Portatif Alkol Ölçüm Cihazı Nasıl Yapılır: 6 Adım

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:17

Bir alkol ölçer, bir nefes örneğinden kandaki alkol içeriğini (BAC) tahmin etmek için kullanılan bir cihazdır. Basit bir ifadeyle, bir kişinin sarhoş olup olmadığını test eden bir cihazdır. Nefesten alkol içeriği okuması cezai kovuşturmalarda kullanılır; Okuması sürüş limitinin üzerinde bir BAC gösteren bir aracın operatörü cezai bir suçla suçlanabilir.

Bir kişiyi araba kullanırken sınırın üzerinde olarak tanımlayan kandaki alkol seviyesi ülkeye göre değişir. BAC yasal limitleri 0,01 ila 0,10 arasındadır. Çoğu ülkede yaklaşık 0,05'lik bir sınır vardır. Örneğin, Yunanistan, Grönland ve İzlanda'nın tümü 0,05'lik sınırlara sahiptir. Amerika Birleşik Devletleri'nde, bu 0,08'dir. Alkol ölçer okuması yasal sınırdan büyükse, sürücü bir DUI alabilir.

Aşağıda, çözümün taşınabilir bir alkol ölçer oluşturmak için nasıl programlandığını anlamak için gereken adımları açıkladık. Ancak, sadece programlamanın sonucunu almak istiyorsanız, halihazırda tamamlanmış GreenPAK Tasarım Dosyasını görüntülemek için GreenPAK yazılımını indirin. GreenPAK Geliştirme Kitini bilgisayarınıza takın ve taşınabilir alkol ölçeri oluşturmak için programa basın.

Adım 1: Kimya

Kullanıcı bir nefes analiz cihazına nefes verdiğinde, nefesinde bulunan herhangi bir etanol anotta aside oksitlenir:

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

Katotta, atmosferik oksijen azalır:

O2 (g) + 4H + (sulu) + 4e- → 2H2O (l)

Genel reaksiyon, etanolün asetik asit ve suya oksidasyonudur.

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

Bu reaksiyon tarafından üretilen elektrik akımı bir mikroişlemci tarafından ölçülür ve toplam kan alkol içeriğinin (BAC) bir tahmini olarak görüntülenir.

Adım 2: MQ-3 Alkol Sensörü

Bu alkol ölçer, kovuşturmayı destekleyebilecek bir cihaz olarak kullanılmak üzere tasarlanmamıştır. MQ-3, kesin BAC'yi kaydetmek için yeterince doğru değildir, ancak yargı dışı uygulamalar için nefesteki alkol konsantrasyonunu analiz etme yeteneğine sahiptir. MQ-3, 0,05 mg/L ila 10 mg/L arasındaki konsantrasyonlarda alkollü gazların varlığını algılayabilen düşük maliyetli bir yarı iletken sensördür. Bu sensör için kullanılan hassas malzeme, temiz havada iletkenliği daha düşük olan SnO2'dir.. Alkollü gazların konsantrasyonu arttıkça iletkenliği artar. Bu da sensörün pinler arası direncini düşürür. Direnci doğrudan ölçmek yerine, sensör ile bir yük direnci arasındaki noktadaki voltaj seviyesini ölçüyoruz. Sensör ve yük direnci bir voltaj bölücü oluşturur ve sensör direnci ne kadar düşükse voltaj okuması o kadar yüksek olur. Alkole karşı yüksek hassasiyete sahiptir ve duman, buhar ve benzinden kaynaklanan rahatsızlıklara karşı iyi bir dirence sahiptir. Bu modül hem dijital hem de analog çıkışlar sağlar.

Sensörün 24-48 saatlik bir alışma süresi vardır. Bu, okumaların stabil hale gelmesinden önce sensörün 24-48 saat açık olması gerektiği anlamına gelir.

Bu alkol sensörü, tıpkı normal alkolmetreniz gibi, nefesinizdeki alkol konsantrasyonunu algılamak için uygundur. Yüksek hassasiyet ve hızlı tepki süresine sahiptir. Sensör, alkol konsantrasyonuna dayalı olarak voltaj şeklinde analog dirençli bir çıkış değeri sağlar. Tablo 1, MQ-3 Sensörünün voltaj aralıkları hakkında bir fikir vermektedir.

Adım 3: Proje Özeti

Bu Eğitim Tablosu, bir Dialog GreenPAK™ SLG46140V kullanarak düşük maliyetli portatif bir alkol ölçerin nasıl uygulanacağını açıklayacaktır. GreenPAK, havadaki alkol konsantrasyonunu ölçmek için MQ-3 Alkol Sensörü ile birlikte kullanılacaktır. Alkol sensöründen elde edilen konsantrasyon, bir kişinin nefesinde bulunan alkol seviyesini anlamamızı sağlar.

İnsanlar karbon dioksit ile birlikte etanol soluyabilir. Kan dolaşımındaki etanol içeriği ne kadar yüksek olursa, ekshalasyon sırasında havaya o kadar fazla verilir. Bu Eğitilebilir Tablo, MQ-3 Alkol Sensöründen analog değeri elde etmek için GreenPAK'ın 8-bit ADC'sini kullanacaktır. Belirli bir eşiğe göre elde edilen analog değeri tespit etmek için analog karşılaştırıcılar kullanılacaktır. Bir kişinin nefesinde mevcut olan zehirlenme seviyesini göstermek için beş farklı eşik oluşturulmuştur. Değer belirli bir eşiği aştığında, zehirlenme seviyesini belirtmek için bir LED yanabilir.

Adım 4: Devre Şeması

Projenin devre şeması Şekil 1'de gösterilmektedir.

Adım 5: GreenPAK Tasarımı

Proje için GreenPAK Tasarımı Şekil 2'de gösterilmektedir.

Bu GreenPAK tasarımı, bir kişinin nefesinde mevcut olan farklı zehirlenme miktarlarını belirtmek için 5 farklı analog karşılaştırıcı voltaj eşiği içerir. SLG46140'ın iki analog karşılaştırıcısı vardır ve PIN6'dan gelen analog giriş, 1x kazancı olan PGA aracılığıyla hem ACMP0 hem de ACMP1'e verilir. ACMP0 ve ACMP1 için eşikler 100 mV ve 500 mV olarak ayarlanmıştır. ACMP0 ve ACMP1'in özellikleri Şekil 3'te görülebilir. Kalan üç seviye, dijital karşılaştırma blokları kullanılarak oluşturulabilir. Bu DCMP'leri kullanmak için önce analog değeri eşdeğer bayta dönüştürmemiz gerekir, bu daha sonra DCMP'lere beslenir. Bu, SLG46140'ın 8-bit ADC'si kullanılarak başarılabilir. Analog sinyal önce bir Programlanabilir Kazanç Amplifikatöründen (PGA) geçer ve daha sonra ADC'ye beslenir. DCMP'ler daha sonra analog sinyal eşdeğeri baytlarını ADC'den alır. PGA ve ADC için konfigürasyonlar Şekil 4'te verilmiştir.

ACMP0 ve ACMP1 için eşik sırasıyla 100 mV ve 500 mV olarak ayarlanmıştır. Voltaj seviyesi verilen eşikten daha yüksek olduğunda, bir analog karşılaştırıcı çıkışı YÜKSEK olur ve bu da PIN-10 veya PIN-11'in açılmasına neden olur. DCMP için eşik ayarları biraz karmaşıktır ve DCMP Özelliklerinde kayıt değerlerinin ayarlanmasını içerir. DCMP'ler için eşdeğer analog eşik, Denklem 1 kullanılarak kolayca hesaplanabilir.

Analog değer, analog karşılaştırıcılarda ve dijital karşılaştırıcılarda ayarlanan eşiği geçtiğinde, ilgili PIN'e karşılık gelen bloklar etkinleştirilecek ve böylece nefeste bulunan alkol aralığını gösterecektir. DCMP'lerin özellikleri Şekil 5'te verilmiştir. Akım tüketimini en aza indirmek için, ADC, DCMP'ler ve ACMP'ler Uyanma/Uyku modu kullanılarak kapatılabilir. Uyanma/Uyku Döngüsü hakkında daha fazla bilgi için lütfen Dialog'un web sitesindeki AN-1076 Uyanma / Uyku Zamanlama Üreticisi uygulama notuna bakın.

Adım 6: Donanım Kurulumu

Çözüm

Bu Eğitilebilir Kitapta, Dialog GreenPAK SLG46140V ile düşük maliyetli bir alkol ölçerin nasıl uygulanacağını gösterdik. Bir denek nefes verdiğinde mevcut olan alkol seviyesini göstermek için beş farklı eşik kullandık. GreenPAK IC, MQ-3 sensöründen alkol konsantrasyonunu almak ve ardından kullanıcı için uygun BAC seviyesi göstergesini sağlamak için kontrolör görevi görür. Tam uygulama, bir avuç LED ile birlikte yalnızca bir GreenPAK ve MQ-3 Alkol Sensörü kullanılarak yapılır.