Hvordan lage en bærbar respirator: 6 trinn

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:21

En alkometer er en enhet for å estimere blodalkoholinnhold (BAC) fra en pusteprøve. Enkelt sagt er det en enhet for å teste om en person er beruset. Alkoholinnholdet i pusten brukes i straffeforfølgning; føreren av et kjøretøy hvis avlesning indikerer en BAC over kjøregrensen, kan bli siktet for straffbart forhold.

Alkoholnivået i blodet som definerer en person som over grensen når du kjører bil varierer fra land til land. BAC juridiske grenser varierer fra 0,01 til 0,10. De fleste land har en grense på omtrent 0,05. For eksempel har Hellas, Grønland og Island alle grenser på 0,05. I USA er det 0,08. Hvis avlesning av alkometer er større enn den lovlige grensen, kan sjåføren få en DUI.

Nedenfor beskrev vi trinnene som trengs for å forstå hvordan løsningen er programmert til å lage en bærbar alkometer. Men hvis du bare vil få resultatet av programmeringen, kan du laste ned GreenPAK -programvare for å se den allerede fullførte GreenPAK -designfilen. Koble GreenPAK Development Kit til datamaskinen din og trykk på programmet for å lage den bærbare alkometeren.

Trinn 1: Kjemi

Når brukeren puster ut i en pusteanalysator, oksideres eventuell etanol i pusten til syre ved anoden:

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

Ved katoden reduseres atmosfærisk oksygen:

O2 (g) + 4H + (aq) + 4e- → 2H2O (l)

Den totale reaksjonen er oksidasjon av etanol til eddiksyre og vann.

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

Den elektriske strømmen som produseres ved denne reaksjonen måles av en mikroprosessor, og vises som en tilnærming til det totale alkoholinnholdet i blod (BAC).

Trinn 2: MQ-3 Alkoholsensor

Denne alkometeren er ikke ment å bli brukt som en enhet som kan bekrefte straffeforfølgelse. MQ-3 er ikke nøyaktig nok til å registrere eksakt BAC, men er i stand til å analysere alkoholkonsentrasjonen i pusten for ikke-rettslige applikasjoner. MQ-3 er en billig halvledersensor som kan detektere tilstedeværelsen av alkoholiske gasser i konsentrasjoner fra 0,05 mg / L til 10 mg / L. Det følsomme materialet som brukes for denne sensoren er SnO2, hvis ledningsevne er lavere når den er i ren luft. Ledningsevnen øker når konsentrasjonen av alkoholiske gasser øker. Dette senker igjen sensorens pin-to-pin motstand. I stedet for å måle motstanden direkte, måler vi spenningsnivået på punktet mellom sensoren og en lastmotstand. Sensoren og lastmotstanden danner en spenningsdeler, og jo lavere sensormotstanden er, desto høyere blir spenningsavlesningen. Den har en høy følsomhet for alkohol og har god motstand mot forstyrrelser på grunn av røyk, damp og bensin. Denne modulen gir både digitale og analoge utganger.

Sensoren har en innkjøringsperiode på 24 - 48 timer. Dette betyr at sensoren må slås på i 24 - 48 timer før avlesningene blir stabile.

Denne alkoholsensoren er egnet for å oppdage alkoholkonsentrasjon i pusten, akkurat som din vanlige alkometer. Den har høy følsomhet og rask responstid. Sensoren gir en analog resistiv utgangsverdi i form av spenninger, basert på alkoholkonsentrasjon. Tabell 1 gir et innblikk i spenningsområdene til MQ-3-sensoren.

Trinn 3: Prosjektoppsummering

Denne instruksen vil beskrive hvordan du implementerer en rimelig bærbar alkometer med en Dialog GreenPAK ™ SLG46140V. GreenPAK vil bli brukt med MQ-3 Alcohol Sensor for å måle alkoholkonsentrasjonen i luften. Konsentrasjonen fra alkoholsensoren vil tillate oss å utlede alkoholnivået i en persons pust.

Mennesker kan puste ut etanol sammen med karbondioksid. Jo høyere etanolinnhold i blodet, jo mer blir det ført inn i luften ved utpust. Denne instruksen vil bruke GreenPAKs 8-bits ADC for å skaffe den analoge verdien fra MQ-3 alkoholsensoren. Analoge komparatorer vil bli brukt til å detektere den oppnådde analoge verdien i forhold til en spesifikk terskel. Fem forskjellige terskler er konstruert for å vise graden av rus i en persons pust. Når verdien blir større enn en bestemt terskel, kan en LED tennes for å indikere rusnivået.

Trinn 4: Kretsdiagram

Kretsdiagrammet for prosjektet er vist i figur 1.

Trinn 5: GreenPAK Design

GreenPAK Design for prosjektet er vist i figur 2.

Denne GreenPAK -designen inkluderer 5 forskjellige analoge komparator spenningsterskler for å indikere forskjellige mengder forgiftning fra en persons pust. SLG46140 har to analoge komparatorer, og den analoge inngangen fra PIN6 er gitt til både ACMP0 og ACMP1 via PGA, som har en forsterkning på 1x. Tersklene for ACMP0 og ACMP1 er satt til 100 mV og 500 mV. Egenskapene til ACMP0 og ACMP1 kan sees på figur 3. De resterende tre nivåene kan konstrueres ved hjelp av digitale komparatorblokker. For å bruke disse DCMP -ene må vi først konvertere den analoge verdien til dens ekvivalente byte, som deretter mates til DCMP -ene. Dette kan oppnås ved å bruke SLG46140s 8-biters ADC. Det analoge signalet passerer først gjennom en programmerbar forsterkningsforsterker (PGA) som deretter mates til ADC. DCMP-er får deretter sin analoge signalekvivalente byte fra ADC. Konfigurasjonene for PGA og ADC er gitt i figur 4.

Terskelen for ACMP0 og ACMP1 er satt til henholdsvis 100 mV og 500 mV. Når spenningsnivået blir større enn den angitte terskelen, svinger en analog komparatorutgang HØY, noe som resulterer i at du slår på enten PIN-10 eller PIN-11. Terskelinnstillingene for DCMP er litt kompliserte og innebærer å angi registerverdi i DCMP -egenskapene. Den tilsvarende analoge terskelen for DCMP kan enkelt beregnes ved hjelp av ligning 1.

Når den analoge verdien krysser terskelen som er angitt i de analoge komparatorene og de digitale komparatorene, vil blokker som tilsvarer en respektive PIN -kode bli aktivert, og derved vise spekteret av alkohol som er tilstede i pusten. Egenskapene for DCMP -ene er gitt i figur 5. For å minimere strømforbruket, kan ADC-, DCMP- og ACMP -enhetene slås på med strøm ved å bruke Wake/Sleep -modus. For mer informasjon om Wake / Sleep Cycle, se AN-1076 Wake / Sleep Timing Generator-applikasjonsnotatet på Dialogs nettsted.

Trinn 6: Maskinvareoppsett

Konklusjon

I denne instruksjonsboken demonstrerte vi hvordan du implementerer en billig alkometer med en Dialog GreenPAK SLG46140V. Vi brukte fem forskjellige terskler for å vise alkoholnivået som er tilstede når et emne puster ut. GreenPAK IC fungerer som kontrolleren for å hente alkoholkonsentrasjonen fra MQ-3-sensoren og deretter levere den riktige BAC-nivåindikasjonen for brukeren. Den fullstendige implementeringen utføres bare med en GreenPAK og MQ-3 Alkoholsensor, sammen med en håndfull lysdioder.