Hoe maak je een draagbare blaastest - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:15

Een breathalyzer is een apparaat voor het schatten van het alcoholgehalte in het bloed (BAG) uit een ademmonster. Simpel gezegd is het een apparaat om te testen of een persoon dronken is. De lezing van het ademalcoholgehalte wordt gebruikt bij strafrechtelijke vervolgingen; de bestuurder van een voertuig waarvan de lezing een BAG boven de rijlimiet aangeeft, kan worden vervolgd voor een strafbaar feit.

Het niveau van alcohol in het bloed dat een persoon definieert als over de limiet tijdens het rijden, verschilt per land. De wettelijke limieten voor BAC variëren van 0,01 tot 0,10. De meeste landen hebben een limiet van ongeveer 0,05. Griekenland, Groenland en IJsland hebben bijvoorbeeld allemaal limieten van 0,05. In de Verenigde Staten is dat 0,08. Als de ademanalysewaarde groter is dan de wettelijke limiet, kan de bestuurder een DUI krijgen.

Hieronder hebben we de stappen beschreven die nodig zijn om te begrijpen hoe de oplossing is geprogrammeerd om een draagbare breathalyzer te maken. Als u echter alleen het resultaat van het programmeren wilt hebben, download dan GreenPAK-software om het reeds voltooide GreenPAK-ontwerpbestand te bekijken. Sluit de GreenPAK Development Kit aan op uw computer en druk op programma om de draagbare blaastest te maken.

Stap 1: Chemie

Wanneer de gebruiker uitademt in een ademanalysator, wordt de aanwezige ethanol aan de anode geoxideerd tot zuur:

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

Aan de kathode wordt atmosferische zuurstof gereduceerd:

O2 (g) + 4H + (aq) + 4e- → 2H2O (l)

De algemene reactie is de oxidatie van ethanol tot azijnzuur en water.

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

De elektrische stroom die door deze reactie wordt geproduceerd, wordt gemeten door een microprocessor en weergegeven als een benadering van het totale alcoholgehalte in het bloed (BAC).

Stap 2: MQ-3 alcoholsensor

Deze ademanalyse is niet bedoeld om te worden gebruikt als een apparaat dat vervolging kan staven. De MQ-3 is niet nauwkeurig genoeg om de exacte BAG te registreren, maar is wel in staat om de alcoholconcentratie in de adem te analyseren voor niet-juridische toepassingen. De MQ-3 is een goedkope halfgeleidersensor die de aanwezigheid van alcoholische gassen kan detecteren in concentraties van 0,05 mg/L tot 10 mg/L. Het gevoelige materiaal dat voor deze sensor wordt gebruikt is SnO2, waarvan de geleidbaarheid lager is in schone lucht. De geleidbaarheid neemt toe naarmate de concentratie van alcoholische gassen toeneemt. Dit verlaagt op zijn beurt de pin-to-pin-weerstand van de sensor. In plaats van de weerstand direct te meten, meten we het spanningsniveau op het punt tussen de sensor en een belastingsweerstand. De sensor en belastingsweerstand vormen een spanningsdeler, en hoe lager de sensorweerstand, hoe hoger de spanningswaarde zal zijn. Het heeft een hoge gevoeligheid voor alcohol en is goed bestand tegen storingen door rook, damp en benzine. Deze module biedt zowel digitale als analoge uitgangen.

De sensor heeft een inloopperiode van 24 - 48 uur. Dit betekent dat de sensor 24 - 48 uur ingeschakeld moet zijn voordat de meetwaarden stabiel worden.

Deze alcoholsensor is geschikt voor het detecteren van alcoholconcentratie op uw adem, net als uw gewone blaastest. Het heeft een hoge gevoeligheid en een snelle responstijd. De sensor levert een analoge resistieve uitgangswaarde in de vorm van spanningen, gebaseerd op de alcoholconcentratie. Tabel 1 geeft inzicht in de spanningsbereiken van de MQ-3 Sensor.

Stap 3: Projectoverzicht

Deze Instructable beschrijft hoe u een goedkope draagbare breathalyzer implementeert met behulp van een Dialog GreenPAK™ SLG46140V. De GreenPAK zal worden gebruikt met de MQ-3 Alcohol Sensor om de alcoholconcentratie in de lucht te meten. De concentratie van de alcoholsensor stelt ons in staat om het alcoholgehalte in iemands adem af te leiden.

Mensen kunnen ethanol samen met koolstofdioxide uitademen. Hoe hoger het ethanolgehalte in de bloedbaan, hoe meer het bij uitademing in de lucht wordt gebracht. Deze Instructable zal de 8-bit ADC van de GreenPAK gebruiken om de analoge waarde van de MQ-3 Alcohol Sensor te verkrijgen. Analoge comparatoren zullen worden gebruikt om de verkregen analoge waarde te detecteren met betrekking tot een specifieke drempel. Er zijn vijf verschillende drempels geconstrueerd om het niveau van intoxicatie in de adem van een persoon weer te geven. Telkens wanneer de waarde groter wordt dan een bepaalde drempel, kan een LED worden verlicht om het niveau van intoxicatie aan te geven.

Stap 4: Schakelschema

Het schakelschema voor het project wordt getoond in figuur 1.

Stap 5: GreenPAK-ontwerp

Het GreenPAK-ontwerp voor het project wordt weergegeven in figuur 2.

Dit GreenPAK-ontwerp bevat 5 verschillende analoge comparatorspanningsdrempels om verschillende hoeveelheden intoxicatie aan te geven die aanwezig zijn vanuit de ademhaling van een persoon. De SLG46140 heeft twee analoge comparatoren en de analoge ingang van PIN6 wordt gegeven aan zowel ACMP0 als ACMP1 via de PGA, die een versterking van 1x heeft. De drempels voor ACMP0 en ACMP1 zijn vastgesteld op 100 mV en 500 mV. De eigenschappen van ACMP0 en ACMP1 zijn te zien in figuur 3. De overige drie niveaus kunnen worden geconstrueerd met behulp van digitale comparatorblokken. Om deze DCMP's te gebruiken, moeten we eerst de analoge waarde converteren naar zijn equivalente byte, die vervolgens naar de DCMP's wordt gevoerd. Dit kan worden bereikt door de 8-bit ADC van de SLG46140 te gebruiken. Het analoge signaal gaat eerst door een Programmable Gain Amplifier (PGA) die vervolgens naar de ADC wordt gevoerd. DCMP's krijgen dan hun analoge signaal-equivalente byte van de ADC. De configuraties voor de PGA en de ADC worden gegeven in figuur 4.

De drempel voor ACMP0 en ACMP1 is ingesteld op respectievelijk 100 mV en 500 mV. Telkens wanneer het spanningsniveau hoger wordt dan de gegeven drempel, wordt een analoge comparatoruitgang HOOG, wat resulteert in het inschakelen van PIN-10 of PIN-11. De drempelinstellingen voor DCMP zijn een beetje ingewikkeld en omvatten het instellen van de registerwaarde in de DCMP-eigenschappen. De equivalente analoge drempel voor DCMP's kan eenvoudig worden berekend met behulp van vergelijking 1.

Wanneer de analoge waarde de drempel overschrijdt die is ingesteld in de analoge vergelijkers en digitale vergelijkers, worden blokken die overeenkomen met een respectieve pincode geactiveerd, waardoor het bereik van alcohol in de adem wordt weergegeven. De eigenschappen voor de DCMP's zijn weergegeven in afbeelding 5. Om het stroomverbruik te minimaliseren, kunnen de ADC, DCMP's en ACMP's worden uit- en aangezet met behulp van de Wake/Sleep-modus. Voor meer informatie over de Wake/Sleep Cycle, zie de AN-1076 Wake / Sleep Timing Generator applicatienotitie op de Dialog website.

Stap 6: Hardware-installatie

Conclusie

In deze Instructable hebben we laten zien hoe we een goedkope breathalyzer kunnen implementeren met een Dialog GreenPAK SLG46140V. We gebruikten vijf verschillende drempels om het aanwezige alcoholniveau te tonen wanneer een proefpersoon uitademt. De GreenPAK IC fungeert als de controller voor het verkrijgen van de alcoholconcentratie van de MQ-3-sensor en levert vervolgens de juiste BAC-niveau-indicatie voor de gebruiker. De volledige implementatie wordt gedaan met alleen een GreenPAK en MQ-3 alcoholsensor, samen met een handvol LED's.