Paano Gumawa ng isang Portable Breathalyzer: 6 Hakbang

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:11

Ang isang breathalyzer ay isang aparato para sa pagtantya ng nilalaman ng alak sa dugo (BAC) mula sa isang sample ng hininga. Sa simpleng mga termino, ito ay isang aparato upang subukan kung ang isang tao ay nalasing. Ang pagbabasa ng nilalaman ng hininga na alkohol ay ginagamit sa mga pag-uusig sa kriminal; ang operator ng isang sasakyan na ang pagbabasa ay nagpapahiwatig ng isang BAC na higit sa limitasyon sa pagmamaneho ay maaaring kasuhan ng isang kriminal na pagkakasala.

Ang antas ng alkohol sa dugo na tumutukoy sa isang tao na higit sa limitasyon kapag ang pagmamaneho ay nag-iiba ayon sa bansa. Ang mga limitasyong ligal ng BAC ay mula 0.01 hanggang 0.10. Karamihan sa mga bansa ay may isang limitasyon na tungkol sa 0.05. Halimbawa, ang Greece, Greenland, at Iceland lahat ay may mga limitasyon na 0.05. Sa Estados Unidos, ito ay 0.08. Kung ang pagbabasa ng breathalyzer ay mas malaki kaysa sa ligal na limitasyon, ang driver ay maaaring makatanggap ng isang DUI.

Inilarawan namin sa ibaba ang mga hakbang na kinakailangan upang maunawaan kung paano na-program ang solusyon upang lumikha ng isang portable breathalyzer. Gayunpaman, kung nais mo lamang makuha ang resulta ng pag-program, mag-download ng GreenPAK software upang matingnan ang natapos na GreenPAK Design File. I-plug ang GreenPAK Development Kit sa iyong computer at pindutin ang programa upang likhain ang portable breathalyzer.

Hakbang 1: Chemistry

Kapag ang gumagamit ay huminga nang palabas sa isang breath analyzer, ang anumang ethanol na naroroon sa kanilang hininga ay na-oxidize sa acid sa anode:

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

Sa cathode, ang atmospheric oxygen ay nabawasan:

O2 (g) + 4H + (aq) + 4e- → 2H2O (l)

Ang pangkalahatang reaksyon ay ang oksihenasyon ng ethanol sa acetic acid at tubig.

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

Ang kasalukuyang elektrikal na ginawa ng reaksyong ito ay sinusukat ng isang microprocessor, at ipinapakita bilang isang approximation ng pangkalahatang nilalaman ng alkohol sa dugo (BAC).

Hakbang 2: Sensor ng Alkohol ng MQ-3

Ang breathalyzer na ito ay hindi sinadya upang magamit bilang isang aparato na may kakayahang patunayan ang pag-uusig. Ang MQ-3 ay hindi sapat na tumpak upang magrehistro ng eksaktong BAC ngunit may sapat na kakayahan upang pag-aralan ang konsentrasyon ng alkohol sa paghinga para sa mga hindi pang-hukuman na aplikasyon. Ang MQ-3 ay isang semiconductor sensor na may mababang gastos na maaaring makita ang pagkakaroon ng mga alkohol na alkohol sa konsentrasyon mula sa 0.05 mg / L hanggang 10 mg / L. Ang sensitibong materyal na ginamit para sa sensor na ito ay ang SnO2, na ang conductivity ay mas mababa kapag nasa malinis na hangin. Ang kondaktibiti nito ay tataas habang tumataas ang konsentrasyon ng mga alkohol na alkohol. Ito naman ang nagpapababa ng resistensya ng pin-to-pin na resistensya. Sa halip na sukatin ang paglaban nang direkta, sinusukat namin ang antas ng boltahe sa punto sa pagitan ng sensor at isang resistor ng pag-load. Ang sensor at resistor ng pagkarga ay bumubuo ng isang divider ng boltahe, at mas mababa ang resistensya ng sensor, mas mataas ang pagbabasa ng boltahe. Ito ay may mataas na pagkasensitibo sa alkohol at may mahusay na paglaban sa mga kaguluhan dahil sa usok, singaw, at gasolina. Nagbibigay ang modyul na ito ng parehong digital at analog na output.

Ang sensor ay may 24 - 48 oras na break-in period. Nangangahulugan ito na ang sensor ay kailangang i-on sa loob ng 24 - 48 na oras bago maging matatag ang mga pagbasa.

Ang sensor ng alkohol na ito ay angkop para sa pagtuklas ng konsentrasyon ng alkohol sa iyong hininga, tulad ng iyong karaniwang breathalyzer. Ito ay may mataas na pagiging sensitibo at mabilis na oras ng pagtugon. Nagbibigay ang sensor ng isang analog na resistive na halaga ng output sa anyo ng mga voltages, batay sa konsentrasyon ng alkohol. Nagbibigay ang talahanayan 1 ng isang pananaw sa mga saklaw ng boltahe ng MQ-3 Sensor.

Hakbang 3: Buod ng Proyekto

Ilalarawan ng Instructable na ito kung paano ipatupad ang isang murang portable na portable breathalyzer gamit ang isang Dialog GreenPAK ™ SLG46140V. Gagamitin ang GreenPAK kasama ang MQ-3 Alkohol Sensor upang masukat ang konsentrasyon ng alkohol sa hangin. Ang konsentrasyon mula sa sensor ng alkohol ay magpapahintulot sa amin na mabawasan ang antas ng alkohol na naroroon sa paghinga ng isang tao.

Ang mga tao ay maaaring makahinga ng etanol kasama ang carbon dioxide. Ang mas mataas na nilalaman ng etanol sa daluyan ng dugo, mas maraming ipinakilala sa hangin sa pagbuga. Gagamitin ng Instructable na ito ang 8-bit ADC ng GreenPAK upang makuha ang halagang analog mula sa MQ-3 Alcohol Sensor. Gagamitin ang mga paghahambing ng analog upang makita ang nakuha na halagang analog na may paggalang sa isang tukoy na threshold. Limang magkakaibang mga threshold ang itinayo upang maipakita ang antas ng pagkalasing na nasa hininga ng isang tao. Tuwing ang halaga ay naging mas malaki kaysa sa isang partikular na threshold, maaaring ilawan ang isang LED upang ipahiwatig ang antas ng pagkalasing.

Hakbang 4: Diagram ng Circuit

Ang circuit diagram para sa proyekto ay ipinapakita sa Larawan 1.

Hakbang 5: Disenyo ng GreenPAK

Ang Disenyo ng GreenPAK para sa proyekto ay ipinapakita sa Larawan 2.

Ang disenyo ng GreenPAK na ito ay may kasamang 5 magkakaibang mga analog threshold ng boltahe ng kumpare upang ipahiwatig ang iba't ibang dami ng pagkalasing na naroroon mula sa paghinga ng isang tao. Ang SLG46140 ay may dalawang analog comparator, at ang analog input mula sa PIN6 ay ibinibigay sa parehong ACMP0 at ACMP1 sa pamamagitan ng PGA, na mayroong 1x na nakuha. Ang mga threshold para sa ACMP0 at ACMP1 ay nakatakda sa 100 mV at 500 mV. Ang mga katangian ng ACMP0 at ACMP1 ay makikita sa Larawan 3. Ang natitirang tatlong antas ay maaaring maitayo gamit ang mga bloke ng paghahambing ng digital. Upang magamit ang mga DCMP na ito kailangan muna naming baguhin ang halaga ng analog sa katumbas nitong byte, na pagkatapos ay pinakain sa DCMPs. Maaari itong makamit sa pamamagitan ng paggamit ng 8-bit ADC ng SLG46140. Ang analog signal ay unang dumaan sa isang Programmable Gain Amplifier (PGA) na pagkatapos ay pinakain sa ADC. Pagkatapos makuha ng DCMPs ang kanilang analog signal-katumbas na byte mula sa ADC. Ang mga pagsasaayos para sa PGA at ADC ay ibinibigay sa Larawan 4.

Ang threshold para sa ACMP0 at ACMP1 ay nakatakda sa 100 mV at 500 mV ayon sa pagkakabanggit. Tuwing ang antas ng boltahe ay naging mas malaki kaysa sa ibinigay na threshold ang isang output ng paghahambing ng analog ay nagiging TAAS, na nagreresulta sa pag-on ng alinman sa PIN-10 o PIN-11. Ang mga setting ng threshold para sa DCMP ay medyo kumplikado at nagsasangkot ng pagtatakda ng halaga ng pagrehistro sa Mga Katangian ng DCMP. Ang katumbas na analog threshold para sa DCMPs ay madaling makalkula gamit ang Equation 1.

Kapag ang halaga ng analog ay tumatawid sa threshold na itinakda sa mga analog comparator at digital comparator, paganahin ang mga bloke na naaayon sa kani-kanilang PIN, sa gayong pagpapakita ng saklaw ng alkohol na naroroon sa paghinga. Ang mga pag-aari para sa DCMPs ay ibinibigay sa Larawan 5. Upang mabawasan ang kasalukuyang pagkonsumo, ang ADC, DCMP's, at ACMP's ay maaaring maging cycled ng kuryente sa pamamagitan ng paggamit ng Wake / Sleep mode. Para sa karagdagang impormasyon tungkol sa Wake / Sleep Cycle, mangyaring tingnan ang tala ng aplikasyon ng AN-1076 Wake / Sleep Timing Generator sa website ng Dialog.

Hakbang 6: Pag-setup ng Hardware

Konklusyon

Sa Instructable na ito, ipinakita namin kung paano ipatupad ang isang low-cost breathalyzer na may Dialog GreenPAK SLG46140V. Gumamit kami ng limang magkakaibang mga threshold upang maipakita ang antas ng alkohol na naroroon kapag humihinga ang isang paksa. Ang GreenPAK IC ay gumaganap bilang tagapamahala para sa pagkuha ng konsentrasyon ng alkohol mula sa sensor ng MQ-3 at pagkatapos ihatid ang naaangkop na antas ng antas ng BAC para sa gumagamit. Ang kumpletong pagpapatupad ay tapos na gamit lamang ang isang GreenPAK at MQ-3 Alkohol Sensor, kasama ang isang dakot ng mga LED.