -suunnittelutiedoston. Liitä GreenPAK -kehityssarja tietokoneeseesi ja paina ohjelmaa luodaksesi kannettavan alkometrin.

Vaihe 1: Kemia

Kun käyttäjä hengittää ulos hengitysanalysaattoriin, hengityksessä oleva etanoli hapetetaan happoksi anodissa:

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

Katodissa ilmakehän happi vähenee:

O2 (g) + 4H + (aq) + 4e- → 2H2O (l)

Yleinen reaktio on etanolin hapetus etikkahapoksi ja veteen.

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

Tämän reaktion tuottama sähkövirta mitataan mikroprosessorilla ja näytetään likimääräisenä kokonaisveren alkoholipitoisuutena (BAC).

Vaihe 2: MQ-3-alkoholianturi

Tätä alkometriä ei ole tarkoitettu käytettäväksi syytteeseen oikeuttavana laitteena. MQ-3 ei ole riittävän tarkka tarkan BAC: n rekisteröimiseksi, mutta kykenee analysoimaan hengityksessä olevan alkoholipitoisuuden muita kuin oikeudellisia sovelluksia varten. MQ-3 on edullinen puolijohdetunnistin, joka voi havaita alkoholikaasujen esiintymisen pitoisuuksilla 0,05 mg / l-10 mg / l. Anturissa käytetty herkkä materiaali on SnO2, jonka johtavuus on alhaisempi puhtaassa ilmassa. Sen johtavuus kasvaa alkoholipitoisten kaasujen pitoisuuden kasvaessa. Tämä puolestaan alentaa anturin nasta-nasta-vastusta. Sen sijaan, että mittaisimme vastuksen suoraan, mittaamme jännitetason anturin ja kuormitusvastuksen välisessä kohdassa. Anturi ja kuormitusvastus muodostavat jännitteenjakajan, ja mitä pienempi anturin vastus on, sitä suurempi on jännitteen lukema. Se on erittäin herkkä alkoholille ja kestää hyvin savun, höyryn ja bensiinin aiheuttamia häiriöitä. Tämä moduuli tarjoaa sekä digitaaliset että analogiset lähdöt.

Anturilla on 24 - 48 tunnin sisäänajoaika. Tämä tarkoittaa, että anturi on kytkettävä päälle 24–48 tunniksi, ennen kuin lukemat pysyvät vakaina.

Tämä alkoholianturi soveltuu alkoholin pitoisuuden havaitsemiseen hengityksessäsi aivan kuten tavallinen alkometri. Sillä on korkea herkkyys ja nopea vasteaika. Anturi tarjoaa analogisen resistiivisen lähtöarvon jännitteiden muodossa alkoholipitoisuuden perusteella. Taulukko 1 antaa käsityksen MQ-3-anturin jännitealueista.

Vaihe 3: Hankkeen yhteenveto

Tässä oppaassa kuvataan, miten halpa kannettava alkometri otetaan käyttöön Dialog GreenPAK ™ SLG46140V -laitteella. GreenPAKia käytetään MQ-3-alkoholianturin kanssa alkoholipitoisuuden mittaamiseen ilmassa. Alkoholianturin pitoisuuden avulla voimme päätellä henkilön hengityksessä olevan alkoholin määrän.

Ihminen voi hengittää etanolia yhdessä hiilidioksidin kanssa. Mitä korkeampi etanolipitoisuus verenkierrossa on, sitä enemmän sitä johdetaan ilmaan uloshengityksen aikana. Tämä ohjekirja käyttää GreenPAKin 8-bittistä ADC: tä analogisen arvon hankkimiseen MQ-3-alkoholianturista. Analogisia vertailijoita käytetään havaitsemaan saatu analoginen arvo tietyn kynnyksen suhteen. Viisi eri kynnystä on rakennettu osoittamaan henkilön hengityksessä esiintyvän päihtymyksen taso. Aina kun arvo ylittää tietyn kynnyksen, LED -valo voi syttyä osoittamaan päihtymystason.

Vaihe 4: Piirikaavio

Projektin kytkentäkaavio on esitetty kuvassa 1.

Vaihe 5: GreenPAK -suunnittelu

Projektin GreenPAK -malli on esitetty kuvassa 2.

Tämä GreenPAK -malli sisältää 5 erilaista analogista vertailujänniterajaa, jotka ilmaisevat erilaiset myrkytysmäärät ihmisen hengityksestä. SLG46140: ssä on kaksi analogista vertailijaa, ja PIN6: n analogitulo syötetään sekä ACMP0: lle että ACMP1: lle PGA: n kautta, jonka vahvistus on 1x. ACMP0: n ja ACMP1: n kynnysarvot ovat 100 mV ja 500 mV. ACMP0: n ja ACMP1: n ominaisuudet näkyvät kuvassa 3. Loput kolme tasoa voidaan rakentaa käyttämällä digitaalisia vertailulauseita. Jotta voisimme käyttää näitä DCMP: itä, meidän on ensin muunnettava analoginen arvo vastaavaksi tavuksi, joka syötetään sitten DCMP: ille. Tämä voidaan saavuttaa käyttämällä SLG46140: n 8-bittistä ADC: tä. Analoginen signaali kulkee ensin ohjelmoitavan vahvistimen (PGA) läpi, joka syötetään sitten ADC: hen. DCMP: t saavat sitten analogisen signaalin vastaavan tavunsa ADC: ltä. PGA: n ja ADC: n kokoonpanot on esitetty kuvassa 4.

ACMP0: n ja ACMP1: n kynnysarvo on 100 mV ja 500 mV. Aina kun jännitetaso nousee annettua kynnystä suuremmaksi, analoginen vertailulähtö kääntyy HIGH, jolloin PIN-10 tai PIN-11 kytkeytyy päälle. DCMP: n kynnysasetukset ovat hieman monimutkaisia ja sisältävät rekisterien arvon asettamisen DCMP -ominaisuuksiin. DCMP: iden vastaava analoginen kynnys voidaan helposti laskea yhtälön 1 avulla.

Kun analoginen arvo ylittää analogisissa vertailulaitteissa ja digitaalisissa vertailulaitteissa asetetun kynnyksen, vastaavaa PIN -koodia vastaavat lohkot otetaan käyttöön, mikä osoittaa hengityksessä olevan alkoholialueen. DCMP -ominaisuuksien ominaisuudet on esitetty kuvassa 5. Virrankulutuksen minimoimiseksi ADC-, DCMP- ja ACMP -laitteet voidaan käynnistää Wake/Sleep -tilan avulla. Lisätietoja herätys- / lepotilasta on AN-1076-herätyksen / lepotilan ajoitusgeneraattorin sovellushuomautuksessa Dialogin verkkosivustolla.

Vaihe 6: Laitteiston asennus

Johtopäätös

Tässä ohjeessa esittelimme, miten halpa alkometri voidaan ottaa käyttöön Dialog GreenPAK SLG46140V -laitteella. Käytimme viittä eri kynnystä näyttääksemme alkoholin tason, kun kohde hengitti ulos. GreenPAK IC toimii ohjaimena alkoholipitoisuuden mittaamiseksi MQ-3-anturista ja toimittaa sitten asianmukaisen BAC-tason osoitteen käyttäjälle. Täydellinen toteutus tehdään käyttämällä vain GreenPAK- ja MQ-3-alkoholianturia sekä kourallinen LED-valoja.