Kaasaskantava alkomeetri valmistamine: 6 sammu

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:47

Alkomeeter on seade vere alkoholisisalduse (BAC) hindamiseks hingamisproovist. Lihtsamalt öeldes on see seade, millega saab kontrollida, kas inimene on joobes. Väljahingatava alkoholi sisalduse näitu kasutatakse kriminaalmenetluses; sellise sõiduki käitajat, kelle näit näitab BAC -i ületamist, võib süüdistada kuriteos.

Alkoholisisaldus veres, mis määratleb inimese roolis üle piiri, on riigiti erinev. BAC seaduslikud piirid on vahemikus 0,01 kuni 0,10. Enamiku riikide piirang on umbes 0,05. Näiteks Kreeka, Gröönimaa ja Islandi piirangud on 0,05. Ameerika Ühendriikides on see 0,08. Kui alkomeetri näit on suurem kui lubatud piir, võib juht saada DUI.

Allpool kirjeldasime samme, mis on vajalikud, et mõista, kuidas lahendus on programmeeritud kaasaskantava alkomeetri loomiseks. Kui aga soovite lihtsalt programmeerimise tulemust saada, laadige GreenPAKi tarkvara alla, et vaadata juba valminud GreenPAK disainifaili. Ühendage GreenPAK arenduskomplekt arvutiga ja klõpsake kaasaskantava alkomeetri loomiseks programmi.

Samm: keemia

Kui kasutaja hingab välja hingamisanalüsaatorisse, oksüdeeritakse tema hinges olev etanool anoodil happeks:

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

Katoodil väheneb atmosfääri hapnik:

O2 (g) + 4H + (aq) + 4e- → 2H2O (l)

Üldine reaktsioon on etanooli oksüdeerimine äädikhappeks ja veeks.

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

Selle reaktsiooni tekitatud elektrivoolu mõõdetakse mikroprotsessori abil ja kuvatakse üldise vere alkoholisisalduse (BAC) ligikaudse väärtusena.

2. samm: alkoholiandur MQ-3

See alkomeeter ei ole mõeldud kasutamiseks seadmena, mis võib süüdistust kinnitada. MQ-3 ei ole piisavalt täpne, et registreerida täpne BAC, kuid on piisavalt võimeline analüüsima alkoholi kontsentratsiooni väljahingates kohtuväliste rakenduste jaoks. MQ-3 on odav pooljuhtandur, mis suudab tuvastada alkohoolsete gaaside olemasolu kontsentratsioonidel 0,05 mg / l kuni 10 mg / L. Selle anduri jaoks kasutatakse tundlikku materjali SnO2, mille juhtivus on puhtas õhus madalam. Selle juhtivus suureneb alkohoolsete gaaside kontsentratsiooni suurenemisega. See omakorda vähendab anduri pin-to-pin takistust. Selle asemel, et mõõta takistust otse, mõõdame pingetaset anduri ja koormustakisti vahel. Andur ja koormustakisti moodustavad pingejaguri ning mida väiksem on anduri takistus, seda suurem on pinge näit. Sellel on kõrge alkoholitundlikkus ja talub hästi suitsu, auru ja bensiini põhjustatud häireid. See moodul pakub nii digitaalseid kui ka analoogväljundeid.

Anduril on 24–48 -tunnine sisselülitusperiood. See tähendab, et andur tuleb 24–48 tundi sisse lülitada, enne kui näidud muutuvad stabiilseks.

See alkoholiandur sobib teie hingeõhu alkoholikontsentratsiooni tuvastamiseks, nagu teie tavaline alkomeeter. Sellel on kõrge tundlikkus ja kiire reageerimisaeg. Andur annab analoogtakistliku väljundväärtuse pingete kujul, mis põhineb alkoholi kontsentratsioonil. Tabel 1 annab ülevaate MQ-3 anduri pingevahemikest.

3. samm: projekti kokkuvõte

Selles juhendis kirjeldatakse, kuidas rakendada odavat kaasaskantavat alkomeetrit, kasutades Dialog GreenPAK ™ SLG46140V. GreenPAK-i kasutatakse koos alkoholianduriga MQ-3, et mõõta alkoholi kontsentratsiooni õhus. Alkoholianduri kontsentratsioon võimaldab meil järeldada inimese hingeõhus oleva alkoholi taset.

Inimene võib koos süsinikdioksiidiga välja hingata etanooli. Mida suurem on etanooli sisaldus vereringes, seda rohkem seda väljahingamisel õhku juhitakse. See juhendaja kasutab GreenPAKi 8-bitist ADC-d, et saada analoogväärtus MQ-3 alkoholiandurilt. Saadud analoogväärtuse tuvastamiseks konkreetse läve suhtes kasutatakse analoogvõrdlejaid. Konstrueeritakse viis erinevat künnist, et näidata inimese hingeõhus esinevat joobeseisundit. Kui väärtus ületab teatud läve, võib joobeseisundi näitamiseks süüdata LED.

4. samm: vooluahela skeem

Projekti skeem on näidatud joonisel 1.

Samm 5: GreenPAK disain

Projekti GreenPAK disain on näidatud joonisel 2.

See GreenPAK -disain sisaldab 5 erinevat analoog -võrdluspinge künnist, mis näitavad inimese hingeõhust tulenevat erinevat joobeseisundit. SLG46140 -l on kaks analoogvõrdlejat ja PIN6 analoogsisend antakse PGA kaudu nii ACMP0 -le kui ka ACMP1 -le, mille võimendus on 1x. ACMP0 ja ACMP1 künnised on seatud väärtustele 100 mV ja 500 mV. ACMP0 ja ACMP1 omadusi on näha joonisel 3. Ülejäänud kolm taset saab konstrueerida digitaalsete võrdlusplokkide abil. Nende DCMP -de kasutamiseks peame esmalt teisendama analoogväärtuse samaväärseks baidiks, mis seejärel DCMP -dele edastatakse. Seda on võimalik saavutada SLG46140 8-bitise ADC abil. Analoogsignaal läbib esmalt programmeeritava võimendusvõimendi (PGA), mis seejärel suunatakse ADC -sse. Seejärel saavad DCMP-d ADC-lt oma analoogsignaali ekvivalentse baidi. PGA ja ADC konfiguratsioonid on toodud joonisel 4.

ACMP0 ja ACMP1 läveks on määratud vastavalt 100 mV ja 500 mV. Kui pingetase ületab etteantud läve, keerab analoogvõrdleja väljund HIGH, mille tulemusel lülitatakse sisse kas PIN-10 või PIN-11. DCMP läviseaded on natuke keerulised ja hõlmavad registrite väärtuse seadistamist DCMP atribuutides. DCMP -de samaväärse analoogläve saab hõlpsasti arvutada võrrandi 1 abil.

Kui analoogväärtus ületab analoogvõrdlejates ja digitaalsetes võrdlusseadmetes seatud läve, lubatakse vastavale PIN -koodile vastavad plokid, näidates seeläbi hingeõhus leiduvat alkoholi. DCMP -de omadused on toodud joonisel 5. Voolutarbimise minimeerimiseks saab ADC-, DCMP- ja ACMP -toiteid aktiveerida, kasutades Wake/Sleep režiimi. Äratuse / unerežiimi tsükli kohta lisateabe saamiseks vaadake Dialogi veebisaidil AN-1076 äratuse / unerežiimi ajastusgeneraatori rakenduse märkust.

6. samm: riistvara seadistamine

Järeldus

Selles juhendis demonstreerisime, kuidas rakendada odavat alkomeetrit Dialog GreenPAK SLG46140V abil. Kasutasime viit erinevat künnist, et näidata subjekti väljahingamisel esinevat alkoholitaset. GreenPAK IC toimib kontrollerina, et saada MQ-3 andurilt alkoholikontsentratsioon ja seejärel edastada kasutajale sobiv BAC taseme näit. Täielik juurutamine toimub ainult GreenPAK ja MQ-3 alkoholianduri ning käputäie LED-ide abil.