Cara Membuat Breathalyzer Portable: 6 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:08

Alat pernafasan adalah alat untuk menganggarkan kandungan alkohol darah (BAC) dari sampel nafas. Secara sederhana, ia adalah alat untuk menguji sama ada seseorang itu mabuk. Bacaan kandungan alkohol nafas digunakan dalam pendakwaan jenayah; pengendali kenderaan yang bacaannya menunjukkan BAC melebihi had memandu boleh dikenakan kesalahan jenayah.

Tahap alkohol dalam darah yang menentukan seseorang melebihi had ketika memandu berbeza mengikut negara. Had undang-undang BAC berkisar antara 0.01 hingga 0.10. Sebilangan besar negara mempunyai had sekitar 0.05. Contohnya, Yunani, Greenland, dan Iceland semuanya mempunyai had 0,05. Di Amerika Syarikat, ia adalah 0.08. Sekiranya bacaan breathalyzer lebih besar daripada had undang-undang, pemandu mungkin menerima DUI.

Di bawah ini kami menerangkan langkah-langkah yang diperlukan untuk memahami bagaimana penyelesaian telah diprogramkan untuk membuat alat pernafasan mudah alih. Namun, jika anda hanya ingin mendapatkan hasil pengaturcaraan, muat turun perisian GreenPAK untuk melihat Fail Reka Bentuk GreenPAK yang sudah siap. Pasang GreenPAK Development Kit ke komputer anda dan tekan program untuk membuat alat pernafasan mudah alih.

Langkah 1: Kimia

Apabila pengguna menghembuskan nafas ke dalam alat analisa nafas, setiap etanol yang terdapat di dalam nafas mereka dioksidakan menjadi asid di anod:

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

Pada katod, oksigen atmosfera dikurangkan:

O2 (g) + 4H + (aq) + 4e- → 2H2O (l)

Tindak balas keseluruhan adalah pengoksidaan etanol kepada asid asetik dan air.

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

Arus elektrik yang dihasilkan oleh tindak balas ini diukur oleh mikroprosesor, dan ditampilkan sebagai penghampiran kandungan alkohol darah keseluruhan (BAC).

Langkah 2: Sensor Alkohol MQ-3

Alat pernafasan ini tidak dimaksudkan untuk digunakan sebagai alat yang mampu menguatkan pendakwaan. MQ-3 tidak cukup tepat untuk mendaftarkan BAC yang tepat tetapi cukup mampu menganalisis kepekatan alkohol dalam nafas untuk aplikasi bukan kehakiman. MQ-3 adalah sensor semikonduktor kos rendah yang dapat mengesan kehadiran gas alkohol pada kepekatan dari 0,05 mg / L hingga 10 mg / L. Bahan sensitif yang digunakan untuk sensor ini adalah SnO2, yang kekonduksiannya lebih rendah ketika berada di udara bersih. Kekonduksiannya meningkat apabila kepekatan gas alkohol meningkat. Ini seterusnya menurunkan ketahanan pin-to-pin sensor. Daripada mengukur rintangan secara langsung, kita mengukur tahap voltan pada titik antara sensor dan perintang beban. Sensor dan perintang beban membentuk pembahagi voltan, dan semakin rendah rintangan sensor, semakin tinggi bacaan voltan. Ini mempunyai kepekaan tinggi terhadap alkohol dan mempunyai daya tahan yang baik terhadap gangguan akibat asap, wap, dan petrol. Modul ini menyediakan output digital dan analog.

Sensor mempunyai tempoh rehat 24 - 48 jam. Ini bermaksud bahawa sensor perlu dihidupkan selama 24 - 48 jam sebelum bacaan menjadi stabil.

Sensor alkohol ini sesuai untuk mengesan kepekatan alkohol pada nafas anda, sama seperti alat pernafasan biasa anda. Ia mempunyai kepekaan tinggi dan masa tindak balas yang cepat. Sensor memberikan nilai output resistif analog dalam bentuk voltan, berdasarkan kepekatan alkohol. Jadual 1 memberikan gambaran mengenai julat voltan Sensor MQ-3.

Langkah 3: Ringkasan Projek

Instructable ini akan menerangkan bagaimana melaksanakan alat pernafasan mudah alih murah menggunakan Dialog GreenPAK ™ SLG46140V. GreenPAK akan digunakan dengan Sensor Alkohol MQ-3 untuk mengukur kepekatan alkohol di udara. Kepekatan dari sensor alkohol akan memungkinkan kita untuk menentukan tahap alkohol yang ada pada nafas seseorang.

Manusia dapat menghembuskan etanol bersama dengan karbon dioksida. Semakin tinggi kandungan etanol dalam aliran darah, semakin banyak ia dimasukkan ke udara semasa menghembus nafas. Instructable ini akan menggunakan ADP 8-bit GreenPAK untuk memperoleh nilai analog dari MQ-3 Alkohol Sensor. Pembanding analog akan digunakan untuk mengesan nilai analog yang diperoleh berkenaan dengan ambang tertentu. Lima ambang yang berbeza dibina untuk menunjukkan tahap keracunan yang terdapat dalam nafas seseorang. Setiap kali nilainya menjadi lebih besar daripada ambang tertentu, LED dapat diterangi untuk menunjukkan tahap mabuk.

Langkah 4: Diagram Litar

Gambarajah litar untuk projek ditunjukkan dalam Rajah 1.

Langkah 5: Reka Bentuk GreenPAK

Reka Bentuk GreenPAK untuk projek ditunjukkan dalam Rajah 2.

Reka bentuk GreenPAK ini merangkumi 5 ambang voltan pembanding analog yang berbeza untuk menunjukkan jumlah keracunan yang berlainan dari nafas seseorang. SLG46140 mempunyai dua pembanding analog, dan input analog dari PIN6 diberikan kepada ACMP0 dan ACMP1 melalui PGA, yang mempunyai keuntungan 1x. Ambang batas untuk ACMP0 dan ACMP1 ditetapkan pada 100 mV dan 500 mV. Sifat ACMP0 dan ACMP1 dapat dilihat pada Rajah 3. Selebihnya tiga tahap dapat dibina menggunakan blok pembanding digital. Untuk menggunakan DCMP ini, pertama-tama kita perlu menukar nilai analog menjadi baitnya yang setara, yang kemudian dimasukkan ke DCMP. Ini dapat dicapai dengan menggunakan ADC 8-bit SLG46140. Isyarat analog pertama kali melalui Penguat Gain yang Dapat Diprogramkan (PGA) yang kemudian disalurkan ke ADC. DCMP kemudian mendapatkan bait setara isyarat analog mereka dari ADC. Konfigurasi untuk PGA dan ADC diberikan dalam Rajah 4.

Ambang batas untuk ACMP0 dan ACMP1 masing-masing ditetapkan kepada 100 mV dan 500 mV. Bila-bila masa tahap voltan menjadi lebih besar daripada ambang yang ditentukan, output pembanding analog bertukar menjadi TINGGI, sehingga menyala sama ada PIN-10 atau PIN-11. Tetapan ambang untuk DCMP agak rumit dan melibatkan penetapan nilai register di DCMP Properties. Ambang analog setara untuk DCMP dapat dikira dengan mudah menggunakan Persamaan 1.

Apabila nilai analog melintasi ambang yang ditetapkan dalam pembanding analog dan pembanding digital, blok yang sesuai dengan PIN masing-masing akan diaktifkan, dengan itu menunjukkan julat alkohol yang terdapat dalam nafas. Sifat untuk DCMP diberikan dalam Gambar 5. Untuk meminimumkan penggunaan semasa, ADC, DCMP, dan ACMP dapat dikitar daya dengan menggunakan mod Bangun / Tidur. Untuk maklumat lebih lanjut mengenai Wake / Sleep Cycle, sila lihat catatan aplikasi AN-1076 Wake / Sleep Timing Generator di laman web Dialog.

Langkah 6: Persediaan Perkakasan

Kesimpulannya

Dalam Instructable ini, kami menunjukkan bagaimana menerapkan alat pernafasan murah dengan Dialog GreenPAK SLG46140V. Kami menggunakan lima ambang yang berbeza untuk menunjukkan tahap alkohol yang ada ketika subjek menghembus nafas. GreenPAK IC bertindak sebagai pengawal untuk memperoleh kepekatan alkohol dari sensor MQ-3 dan kemudian memberikan petunjuk tahap BAC yang sesuai untuk pengguna. Pelaksanaan lengkap dilakukan hanya menggunakan GreenPAK dan MQ-3 Alkohol Sensor, bersama dengan segelintir LED.