Sådan laver du en bærbar respirator: 6 trin

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-30 08:26

En alkometer er en enhed til at estimere blodalkoholindhold (BAC) fra en åndeprøve. Enkelt sagt er det en enhed til at teste, om en person er beruset. Åndedrætsværdien af alkoholindhold bruges i strafferetlige retsforfølgelser; føreren af et køretøj, hvis aflæsning angiver en BAC over køregrænsen, kan blive sigtet for en strafbar handling.

Alkoholindholdet i blodet, der definerer en person som over grænsen ved kørsel, varierer fra land til land. BAC juridiske grænser spænder fra 0,01 til 0,10. De fleste lande har en grænse på omkring 0,05. For eksempel har Grækenland, Grønland og Island alle grænser på 0,05. I USA er det 0,08. Hvis aflæsningsapparatet er større end den lovlige grænse, kan føreren modtage en DUI.

Nedenfor har vi beskrevet trin, der er nødvendige for at forstå, hvordan løsningen er programmeret til at oprette en bærbar alkometer. Men hvis du bare vil få resultatet af programmeringen, skal du downloade GreenPAK -software for at se den allerede gennemførte GreenPAK -designfil. Tilslut GreenPAK Development Kit til din computer, og tryk på programmet for at oprette den bærbare alkometer.

Trin 1: Kemi

Når brugeren puster ud i en ånde -analysator, oxideres ethvert ethanol, der er til stede i deres åndedræt, til syre ved anoden:

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

Ved katoden reduceres atmosfærisk ilt:

O2 (g) + 4H + (aq) + 4e- → 2H2O (l)

Den samlede reaktion er oxidation af ethanol til eddikesyre og vand.

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

Den elektriske strøm, der produceres ved denne reaktion, måles af en mikroprocessor og vises som en tilnærmelse til det samlede alkoholindhold i blod (BAC).

Trin 2: MQ-3 Alkoholsensor

Denne alkometer er ikke beregnet til at blive brugt som en enhed, der er i stand til at bekræfte retsforfølgning. MQ-3 er ikke præcis nok til at registrere nøjagtig BAC, men er i stand til at analysere koncentrationen af alkohol i åndedræt til ikke-retslige applikationer. MQ-3 er en billig halvlederføler, der kan registrere tilstedeværelsen af alkoholiske gasser i koncentrationer fra 0,05 mg / L til 10 mg / L. Det følsomme materiale, der bruges til denne sensor, er SnO2, hvis ledningsevne er lavere, når den er i ren luft. Dens ledningsevne stiger, når koncentrationen af alkoholiske gasser stiger. Dette sænker igen sensorens pin-to-pin modstand. I stedet for at måle modstanden direkte måler vi spændingsniveauet på punktet mellem sensoren og en belastningsmodstand. Sensoren og belastningsmodstanden danner en spændingsdeler, og jo lavere sensormodstanden er, jo højere bliver spændingsaflæsning. Det har en høj følsomhed over for alkohol og har god modstandsdygtighed over for forstyrrelser på grund af røg, damp og benzin. Dette modul giver både digitale og analoge udgange.

Sensoren har en indbrudsperiode på 24 - 48 timer. Det betyder, at sensoren skal tændes i 24 - 48 timer, før målingerne bliver stabile.

Denne alkoholsensor er velegnet til at detektere alkoholkoncentration i dit åndedræt, ligesom din almindelige alkometer. Det har høj følsomhed og hurtig responstid. Sensoren giver en analog resistiv udgangsværdi i form af spændinger baseret på alkoholkoncentration. Tabel 1 giver et indblik i spændingsområderne for MQ-3-sensoren.

Trin 3: Projektoversigt

Denne instruktionsbog vil beskrive, hvordan man implementerer en billig bærbar alkometer med en Dialog GreenPAK ™ SLG46140V. GreenPAK vil blive brugt med MQ-3 Alcohol Sensor til at måle koncentrationen af alkohol i luften. Koncentrationen fra alkoholsensoren giver os mulighed for at udlede alkoholindholdet i en persons ånde.

Mennesker kan udånde ethanol sammen med kuldioxid. Jo højere ethanolindholdet i blodbanen er, jo mere indføres det i luften ved udånding. Denne instruktør vil bruge GreenPAKs 8-bit ADC til at erhverve den analoge værdi fra MQ-3 alkoholsensoren. Analoge komparatorer vil blive brugt til at detektere den opnåede analoge værdi i forhold til en specifik tærskel. Fem forskellige tærskler er konstrueret til at vise graden af forgiftning, der er til stede i en persons ånde. Når værdien bliver større end en bestemt tærskel, kan en LED tændes for at indikere forgiftningsniveauet.

Trin 4: Kredsløbsdiagram

Kredsløbsdiagrammet for projektet er vist i figur 1.

Trin 5: GreenPAK Design

GreenPAK -designet til projektet er vist i figur 2.

Dette GreenPAK -design indeholder 5 forskellige analoge komparatorspændingstærskler for at angive forskellige mængder forgiftning, der er til stede fra en persons ånde. SLG46140 har to analoge komparatorer, og den analoge indgang fra PIN6 gives til både ACMP0 og ACMP1 via PGA, som har en forstærkning på 1x. Tærsklerne for ACMP0 og ACMP1 er sat til 100 mV og 500 mV. Egenskaberne for ACMP0 og ACMP1 kan ses i figur 3. De resterende tre niveauer kan konstrueres ved hjælp af digitale komparatorblokke. For at kunne bruge disse DCMP'er skal vi først konvertere den analoge værdi til dens ækvivalente byte, som derefter føres til DCMP'erne. Dette kan opnås ved at bruge SLG46140s 8-bit ADC. Det analoge signal passerer først gennem en programmerbar forstærkerforstærker (PGA), som derefter føres til ADC. DCMP'er får derefter deres analoge signalækvivalente byte fra ADC'en. Konfigurationerne for PGA og ADC er angivet i figur 4.

Tærsklen for ACMP0 og ACMP1 er sat til henholdsvis 100 mV og 500 mV. Når spændingsniveauet bliver større end den givne tærskel, bliver en analog komparatorudgang HØJ, hvilket resulterer i, at enten PIN-10 eller PIN-11 tændes. Tærskelindstillingerne for DCMP er lidt komplicerede og indebærer at indstille registreværdi i DCMP -egenskaberne. Den tilsvarende analoge tærskel for DCMP'er kan let beregnes ved hjælp af ligning 1.

Når den analoge værdi krydser tærsklen, der er indstillet i de analoge komparatorer og digitale komparatorer, aktiveres blokke, der svarer til en respektive PIN -kode, og viser derved alkoholintervallet, der er til stede i åndedrættet. Egenskaberne for DCMP'erne er angivet i figur 5. For at minimere strømforbruget kan ADC, DCMP'er og ACMP'er strømbrydes ved hjælp af Wake/Sleep -tilstand. For mere information om Wake / Sleep Cycle, henvises til AN-1076 Wake / Sleep Timing Generator-applikationsnotatet på Dialogs websted.

Trin 6: Hardwareopsætning

Konklusion

I denne instruktionsbog demonstrerede vi, hvordan man implementerer en billig alkometer med en Dialog GreenPAK SLG46140V. Vi brugte fem forskellige tærskler til at vise alkoholindholdet, når et emne udånder. GreenPAK IC fungerer som controller til at hente alkoholkoncentrationen fra MQ-3-sensoren og derefter levere den passende BAC-niveauindikation til brugeren. Den komplette implementering udføres kun ved hjælp af en GreenPAK og MQ-3 alkoholsensor sammen med en håndfuld lysdioder.